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淺析航空活塞發(fā)動(dòng)機(jī)故障診斷技術(shù)的幾種方法的論文
0引言
現(xiàn)階段，民用和軍用的航空活塞發(fā)動(dòng)機(jī)基本采用的是機(jī)械液壓控制力式，除通訊和儀表設(shè)備外，較少的使用了電子控制裝置，同時(shí)，由于在使用中通常應(yīng)用人工監(jiān)測(cè)和手動(dòng)記錄的力式，因此，可獲得的準(zhǔn)確測(cè)量參數(shù)也較少，機(jī)務(wù)維護(hù)檢修主要依靠維護(hù)人員的經(jīng)驗(yàn)和維護(hù)手冊(cè)提供的排故程序存在排故效率低，排故難的情況，研究數(shù)據(jù)表明:一個(gè)經(jīng)驗(yàn)豐富的維修人員，其判定故障的準(zhǔn)確原因及部位的時(shí)間要占到整個(gè)排故時(shí)間的15%-22%，而排除故障的維修工作只占15%-22% ,隨著保障任務(wù)量的加大，僅靠專業(yè)技術(shù)人員本身的經(jīng)驗(yàn)已逐漸難以滿足對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)行性能和狀態(tài)監(jiān)控的需要。
航空活塞發(fā)動(dòng)機(jī)故障診斷技術(shù)，就是在保持發(fā)動(dòng)機(jī)完好狀態(tài)下，根據(jù)發(fā)動(dòng)機(jī)提供的各種工況信息，依靠先進(jìn)的技術(shù)手段對(duì)這些信息進(jìn)行整理、分析，查明它產(chǎn)生的原因、輕重程度及發(fā)生的部位，然后提出具有針對(duì)性的維修力案和處理措施無論在民用還是軍用機(jī)務(wù)維修保障中.都具有極高的應(yīng)用價(jià)值。
1故障診斷方法分類
故障診斷力法可按照理論及應(yīng)用技術(shù)的不同分為:數(shù)學(xué)模型力法、信號(hào)處理力法和人工智能力法。
1.1數(shù)學(xué)模型力法
通過檢測(cè)信號(hào)或物理參數(shù)變化，與標(biāo)準(zhǔn)值對(duì)比，得出診斷結(jié)論該力法由于無法獲取系統(tǒng)的內(nèi)部模型，抗擾能力和魯棒性較差，被現(xiàn)有的新力法所取代常用的力法有:狀態(tài)估計(jì)法;參數(shù)估計(jì)法;一致性檢驗(yàn)法。
1.2信號(hào)處理力法
利用信號(hào)分析理論，挖掘信號(hào)內(nèi)部的故障信息，無需建立數(shù)學(xué)模型，因此具有較強(qiáng)的適用性但是，對(duì)被診斷系統(tǒng)內(nèi)部的邏輯信息沒有較好地利用，欠缺推理的知識(shí)性，在故障診斷發(fā)展中也受到了一定的限制常用的力法有:基于小波變換的力法;基于輸出信號(hào)處理的力法;基于信息融合的力法。
1.3故障診斷專家力法
將知識(shí)引入了診斷中，通過一定的智能技術(shù)實(shí)現(xiàn)了對(duì)故障問題的定性和定量分析，大大地提高了故障診斷的水平，也是現(xiàn)今故障診斷技術(shù)的熱點(diǎn)和主流力向主要有以下幾種力法:
基于專家系統(tǒng)的診斷力法:模擬專家進(jìn)行故障診斷的一種人工智能力法但知識(shí)獲取的難點(diǎn)問題嚴(yán)重影響了該力法的應(yīng)用。基于人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的診斷力法:通過模擬人體神經(jīng)系統(tǒng)而構(gòu)建的 一種具有自適應(yīng)、超高維性、較強(qiáng)非線性的動(dòng)力學(xué)模型但是其所需的樣本基數(shù)較大，復(fù)雜系統(tǒng)學(xué)習(xí)過長等缺點(diǎn)影響了其實(shí)際應(yīng)用。
基于故障樹的診斷力法:通過對(duì)被診斷系統(tǒng)建立樹狀邏輯模型，可以清晰明確地推導(dǎo)出引起故障發(fā)生的根源事件具各定性和定量分析能力，可以查看系統(tǒng)內(nèi)部的邏輯信息，便于挖掘系統(tǒng)的薄弱環(huán)節(jié)但是，如果被診斷系統(tǒng)過于復(fù)雜和龐大時(shí)，會(huì)對(duì)故障樹的建立帶來一定困難，也會(huì)導(dǎo)致割集求解困難。
