王君权
天津滨海国际机场 天津 300300
摘要：航电系统以外的具有维持飞机系统安全且正常工作，且能够为飞机成员提供安全支持条件的机电保障设备被称之为机载机电系统。本文简述了民航机电系统与其重要的应用特征，并就民航机电系统中故障诊断技术的具体应用进行了深入分析，希望能够为同行业工作者提供一些帮助。
关键词：民航；机电系统；故障诊断；应用
引言：对于民航综合管理环节来说，机电系统的故障诊断具有极为重要的应用优势，也是提高飞机运行稳定性与安全性的关键因素。相较其他系统类型，民航机电系统无论是结构还是应用功能均表现出了复杂特征，包含多个具有独立性质的子系统，起到了维持机体功能正常运转的重要作用。由于多个子系统逐渐互相关联，无论因为何种不确定因素而产生事故，均有可能会触发多系统之间的连锁反应，继而增大飞机失控故障的发生风险，威胁到航班乘客的生命安全。因此，作为民航飞机维修维护人员，必须在明确飞机机电系统重要性的同时，选择应用科学合理的故障诊断技术，以保证问题定位的及时性与技术应用的有效性，为民航运行安全提供有力保障。
1 民航机电系统与其主要特点
民航机电系统的应用作用极为突出，其也是保障机组成员安全的关键因素，包含着电子系统、飞控系统等，奠定了飞机系统正常运行的重要基础。组成民航机电系统的部分主要包括电源、辅助动力、燃油、环控以及液压等，均以独立形式分布在飞机的各个结构中。以电子系统为例，无论是哪一个子系统均有着对应的完整组成内容，包含连接器、显示屏、传感器以及故障诊断器等，为满足不同子系统的功能要求，其有大量的导线与电子传感器的应用需求，这使得不同导线与传感器的连接形式不一，不仅布置结构较为复杂，且导线的应用量极大，难以保证某根故障功能导线的定位及时性与精准性[1]。这也是现阶段民航机电系统结构表现较为复杂且可靠性较差的主要原因，想要独立维护极为困难。对于一些较为大型的民航机电系统管理来说，为满足发展进步需求，其最为关键的发展方向就是机电综合管理系统的构建，简单来说就是具有分散性质的多个机电子系统的综合管理，在此类型的综合管理过程中应将其看做为一个整体，并联系实际的环境条件选择应用数据总线与分布式多处理技术，以从根本上实现民航机电系统角度的物理与功能的多途径综合应用目标。通过这一过程，不仅能够对故障监测与诊断进行综合管控，也能够突显多系统组合的科学性、调度的动态性以及管理统一性的技术应用优势，为展开后续的机电系统维修维护工作提供了完备条件。
2 民航机电系统中故障诊断技术的具体应用
2.1现阶段民航机电系统故障诊断环节存在的主要问题
由于当下民航系统中所应用的民航机电系统在实际应用时表现出了较为明显的较差的整体运行可靠性与综合维护性，再加上组合而成的不同子系统之间存在着较为紧密的联系，结构也较为复杂，任何的外界影响因素，均将会对整体机电系统的运行效果产生不良影响[2]。子系统之间的连锁反应在产生后，甚至会硬性到整个机电系统的运行效果，从这一角度来看民航机电系统故障诊断环节存在着以下几个典型问题：第一是由于机电系统中包含了多类型的部件，因此在产生故障后，想要保证故障可观测信号的定位及时性较为困难；第二是不同的机电子系统之间相互之间的关系较为紧密，稍有不慎就会影响到其他子系统的正常运行状态，无论是故障诊断还是问题处理均具有一定难度[3]；第三是由于结构较为复杂，诊断故障环节一时之间难以定位故障的具体类型，精度较低；第四是飞机工作人员难以通过故障的具体表现准确定位故障源头，且需要耗费较长的故障查找时间，继而增大故障所带来的不良影响。
2.2民航机电系统故障诊断系统结构设计
