大数据在航空发动机上的一种应用

2019-07-16张云山吴昌生

电子技术与软件工程 2019年8期

张云山　吴昌生

摘要：本文针对航空发动机监视与维护具有很强的主观性和周期长等缺点，提出了航空发动机健康管理，最大限度地利用发动机不同的数据资源，对发动机的故障进行诊断、对健康状态进行预报，从而增加飞行任务的安全性、可靠性，提高维护性和出勤率，减少发动机的维护费用和维修时间。

[关键词]航空发动机大数据健康管理

大数据的4V特征为第一，数量（Volume），即数据巨大（从TB级别跃升到PB级别）;第二，多样性（Variety），即数据类型繁多;第三，速度（Velocity），即处理速度快;第四，真实性（Veracity），即追求高质量的数据。航空发动机的数据特征与大数据的特征不谋而合。如何存储海量飞行数据，并基于大数据分析来准确的判断发动机状态，分析发动机性能，进而对航空发动机高效的状态进行管理和使用是维护保障工作的重中之重。

1健康管理系统组成

航空发动机健康管理系统由机载设备、数据中心和健康管理中心等组成件图1。

2健康管理系统功能

航空发动机健康管理系统主要用于为飞行员提供航空发动机状态指示信号和为地面管理人员提供发动机分析评估报告，在航空发动机有故障之前做出维护决策。一般的航空发动机航空发动机健康管理系统应具备以下基本功能：

系统应具备以下功能：

（1）具有通过以通讯从机载设备下载数据的功能;

（2）具有对发动机工作数据进行综合统计处理的功能;

（3）具有发动机及其外场可更换单元的状态管理功能;

（4）具有发动机性能趋势分析功能;

（5）具有发动机滑油状态趋势分析功能;

（6）具有寿命管理功能;

（7）具有振动分析功能;

（8）具有异常状态告警功能，并根据异常生成相应的处理流程。

3机载设备

机载设备与发动机数字控制系统、飞机/航电/综合管理系统相交联，从发动机传感器（滑油屑末、温度、压力）获得参数数据和发动机事件信息，进行发动机事件监视和记錄，并探测和隔离（定位）发动机故障，实现发动机状态监控、故障诊断、寿命管理功能，同时系统具备自诊断功能。机载设备采用数据总线形式与各系统交联见图2。

4数据中心及健康管理中心

数据中心统计的数据主要包括状态统计和发动机工作参数统计。机载设备依据所存储的数据实现部分数据统计，健康管理中心实现所有基地内发动机全使用周期的数据统计。

其中，状态统计为对地面分析系统人工录入的维护操作，状态变更等记录的综合统计，主要包含：

（1）发动机装机记录，维修记录，故障记录;

（2）进气组件、压气机、燃烧室、燃气涡轮、动力涡轮等发动机主要部件更换记录，部件技术状态更改记录，部件故障及异常记录;

（3）发动机外场可更换附件的型号、性能参数，更换记录，故障记录等;

（4）发动机控制软件维护升级记录及相应的状态说明;

（5）机载设备的装机记录、故障记录，软件升级、参数修改、数据下载记录等;

（6）健康管理中心维护更新记录。

其中，发动机工作参数统计是依据机载设备记录的原始工作数据，对发动机运行时间，工作状态，已检测故障情况等信息的综合统计，主要包含：

（1）飞行架次、高度、时长等飞行记录数据;

（2）发动机总工作时间，以及应急、起飞、中间、最大连续、巡航等状态的累计工作时间;