某型武装直升机武器系统故障诊断研究

张孟陶

（中国人民解放军66350 部队，河北保定 071000）

0 引言

武装直升机属于陆军主战最常使用的装备，伴随武器系统性能的改善，其结构组成也愈加复杂，功能模块集成度明显增强，加之维护手册和故障知识等技术资料信息过多，增加了维护保障工作的难度。目前阶段，在武器系统发生故障后，需安排专业维护保障工作人员对故障现象进行采集，并结合既有经验或查阅维护规程等做出分析与诊断。但战场环境始终处于变化状态，仅依靠人工记忆或经验，很难保证故障诊断的实时性，结果准确性也无法得到保证，深入研究并分析某型武装直升机武器系统故障诊断十分有必要。

1 故障树分析法概述

故障树分析法是故障分析技术，是从上到下逐层进行的图形演绎分析方法。故障树定性分析的目标是确定引发顶事件的全部可能故障模式，明确故障源与具体的故障原因，科学合理地制定改进方案，提出相应的维修意见[1]。而且，故障树建模方便且能够直观性地表达，通过对故障树的运用可对故障现象规律加以描述，最终完成诊断与推理。在此次研究中，选择使用故障树分析法，并与某型武装直升机武器系统诊断相互结合，深入研究武器系统的故障诊断内容。在实现维修保障资料信息化与故障诊断智能化的基础上，可使维修保障工作人员压力明显缓解，不断提升故障诊断效率[2]。

2 故障树构建阐释

故障树是以人工智能法为基础形成的故障诊断手段，故障树的组成主要涵括了顶事件、中间事件与底事件，而故障现象在故障树中被称作事件。在创建故障树的过程中，即将系统内某故障当成顶事件，对诱发顶事件直接原因进行分析并列举出来，也就是中间事件。随后，逐级向下查找，指导确定最基本原因，被称作底事件，使用符号逐级进行连接，进而创建故障分析图。故障树构建的流程如下：

（1）对领域知识掌握。对武器系统组成结构、联动关系和功能模块进行熟练掌握，对不同故障的状态做出判断，在短时间内对引发故障某部件锁定，依据维护经验和故障手册，对不同类型故障进行合理化处置即可[3]。

（2）顶事件确定。顶事件是武器系统故障表现。其中，某型武装直升机武器系统的构成主要涵括了空空导弹武器系统、航炮武器系统、火箭弹武器、空地导弹武器系统。实际运行武器系统时，以上四种类型的武器系统均容易发生故障，其故障被认定成故障树故障分析顶事件处理。

（3）故障树确定。以顶事件为基础进行分析并逐层查找，对引起四种类型故障的全部可能原因加以确定。随后即可逐级向下进行分析，直至确定故障引发基本原因和发生故障的部件。

3 树状结构在故障知识库中的具体表示

在知识库中，对树型结构进行表示的方法一般包括字段表示法、代码表示法、静态指针法3 种：①字段表示法是使用若干字段表示树中节点的层次关系；②代码表示法是利用代码表示树中节点的层次关系；③静态指针法是通过对“指针”的运用将树中节点层次关系表示出来。在实际研究过程中，可有效融合代码表示法与静态指针表示法对知识库内的故障树进行表示，而知识库内需设计3 个表格，即故障子数表、故障现象和部位表、故障原因与处置方法表[4]。

（1）故障子数表主要使用代码表示法。此表格结构包括GZZS1 和GZZSCJGZ 两部分。前者代表故障子树当中顶事件，且表示了四种故障树当中的首层。GZZSCJGZ 中的主要内容包括空空导弹武器系统、航炮武器系统、火箭弹武器、空地导弹武器系统的常见故障。

（2）故障现象和部位表融合了代码表示法与静态指针法。在表格中，主要组成部分包括GZZS2、GZXX、GZBW。其中，字段GZZS2 即故障子树2 层，其代表的就是各故障子树第二级的节点。所以，3-2 所代表的就是此节点第三故障子树第二层第二节点，也就是中间事件。GZXX 的内容包括冷气充弹失败、发动机未点火、无法锁弹、火箭弹留膛4 部分；GZBW 的内容包括冷气系统、电池点火装置、锁氮器、导电闭锁组件。

