飞机机械故障诊断技术分析

张羽

摘 要：飞机器属于一种空中工况的特殊机电、机械设备，飞机的安全问题一直是人们普遍关注的问题，因此，飞机一旦出现问题就必然是轰动世界的大新闻。所以，如何对飞机的机械故障进行早期的有效诊断对确保飞机在空中的绝对安全就成了一个至关重要的大问题。

关键词：飞机；机械故障；诊断技术；推理机制

引语

撇开机电不谈，单从机械的角度而言，飞机是一种较为精密、较为复杂的机械设备。佐证这一点，似乎比较困难，因为很少有人真正组装过飞机，或者解剖过飞机，这里也只能给出一架普通飞机的零件数量，或许读者们可以从其零件的数量中对于飞机的复杂程度得以有个较为初步的认识。普通的一架小型飞机的零件数目都在数万左右，战斗机的零件数目通常数以千万计。飞机的精密性与复杂性体现在其机内的众多的组成系统之中，一架普通的飞机必备的系统主要包括液压系统、冷气系统、操控系统、高空系统、机体机械机电系统、燃油系统、防冰系统等。飞机的复杂性与精密性由此可见一斑。可以说，功能越完善、自动化程度越高的设备其机械化的精密程度与复杂程度也就越高。而越复杂、越精密的机械一旦出现问题，可想而知，其故障的精确诊断也就必然越是困难。任何机械设备都不可避免地会在使用一段时间之后出现各种各样的故障，故障可能造成机械设备的功能降低或者是彻底失去。1986年，美国的挑战者号航天飞机就是因为一个小小的密封圈的机械故障导致了四万升燃料瞬间爆炸，造成了高达12亿美元的直接损失，间接损失无法估量。由此可见，为了保证飞行器的安全，必须系统地诊断故障，在一个系统之中，一个小小的故障也可能引发整个系统的灾难性的后果，因此，对于飞行器而言，没有一万个安全，只有万一一个不安全，因此，飞机的机械故障诊断就是要从飞机的数以百万计的零部件中找出那一个万一来。其困难程度可想而知。

1 飞机机械故障简述

飞机的机械故障即指排除了人为因素、操作因素、外界因素之外的飞机的内部零部件在使用过程中引发的故障。我国目前航班延误的标准用语即“飞机出现机械故障，敬请原谅”，因此可见，机械故障的确是一种较为常见的故障，当我们遇到因这类故障造成航班延误时应该暗自庆幸，多亏飞机的机械故障诊断人员及时使用诊断技术在地面就检测到了飞机的“机械故障”。

鉴于飞机的复杂性，因此飞机的机械故障也具有复杂性、系统性、层次性、相关性。

飞机的机械故障的复杂性不言而喻，在数以百万计的零部件之中，仅凭飞机的表象诊断以背后的百万零件的故障其复杂程度的确非常之高；飞机故障的系统性即指可能其中的一个小小的零部件，也许只是其组成部分的百万分之一也现故障也可能导致整架飞机的坠毁，这样的例子，在世界航空史上早已不再罕见，人们也因此而对系统性风险闻之色变；层次性即指飞机的机械故障可以根据其维修的迫切程度划分为高层次与低层次，虽然说飞机存在着系统性风险，但是由于在所有的零部件中，有些的风险程度较高，有些的风险程度较低，因此根据程度高低将这些零部件分成层次以判断其故障的严重性；相关性即指飞机的任何一种故障都不要简单地推定其为单纯的某一部件的故障，因为产生故障的原因可能是多方面的、多层次的、系统性的，因此，故障诊断过程中最忌讳的就是点到即止，必须深究深层次的原因，以揭示飞机的真正故障原因。

2 飞机故障诊断目前的现状分析

现阶段，对于飞机进行故障诊断通常采取下述三种方式进行：

首先，就是对飞机进行定时诊断。定时诊断既是航空航天行业的一项传统故障诊断模式，也是一项必须时行的常规诊断模式。这种诊断模式的必要性就在于其以预防为主的导向。这种导向与飞机的不怕一万就怕万一的彻底安全才是真正的安全理念也是两相印证的。例如，若飞机滚轮的诊断时限为7天，机场的机务人员将会每隔7天对滚轮进行一次故障分析和判断，然后采取相应的维护措施。定时诊断可以较好地监控飞机各单元结构的运行状况，进而对及时发现飞机潜在的机械故障具有一定的作用。但是，根据现场机务人员的统计数据表明，飞机机械故障的发生具有随机性，其发生率性虽然一定程度上受到定时诊断的影响，但是他们二者之间并不存在线形关系，加上定时诊断需要一定的人力物力才能执行，在一定程度在加大了航空公司的运营成本，因此，航空公司对定时诊断并不推崇，但是为了保证飞机的安全运营，只能靠扩大定时诊断的时间域来节省这部分开支。

其次，视情诊断。即，当飞机在运行过程中出现了某种情况或发出了某种信号时，由于这样的情况可能是飞机潜在机械故障，则采用状态检测技术来监测这些信号，根据所检测的信号来推断可能发生的故障并及时采取措施，防止故障后果产生。视情诊断由于其诊断根据来自于故障发出的直接信号，因此，相对于定时诊断来说，其诊断结果具有客观性和准确性，但是，由于视情诊断往往是出于飞机运行状态下，而在这样的情况下，机务人员很难采取措施来维修机械故障，这威胁着飞机的安全运行。因此不难看出，视情诊断虽然具有准确性和客观性，但是由于其发生的时间和空间的特殊性，视情诊断对故障维护效用不大，所以视情诊断在实际的操作中具有危险性和紧急性。

最后，常规诊断。常规诊断也是一种传统的故障诊断方式，它主要是根据飞机运行航次来进行，一般情况下，飞机在着陆后和起飞前，机场的机务人员都会对飞机进行整体的常规检查和故障诊断，特别是一些会出现问题的部位，若发现异常情况将采取相应措施以防后果产生，常规诊断具有省时省力的特性，简便易操作。

3 Web环境下的飞机诊断技术发展

目前我国正在研究通过Internet和人工智能等手段来实现及时、准确的解决飞机的机械诊断技术。远程诊断专家系统：20世纪80年代，我国首次出现了飞机故障诊断专家系统，但是由于响应速度太慢（12min左右）缺乏实用性而未能得到推广。

3.1 知识库

知识库是远程诊断专家系统中最为重要的部分，其主要包含了机务人员、故障维修技术人员以及领域专家的事件记录、操作经验和专业理论等。专业技术人员将收集到的上述的数据后，将这些数据进行分析、加工、整理后，使之系统化并将其架构。

3.2 推理机制

从多个相似案例中适配出与所提问题最为相近的，然后得出相应解释和有效性测算，同时也具备了反向的测试机制，由其最终来判断所提方案的有效性。

4 结束语

飞机机械故障的诊断技术正如其故障一样，具有一定的复杂性和综合性，现阶段的科学技术发展虽然对及时、准确、快速地诊断飞机机械故障有一定的促进作用，但解决故障诊断难的关键点仍然是从业人员的知识和经验，所以，为了最大限度地保障飞机的运行安全，广大的从业人员仍需要加强学习，进一步完善和提高自己的职业技能。

参考文献

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