航空油液监控技术应用现状分析及对策建议

■ 舒畅 汪定江 秦宇飞/空军工程大学航空机务士官学校

0 引言

油液监控技术是一种通过分析油液理化指标、检测所携带的磨损和污染物颗粒，从而获得磨粒的状态信息，定性和定量地描述设备的磨损状态，同时找出诱发因素，评定设备与油液的使用状况，预测故障，提出维修保障措施的现代工程技术。

自1941年美国铁路部门用光谱法检测内燃机状态至今[1]，该技术的应用领域不断扩展，方法手段日益丰富，现已成为监控设备状态必不可少的关键技术，有力地保障了装备安全，降低了维修成本，延长了装备使用寿命。

尤其在航空装备领域，因飞机价格昂贵，部分机械零件工作环境恶劣，易突发故障，且维修成本高。能够实时监测飞机状态，及时发现潜在危险，预报并主动排除故障显得极为重要。而油液监控技术因其效能高、费用低[2]，能在不解体发动机的情况下对发动机磨损状况进行监测[3]，可为设备管理使用者实施视情维修和修理决策提供科学依据，故在航空维修领域更加凸显其重要地位。

自20世纪80年代我国引进油液监控技术以来，经过数十年的发展，航空油液监控技术体系不断健全，管理模式不断完善，技术手段更加先进，人才队伍不断壮大。目前，全国已建立众多油液分析机构，油液分析岗位、人才和设备需求量日益增加。本文在总体介绍我国航空油液监控应用现状的基础上，重点针对几个方面的突出问题，提出相应的对策建议。

1 现状分析

1.1 力量分散，缺少协调

纵观美军的油液监控体系发展历程，其经历了初始、反复、成熟三个阶段[4]，由小到大，由弱到强，由各军种、各部门独立发展，逐步走向联合统一。

相比而言，我国引进油液监控技术数十年来，各军种、行业、地区间的油液监控机构日益增多，技术力量不断发展壮大，并已初具规模。据统计，本世纪初，海陆空三军已形成各自油液监控体系，建立了数百个油液监控室[5]。国内各大航空公司也都按照飞机维护要求实施油液监控，多家航空公司专门建立了油液监控实验室。北京、上海、西安等多个地区也相继成立相关的科研单位或商业化的油液分析实验室。

但是，现阶段我国还未形成全国性的油液监控机构，统一各部门的技术力量，协调各单位开展分工、合作和交流，在一定程度上制约着油液监控技术的快速发展。

1.2 应用广泛，缺乏创新

随着科技进步，航空油液监控内容更加丰富，应用更加广泛。早期，油液监控技术以油品性能监控为主，侧重于分析油液的基本理化指标，如油液的黏度、闪点、酸碱值等。上世纪50年代后期，光谱技术引入油液监控领域，能分析出油液中磨损金属的成分和含量，对找到磨损部件并定位故障具有重要意义。上世纪70～80年代，傅里叶红外光谱仪的诞生使得油液中的添加剂、各种氧化产物、积炭含量等也能被仪器检测出来。同期，自动颗粒计数器的发明实现了油液污染度的精准测定[6]；铁谱仪的诞生大幅度提升了油液磨损颗粒的尺寸检测范围。2000年以后，人工智能和图像识别技术应用于油液监控领域，促进了油液磨粒识别和污染度检测更加自动化、智能化。

但是，国内航空油液监控技术水平与国外先进水平仍有不少差距，主要体现在以下几个方面。

1）监测设备依赖进口

许多设备或核心器件仍以国外进口为主，如光谱仪、铁谱仪、自动颗粒计数器、自动磨粒分析仪等，价格昂贵，配套耗材成本高。引进国外设备进行油液监控，在材料供应、维修保障等方面必然受到限制。虽然我国也研制了一些国产化油液监控设备，如YJS-150颗粒计数器、EIDCS-1型油液磨粒智能检测仪等，但仍处于试用期，多数国产设备的监控标准尚未建立，离全面推广使用还有一定距离。

2）自主创新能力不强

多数国产化设备在功能上与进口设备类似，即使推广使用，仍属于进口设备的替代品。而国外发达国家已经研制出多款新型设备[7]，功能先进，实用性强。例如，美国PNNL X射线荧光光谱仪，体积小，可直接嵌入装备油路系统中进行在线监测，得到的22种元素分析结果，达到了美国标准局的要求。当前，油液监控设备已向着微型化、便携化、智能化、综合化等趋势发展，国产设备的研制应瞄准先进，把握趋势，加快步伐，迎头赶上。

3）信息建设水平不高

油液监控大部分以离线分析为主，即取样场所与分析场所分离，尚未普及实时高效的在线监控[8]。尚未建立一个整体的油液监控信息和远程诊断网络，给各机构间的相互合作交流和技术指导造成了阻碍。尚未将大数据等先进信息技术应用到油液监控领域，众多油液监控数据未得到充分利用，不利于设备管理和决策者制定设备磨合规范以及监控标准，掌握各型号装备的性能特点。