（3）故障原因与处置方法表涵括GZZS3、GZYY、GZCZ 三部分。字段GZZS3 代表的是各故障子树第三级的节点，1-2-3 则代表了此节点是第一故障子树第三层，同时也是节点1-2 第三子节点[5]。而字段GZYY 所代表的则是故障原因，则就是底事件，指的就是第四级节点。字段GZCZ 则代表了处置此故障的具体方法。GZYY 的内容包括导气管漏气、点火线路不同、锁弹器无法转动、弹簧片断裂或变形；GZCZ 的内容包括更换导气管、排查线路、尝试解锁在操作或更换、更换闭锁组件。

4 故障推理机分析

在诊断处理故障的过程中，推理机占据核心地位，主要是综合考虑用户所提供的信息内容，通过对知识库内存储知识的合理运用，根据特定推理策略逐层对问题进行求解。其中，推理机的组成涵括推理方法与搜索策略两个部分。

（1）推理方法。在故障推理中，最常使用的方法就是正向、反向两种推理方法。因某型武装直升机武器系统的故障树复杂度明显，且诱发故障的因素诸多，所以此系统选择以数据库为基础的正向推理方法，在用户持续选择被测节点子节点的过程中，即可深入开展推理工作，最终确定具体的故障原因。

（2）搜索策略。一般情况下，故障树各个节点需选择使用面向对象表示的方法，并在故障知识库内存储。而节点所表示的事件可类比成规则结果，子节点事件被类比成规则条件，节点其他数据信息则被类比成描述规则的不同参数。对于故障树各个节点，可结合节点的编号差异为其在数据库内确定唯一相对的位置，而节点指针则要指向此节点位置，通过对节点、父节点与子节点的搜索，即可确定以此事件为基础的全部事件和其前因事件[6]。将用户提供的检测结果作为主要参考依据，故障诊断软件即可有效变换指针位置，并在对子节点指针表进行搜索的基础上，对故障具体位置加以确定。此外，用户也可以参考节点信息内所提供的经验故障树，对专家所推荐的发生几率最高的故障部件进行优先检测，以保证系统故障诊断率的全面提升。通过对此搜索策略的运用，即可更好地融合数据库技术、故障树诊断方法和专家经验等，实际的故障诊断时间明显缩减，能够帮助用户在短时间内确定发生故障的具体部件。

5 某型武装直升机武器系统的设计和实现路径

此系统的开发有赖于VB 与Access 数据库，具体组成涵括知识库、诊断规则库、人机接口、诊断推理机、对策规则库和对策推理机。而在知识库内主要分成规则库与事实库两部分，故障推理机涵括了对策推理机与诊断推理机两部分[7]。

如果某型武装直升机武器系统发生故障，作为维修保障工作人员即可借助人机接口，在诊断系统事件库内输入相应的故障，利用诊断推理机对事件库进行搜索，在诊断规则库内选择此事件是顶事件的故障树和诊断规则予以调取处理，并开展诊断推理工作。在得出诊断结论后可将其放置于事件库内，并以此途径为主向用户接口和对策推理机输入[8]。一般情况下，对策推理机需对对策规则库内的对策规则进行调用以后开展推理工作，明确处置和排除故障的具体方法，向用户接口输入，并安排维修保障工作人员负责开展相关工作。

6 研究结论

在装备实际维修与保障活动期间，能够在短时间内准确开展战场抢修工作是战时工作的重点，对故障部件的及时性查找并制定科学合理的故障排除方案可更好地确保战时装备的正常运行，为指挥工作提供必要保障。在以上研究中，通过运用故障树分析法，完成了某型武装直升机武器系统故障模型的构建工作，同时对快速故障诊断和辅助决策系统进行了科学性的设计[9]。通过研究与设计，此系统的运行能够使维修保障工作人员排除故障的时间不断缩减，且故障的处置效率也显著提高，故障处理更加准确，实际价值显著。而为了方便维修保障工作人员的操作更加形象与直观，有必要在后期研究中创建不同部件三维图像，通过武器系统图像表示诊断的过程[10]。这样，诊断工作也将更加生动且具备人性化特征，进一步优化维修技能，提升系统的实际使用效率。

以上针对某型武装直升机武器系统的故障诊断内容展开了相关性研究，结合故障树构建了相关模型，为武装直升机武器系统的正常运行提供了必要保障。