民用飞机故障诊断及故障风险评估的TMSDG方法研究

薛航，孙赫

中航国际航空发展有限公司

民用飞机故障诊断及故障风险评估的TMSDG方法研究

薛航，孙赫

中航国际航空发展有限公司

民用飞机的故障诊断和故障的风险评估对于民用飞机来说是非常重要的，现阶段各种基于人工智能方法在故障的诊断上都还存在一定的局限性，所以说采取单一的诊断方法是很难满足复杂飞机系统的故障诊断任务的，我们通过不同种类的故障诊断方法进行对比研究，并在此基础上提出了民用飞机故障风险评估的TMSDG（符号有向图）方法。

符号有向图；民用飞机故障诊断；故障风险评估；研究

前言

民用飞机如果出现故障的话，那么对于航班的正点率影响是非常大的，飞机是一种大型的非常复杂的系统，在对飞机故障的诊断过程当中，如果遇到比较困难的困难的话，只是按照故障排除手册上面的方法进行排除故障是很难的，因为故障的出现是有很多不确定因素的，飞机系统在处于故障状态的时候，系统中的大部分监测参数都会偏离自身额定的值，所以我们根据系统的这一特点，运用了基于深层知识的定性模型诊断推力方法，这一方法能够有效的解决诊断经历不足等问题，而出现的符号有向图方法是以一种定性的图论模型存在的，这一模型能够及时的描绘出系统过程变量之间的关系以及故障传播的真实路径，能够准确的表达出故障演化的过程，因此符号有向图方法也得到了较为广泛的研究。

1.民用飞机故障诊断

现阶段，我国的民用飞机的故障诊断水平还是有限的，仍然处于人工判断的阶段，维修的效率也是非常低，经常会造成飞机延误，民航飞机的维修，绝大程度上都是根据长时间的经验进行故障的排除，但是对于那些经验较弱的工作人员来说却是非常困难的一件事情，所以有的时候民航公司就会消耗大量的人力物力对飞机进行维护。在民用飞机这一领域，在排除故障的过程当中都是有其特别的地方的，首先，故障的诊断一定要满足试航性的基本要求，而对飞机进行故障诊断的时候，其试航性要求就要满足飞机的制造商所提供的属于本型号飞机的故障隔离手册以及飞机的维护手册，这些文档对于民用飞机的安全来说是非常关键的，因此民用飞机的诊断和维修一定要在这些文档的控制之下。其次，对故障诊断的成本也是有非常高的要求的，因为航空公司所追求的还是以最低的经营成本来经营，还要在降低成本的同时，减少因航班延误而带来的损失，所有航线都要在规定的时间内完成，航班的时间要紧凑。

2.民用飞机案例推理及故障树融合诊断法

2.1 案例推理

所谓的案例推理其实就是将之前民航飞机上所发生的故障进行归纳和总结，从而建立的一个完善的案例数据库。当飞机出现故障的时候，我们的维修人员就可以打来数据库，对之前的故障进行查询，再与现阶段飞机的故障进行对比，这样就能够极大的缩短诊断的时间，更重要的是有效的提高了故障诊断你的速度，我们知道任何一种方法都是有利有弊的，案例推理法也是一样，这种方法具有一定的片面性，并不能够完全的对诊断的结果进行诊断，所以说是不能够作为最终的故障诊断手段的。

2.2 故障树诊断方法

故障诊断树其实是一个标准，是每一个底事件导致事件发生的标准，比如说在故障概率相同的情况下，这时每一个底事件对顶事件的影响程度其实是相同的，但是在实际的系统中，底事件故障的概率其实是不同的，所以受到的影响也就不会相同，由于故障的出现是未知的，所以我们并不会知道底事件的真实故障概率，所以对顶事件的故障概率也是预测不出来的，通常情况下我们的研究人员会通过案例的推理先得出底事件统计的概率，先判断出底事件的重要性，最终在进行系统的故障诊断问题。

2.3 案例推理和故障树诊断方法的融合

我们知道案例推理是有一定的片面性的，并不能作为最终的故障诊断手段，而故障树诊断方法所产生的诊断结果又会受到多方面因素的影响，因此，我们针对不同方法的优势和不足，我们的工作人员提出了融合诊断的方法，让其充分的发挥诊断方法的优势，提高诊断的效率。

案例推理和故障树诊断两者的融合就是为了弥补二者的不足，先利用案例推理进行故障的诊断，如果此时能够成功，那么在进行进一步的诊断，如果此时是失败的，那么就基于故障树诊断进行精确的诊断，两种方法的融合可以在很大程度上提高民用飞机故障诊断的速度和准确度。

3.民用飞机故障诊断中的模型建设

在飞机的故障诊断过程当中，我们的维修人员可以运用手中的资料，分析飞机的协同工作原理，在对飞机的系统原理都熟知的情况，可以采取适当的模拟重现技术，这样能够方便模拟飞机发电机的启动等多种情况，从而将飞行员所反映出来的故障重新的再模拟一遍，进而减少了飞机延误的几率，缩短了排除故障的周期，进一步的提高了飞机的利用率。

任何事情都有特殊的情况，飞机在一些较为极端的情况下也会出现一些复杂的故障，所以我们通过深入的了解飞机系统的工作原理，可以重新的模拟当时故障出现的情境，这样就能够有效的避免飞机飞行验证的环节，减少了故障排除的时间，最重要的是降低了飞机维护的成本，飞机的整体利用率得到了很大的提高。在飞机的运行保障中，有效的运用故障模拟技术，我们的维护人员在正常的情况下就可以相对准确的查找出出现的故障，但是这种故障模拟重现技术是建立在维修人员对飞机的系统原理和设计都非常熟悉的基础上的，如果我们的维修人员对飞机的系统不是特别熟悉的话，俺么最好不要使用这种方法，否则会产生非常严重的后果的。

4.TMSDG方法

TMSDG的描述方式在实际的系统中经常会受到一些节点而未能测量形成未知状态的节点，而且模型当中又缺少测试节点的相关信息，所以说并不能够真正的实现交互诊断。我们的研究人员根据这一问题，在之前传统的SDG模型中的状态节点补充表达了未测的状态，并且成功的引入了测试节点的描述，及时有效的反映出了部件的检测和维修的相关信息。TMSDG方法准确的表达了未测的节点，并且提出了与之相对应的推理方法，此外，TMSDG方法还引入了含维修信息的测试节点，确保了飞机在较低的维修成本的前提下，运用最小的测试步骤就完成了飞机系统的故障检测。因此我们说TMSDG方法非常适合民用飞机故障的诊断以及故障的风险评估。

[1]钟斌，张会成．正确认识排故手册的作用．中国民航学院学报，2004，22(Supp1)：60—61．

[2]王文辉，周东华．基于定性和半定性方法的故障检测与诊断技术．控制理论与应用，2002，1 9(5)：653—666．