4）专家系统[9]尚不完善

早在2004年，董宏军等[10]学者指出，油液分析专家系统故障定位不够准确，虚警率较高。经过十几年的经验积累和技术革新，专家系统的知识经验更加丰富，诊断更加准确，但还存在以下不足：

a.兼容性不强。油液检测设备多样，油液分析专家系统对各类仪器结果数据的兼容度不高，有时出现导入故障。

b.通用性不广。飞机机型多样，部分机型的油液监控标准尚未完善，也制约着专家系统通用性的发展。

c.融合度不够。目前国产设备EIDCS-1型油液磨粒智能检测仪内置了专家系统，而常用的光谱仪、铁谱显微镜、自动磨粒分析仪等尚未安装专家系统，这些仪器的数据要经过人工导出、传输、人工导入等过程，再进行判读得到结论，效率低，较为费时。

1.3 需求旺盛，矛盾凸显

我国许多航空装备正处于更新换代的大变革时期，飞机性能更加先进，产量不断增加，必然需要更多油液监控高素质人才加入到装备保障领域当中，油液监控培训需求不断增长。

2007年，国内学者马晓宇[11]指出，国内开展油液监控工作的一个难点就在于维修人员的素质问题，这项工作需要复合型的工程技术人员来完成。2016年，汪定江教授指出[12]，我国多年来积极引进国外先进的油液监控技术，虽已配备了大量的油液监控设备，但是却没有成立相关的培训专业，且人才培养渠道狭窄，难以满足航空装备保障需求。

迄今为止，国内部分院校已开设油液监控课程，部分企业、工厂等也承担着油液监控人员的培训任务，每年为油液监控岗位输送了大量人才。但油液监控技术培训的普及程度还远远不够，一些新的矛盾问题逐渐凸显。

1）专业建设尚不成熟

目前，油液监控仅为无损检测或维修专业的一个小方向，未形成完备的专业体系，油液监控课程多在部队院校设立，而在地方院校较为少见。

2）培训人员层次多样

培训对象包含初、中、高等多层次工程技术人员，同一层次人员的学历、年龄、经历有很大差异。如何把握培训的难易程度、深度和广度，使培养的各层次学员能够更好地与实际岗位工作对接，是目前面临的一大难题。

3）培训地点较为分散

油液监控培训科目多，培训地点分散。油液监控人员要拿到岗位资格证书，需要到多地学习培训，并通过不同科目考核，效率较低。

4）培训设备较为短缺

近年来，相关部门对油液分析人员需求量增多，但培训设备数量有限，且设备耗材消耗大。一方面，进口设备购买周期相对较长，维护成本相对较高；另一方面，培训人员多为新手，又需要足够量的设备、耗材进行重复性操作以提升技能。这些因素使得培训设备和相关耗材的紧缺问题更加显著。

2 对策建议

2.1 整合资源，共同发展

当前，我国各军种、各企业、各地区间的航空油液监控机构逐渐发展成熟，在某些领域已实现小范围的技术合作，并且已局部形成一些较高级的管理部门。但从总体上看，仍然缺乏统一部署和集中管理，技术力量相对分散，合作交流渠道不顺畅，这些因素制约着该领域整体水平的提高。为此，各单位间还需共同努力，加强联合，加快推进油液监控体系建设，尽早建立全国性的油液监控机构，制定全局发展规划，完善油液监控标准和规范，充分整合各方资源，解决现有问题和矛盾，促进各单位共同发展。

2.2 自主创新，推动国产

1）提升设备研制水平。一方面，加紧研制国产油液监控设备，推进设备国产化进程，实现国外进口设备的替代；另一方面，努力提升自主创新能力，研发方便快捷、功能强大、自动化程度高、智能化水平高的新型油液监控仪器，赶上世界先进水平。

2）提升软件开发水平。建全和完善专家系统等判读软件的功能，加强其兼容性、通用性和融合度，使其在故障诊断领域发挥更大作用。

3）提升信息建设水平。构建油液监控信息网络，拓宽交流合作渠道；普及在线监控和远程诊断，使油液监控更及时、更高效，摆脱地域限制；通过大数据技术，整合利用数据资源，更好地为标准规范制定、装备改进和故障诊断提供技术支持。

2.3 合力育人，注重效能

科研院所、院校、航空公司等有关部门应通力合作，完善航空油液监控人才培养体系，解决培养过程中的矛盾问题，着力提高油液监控人员的综合素质。

建立健全油液监控专业体系，加强专业建设和课程建设，丰富油液监控信息资源。例如，优化人才培养目标、更新教学内容体系，使培训内容更具有针对性。

解决好当前存在的人员层次多、培训地点散、设备器材消耗大等问题，建立科学高效的培养机制。例如，探索“一站式”培训、“在线式”培训路径，解决培训空间的限制；精简开支，注重效能，研发与实际设备功能类似的模型机或虚拟训练系统，推动培训模式由“粗放型”向“效能型”转变，使之与不断增长的培训需求相适应。

3 结语

航空油液监控技术应用广泛、实用性强，是保障飞行安全、延长飞机寿命、降低维修成本的关键手段。随着社会主义现代化进程的不断推进，我国对高性能现代飞机的使用需求不断增加，对先进装备的维修保障更加重视，航空油液监控技术必将伴随装备革新而不断发展，并发挥更大作用。

相信在不久的将来，我国航空油液监控一定会成为一支体系完备、技术先进、人员业务精湛的重要力量，为飞机运行安全提供有力保障，为国家和军队建设发展做出更大贡献。