基于案例推理的診斷力法:通過收集被診斷對(duì)象同類型的故障案例和試驗(yàn)階段的故障測(cè)試數(shù)據(jù)，存儲(chǔ)到案例庫中，當(dāng)有新的未知案例發(fā)生時(shí)，通過檢索和相似度計(jì)算即可查找到對(duì)應(yīng)的處理辦法該力法可縮短診斷的推理路徑，提高診斷效率，無需建立數(shù)學(xué)模型和領(lǐng)域知識(shí)，易于接受，在實(shí)際工程中應(yīng)用較為廣泛。
基于粗糙集的診斷力法:通過約簡即可得到診斷系統(tǒng)表中各屬性之間的邏輯規(guī)則該力法多和其他智能力法配合使用。
2故障診斷專家方法應(yīng)用的可行性
由于我國的民用和軍用飛行學(xué)院長期大量使用采用活塞發(fā)動(dòng)機(jī)作為動(dòng)力裝置的初級(jí)教練機(jī)，因此培養(yǎng)了一大批一線航空活塞發(fā)動(dòng)機(jī)維修的機(jī)務(wù)和技術(shù)人員，積累了大量的專家級(jí)的維修和排故經(jīng)驗(yàn)，而這些寶貴經(jīng)驗(yàn)是廣大技術(shù)人員智慧的結(jié)晶，為建立故障診斷系統(tǒng)的知識(shí)庫提供了專業(yè)知識(shí)和事實(shí)數(shù)據(jù)，為故障診斷的人工智能化提供了可能。
基于上述航空活塞發(fā)動(dòng)機(jī)的結(jié)構(gòu)和維護(hù)特點(diǎn)，考慮在故障診斷工作中各種人工智能力法的實(shí)用性，采用基于故障診斷專家的故障診斷系統(tǒng)，可以將專家與技術(shù)人員的經(jīng)驗(yàn)儲(chǔ)存在計(jì)算機(jī)中，并且可以將眾人的經(jīng)驗(yàn)結(jié)合起來，更有效的利用，采用合理的推理力式，還可以診斷出以前單個(gè)維護(hù)人員不能確定的故障，達(dá)到更好的診斷效果利用維護(hù)人員的經(jīng)驗(yàn)及排故手冊(cè)，生成知識(shí)處理和診斷推理模塊，在此基礎(chǔ)上設(shè)計(jì)出專家系統(tǒng)，可以使用在維護(hù)人員的日常維護(hù)中，提高航空活塞發(fā)動(dòng)機(jī)的排故率。
3故障診斷專家方法應(yīng)用的優(yōu)越性
(1)故障診斷專家系統(tǒng)對(duì)于實(shí)際問題的解決，受外部環(huán)境的影響小。
(2)故障診斷專家系統(tǒng)能減少因人員疏忽而產(chǎn)生的錯(cuò)、忘、漏現(xiàn)象，降低因疲勞或情緒因素導(dǎo)致的偏差和錯(cuò)誤，能夠細(xì)致周密、快速準(zhǔn)確、高效低耗地進(jìn)行工作。
(3)故障診斷專家系統(tǒng)可使廣大機(jī)務(wù)維修人員的經(jīng)驗(yàn)得到充分保留，避免因人員變動(dòng)、崗位交替而產(chǎn)生的技術(shù)流失。
(4)故障診斷專家系統(tǒng)能使航空機(jī)務(wù)保障系統(tǒng)內(nèi)的不同地區(qū)、單位和部門的各類專業(yè)技術(shù)人員的專業(yè)知識(shí)和解決問題的能力得以總結(jié)、綜合、精練和發(fā)展這使廣大機(jī)務(wù)維護(hù)人員有了一個(gè)通力合作及相互參考學(xué)習(xí)的新場(chǎng)所，將有力地促進(jìn)了機(jī)務(wù)保障能力的進(jìn)一步發(fā)展。
(5)故障診斷專家系統(tǒng)能匯集多個(gè)領(lǐng)域眾多專家的知識(shí)和經(jīng)驗(yàn)以及他們相互合作解決問題的能力，因而，它解決問題的能力和知識(shí)的廣博常常是單個(gè)人類專家所不及的。
4小結(jié)
建立故障診斷專家系統(tǒng)在理論上比較成熟，部分民用及軍用航空部門也已開發(fā)和應(yīng)用了自己的故障診斷系統(tǒng)，但故障診斷專家需要對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)故障中各個(gè)基本事件發(fā)生概率和原因做出正確的分析及統(tǒng)計(jì).進(jìn)而準(zhǔn)確做出正確的定量分析在實(shí)際維修中，要想獲得準(zhǔn)確的基本事件所有概率統(tǒng)計(jì)是需要一定的時(shí)間的，這是一個(gè)長期的積累的過程就日前而言，由于收集到的故障記錄和排故記錄還不夠詳盡，制約了故障診斷系統(tǒng)在實(shí)際工作中的作用發(fā)揮但隨著系統(tǒng)知識(shí)庫的不斷完善，故障診斷系統(tǒng)勢(shì)必會(huì)體現(xiàn)出其應(yīng)有的價(jià)值。
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