航空电子系统故障预测与健康管理技术探究

何康

中国南方航空股份有限公司湖北分公司 湖北武汉 430022

1 故障预测与健康管理系统结构及功能

PHM系统的系统结构是以区域管理器为核心发展的一种具有层次性的结构系统，其中，第一层是传感器，这一层中包含的传感器有机载传感器以及高级算法虚拟传感器，这些传感器的主要工作任务是进行原始数据的收集，这些原始数据主要是关系到航空电子系统运行是否存在异常的相关数据。第二层是区域管理器层，其主要工作任务是对于传感器传递的相关数据信息等进行分析和处理，以此来判断相关子系统的运行是否正常，一般在区域管理器层中，包含两个组成部分，及功能软件模块以及软件推理机模块。区域管理器中融合了多种技术，能够借助相关技术的特定功能实现对于传感器传输数据信息的有效分析、预测以及监管等目标，判断子系统的运行状态。第三层是推理机层，其主要的工作任务是负责对于相关电子系统的子系统运行状态进行综合评估，对于系统运行健康状况给出具体的评估结果。

PHM系统是综合集成了状态监测、故障诊断、寿命预测、决策支持等功能的预测与健康管理系统，通过识别产品的状态变化、预测故障发生时机、结合可用资源制定维修策略，能够有效提高制造企业及运营商的自主保障水平、降低运营成本，并促使传统制造产业从“卖产品”向“卖服务”转型升级，目前已在国内外诸多领域投入应用，并且逐渐呈现出军民通用的发展趋势。我国先进战斗机配备的PHM系统、新研直升机搭载的HUMS系统、国产大飞机C919安装的PHM系统等，都是我国PHM技术蓬勃发展的有力证明。然而，如何有效利用军用优势资源向更为广泛的民用领域的转移，还值得进一步探讨。

2 PHM系统中的重要技术及其目标

2.1 数据监测技术

就航空电子系统来说，该系统中包含较多的子系统，还包含了很多的电子元件，这些电子元件的监测比较困难，系统本身的复杂性较高，因此，采用PHM系统，能够有效的应对复杂的航空电子系统环境，该技术系统的应用，可以对于航空电子系统中的子系统实施分类监测，获得有效的监测数据信息，为判断航空电子系统的故障和健康提供有效的参考信息。PHM系统中的分类监测技术对于航空电子系统的故障监测来说是具有较大优势的应用技术，对于提升系统的故障监测质量和水平具有重要意义。

2.2 故障分析技术

在航空电子系统中，因为复杂的元件组成和结构的多样性，决定了对于电子系统的故障诊断技术必须要高明。PHM系统中的故障分析技术，需要根据故障状态发生时的元器件检测实践的短暂特点，构建有效的故障模型，系统通过累积记录相关的运行状态数据和信息，实施预警分析，能够及时发现异常数据状态以及部位，帮助及时做好故障排除和解决的方案制定和实施工作。

2.3 故障诊断技术

在经历了一些列的数据收集、数据处理和分析的基础上，PHM系统可能通过系统的技术流程实施对于故障的诊断分析操作，借助系统中强大的计算、预测、分析和诊断能力，对于系统设备的运行状态实施评估，判断故障所在部位，为诊断故障和解决故障提供有效依据。

目前PHM系统的主要功能模块，系统运行状态及相关功能的应用，为故障诊断技术提供了有效的基础和条件，借助系统主机设备3D展示，故障报警推送，监测数据实时显示、趋势分析，设备档案、润滑档案建立、修改等管理功能实现，进一步提升系统的故障诊断工作效率和准确性。

3 系统应用前景以及建议

随着PHM系统技术的进一步优化和发展，相关的核心技术不断升级，系统对于航空电子系统的故障和健康状态诊断技术将更加优化，诊断速度会不断提升，诊断的准确性也会不断提升。并且随着PHM技术的进一步发展，将应用到航空设备故障检测的更多领域中，发挥更大的作用。

当然，目前的PHM技术在航空电子系统的故障监测和健康管理应用中还存在一定的局限性，因此，针对目前PHM系统提出几点建议：

针对系统中的故障预测和状态监测技术来说，可以研发适用于单个设备系统的PHM技术应用方案，对于特定的功能区实施有效的故障监测和诊断。在使用PHM技术系统进行多个功能模块以及分区的管理时，应该考虑系统功能的分化设计，注重相关监测目标的协调性；

针对PHM系统中的便携式辅助设备的应用上，可以借助相关的简便维修的设备应用，提升系统的故障监测和管理效能，方便更好的解决故障问题，提升故障解决效率；

完善相关的测试工作，针对系统中出现的元件以及设备的功能退化等要实施有效的测试工作，及时发现其中的不合格元件，及时进行更换。

强化数据跟踪和分析技术应用，注重系统中的数据跟踪和分析技术优化，提升数据监测的效率，提升监测的准确性，并提升分析的有效性。

4 结语

PHM系统技术在航空电子系统故障预测和健康管理中的作用巨大，该系统自身的结构和功能能够为航空电子系统故障预测和管理带来更高的效益和作用，能够显著提升系统故障分析和处理能力，值得应用推广。