现阶段想要充分发挥故障诊断技术在民航机电系统中的应用优势，关键在于民航机电系统总线技术的具体应用，包括各类总线技术，需要根据实际情况选择应用科学合理的技术类型。对于核心诊断部分来说，不同子系统之间的有效连接方式突显出了不同的应用形式，能够在不同部分通过选择应用不同类型的连接形式构建起到不同功能的综合故障诊断体系，其主要包含全透明与不透明两种结构。不透明主要表现在核心诊断部分，不同的子系统之间均有独立故障诊断处理器，以I/O接口作为相互连接的桥梁，为实现不同子系统与核心诊断部分的全透明数据连接奠定了基础[4]。以B787飞机为例，为满足对飞机可靠性的保障要求并最大限度的将飞机重量减轻，缩减故障处理成本，故障诊断系统结构组成逐渐变得简单，其中的通信结构也选择应用了AFDX技术。具有综合故障诊断特性的体系架构包含了AFSX、主显示系统、核心诊断以及远程数据采集器等，无论是对于电源、液压还是动力系统，均能够起到综合故障的诊断作用。
2.3民航机电系统环控系统故障诊断
民航飞机想要保证飞行任务完成的顺利性，关键在于环控系统，其也是提升机组人员舒适性、保证飞机运行可靠性的重要基础。对环控系统进行综合性的故障诊断的最主要的目的就是保证监控的实时性与故障诊断的及时性，以提升飞机的运行安全性与稳定性。信号设备、指示装置、温控系统、空气分配系统以及气源分配系统等，均是环控系统的主要应用结构，而板翅式热交换器则是环控系统最主要的应用结构，不仅体积较小且结构较为紧凑，所表现出的换热效率却极佳。堵塞、泄漏以及结垢是热交换器在长时间应用后经常出现的问题，从热交换器的数学模型角度看，针对出现的几种情况能够得知对应的物理参数，若没有故障出现，则参数估计值由于标称值接近[5]；若出现了泄漏故障，此时其对应的质量流速残差相较以往将有明显增大；若有结垢故障出现，则无论是传热系数还是传热面积，二者的乘积残差均将有所增大；堵塞故障产生后，对应的流通面积的残差也将会同时增大，在将标称值与以上参数对比后，就能够实现故障迅速诊断的基本目标。
2.4民航机电系统起落架系统故障诊断
作为占有飞机重量较大比例的结构，起落架的作用主要是对飞行时产生的垂直速度的动能进行消耗，这样 才能够确保飞机的完成一系列陆面动作的稳定性，其中包含了收放系统、前轮转弯系统、防滑刹车系统以及缓冲系统等，其中的关键点在于刹车系统，因此对该类系统进行深入分析与综合故障诊断具有极为重要的现实意义。控制系统与调节系统是刹车系统故障诊断时 主要针对的两类系统类型，机轮、刹车装置以及轮胎等均是在对刹车系统进行故障诊断时应注意的重点部位。而作为整个刹车系统中的执行构件，电液伺服阀与缓冲系统的重要性毋庸置疑，在对其应用故障检测观测器时，应首先对伺服阀做建模处理，将其与观测器想联系后即可根据所出现的表现判断出其是否产生了故障，以及究竟出现了何种故障：若没有故障出现，则将实际的系统输出与观测器的输出相对比，系统零差将不会出现；若存在故障，则将会有有残差表现出来。
结束语：综上所述，保证飞行的稳定性是对飞机运行的基本要求，作为直接决定飞机安全性的重要结构，民航机电系统具有极为重要的应用价值。在有故障连锁反应出现的情况下，若无法保证判断故障的及时性，将对飞机的飞行安全造成严重威胁。因此，应保证选择应用故障诊断系统的科学性与有效性，从而最大限度的降低各类故障的发生风险。
参考文献
[1]辜立忠.基于深度学习的水下机器人推进系统故障诊断[D].浙江大学,2019.
[2]高鑫磊.民用飞机发动机起动系统健康监测与故障诊断方法研究[D].南京航空航天大学,2019.
[3]邢清雄.民机机电系统的故障注入和故障诊断研究[D].南京航空航天大学,2019.
[4]李梦昕.基于自适应进化滤波的非线性机电系统故障诊断和预测方法研究[D].合肥工业大学,2018.
[5]田瑶瑶.基于机器学习的机电系统关键部件PHM技术研究[D].南京航空航天大学,2018.