航空领域军机的机电产品的故障预测和健康管理技术综述 +

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1、数字集成电路设计与可靠性作业 航空领域军机的机电产品的故障预测和健康管理技术综述航空领域军机的机电产品的故障预测和健康管理技术综述数字集成电路设计与可靠性作业17数字集成电路设计与可靠性作业 航空领域军机的机电产品的故障预测和健康管理技术综述目录1.前言22.主题22.1.国外飞机机电系统PHM的发展情况22.2.国内飞机机电系统PHM的发展情况22.3.当前军机机电系统PHM的主要体系结构22.4.军机机电系统PHM的主要建模方法22.5.飞机PHM系统建模22.6.飞机典型部件PHM系统建模分析及试验验证22.7.

2、军机通用PHM平台22.8.实现PHM的支撑技术23.总结24.参考文献25.致谢217数字集成电路设计与可靠性作业 航空领域军机的机电产品的故障预测和健康管理技术综述1.前言随着现代武器装备复杂性、综合化、智能化程度的不断提高，为了以更经济有效的方式满足现代战争联合作战和网络中心战等新型作战模式对武器作战效能和敏捷、准确和经济的持续保障能力的需求，综合的故障诊断、预测与健康管理(PHM)技术获得美英等军事强国越来越多的重视和应用。为适应未来作战环境的需要，根据未来新一代战机的具体技术和新时期对维修保障的需求，研究新的

3、故障诊断体系和技术方法是十分必要的。美军在联合攻击战斗机JSF提出的预测与健康管理(PrognosticsandHealthManagement，PHM)就是这样的技术。而飞机的机电系统是飞机的成员级的重点组成部分，飞机机电系统引入PHM概念是很有必要的。PHM是由机上部分(简称机载PHM)和机下部分(简称机下PHM)构成的一体化系统。其中，机载PHM是以提高系统可靠性、可用性和安全性为目的，可在无需人工或者外部设备参与的情况下，利用先进的传感器(如涡流传感器、小功率无线综合微型传感器、无线微机电系统MEMS)的集成，

4、并借助各种算法(如Gabor变换、快速傅里叶变换、离散傅里叶变换)和智能模型(如专家系统、神经网络、模糊逻辑等)，来完成飞机健康状态的全方位实时监测、故障检测和隔离以及故障预测，为实现系统重构提供信息，同时将健康状态信息提供给机下的自主式保障信息系统(ALIS)，从而实现预测维修和自主式维修保障目的。2.主题2.1.国外飞机机电系统PHM的发展情况回溯历史，1961年美国执行阿波罗登月计划后，发生了一系列设备故障酿成的悲剧，直接引发了1967年在NASA倡导和美国海军研究室(ONR)主持下对机械故障预防的开创性研究工作

5、，标志着现代装各故障诊断的开端。伴随新技术变革，40年来监控与诊断技术获得了长足进展，特别在航天和军事装备可靠性安全性保障方面发展迅速。毋庸置疑，装备故障诊断的重要目标应该是故障预测，特别是关键部件剩余寿命预测和估计，乃至整个系统的精确维修与健康管理。17数字集成电路设计与可靠性作业 航空领域军机的机电产品的故障预测和健康管理技术综述所谓预测，即预计性诊断部件或系统完成其功能的状态，包括确定部件的残余寿命或正常工作的时间长度；所谓健康管理，是根据诊断／预测信息、可用资源和使用需求对维修活动做出适当决策的能力。PHM代表

6、了一种方法的转变，即从传统的基于传感器的诊断转向基于智能系统的预测，反应性的通信转向主动性的3Rs(即在准确的时间对准确的部位采取正确的维修活动)。PHM重点是利用先进的传感器的集成，并借助各种算法和智能模型来诊断、预测、监控和管理飞机的状态。这一技术的实现将使传统的事后维修或定期维修被基于状态的维修(CBM，亦称视情维修)所取代。PHM技术早在2000年就被列入美国国防部威胁减少局的《军用关键技术》报告中，国防部最新的防务采办文件将嵌人式诊断和预测技术视为降低总拥有费用和实现最佳战备完好性的基础，进一步明确确立了PH

7、M技术在实现美军武器装备战备完好性和经济可承受性方面的重要地位。目前，PHM已成为美国国防部采购武器系统的一项要求。PHM技术的演变过程足人们认识和利用自然规律过程的一个典型反映，即从对故障和异常事件的被动反应，到主动预防，再到事先预测和综合规划管理。PHM技术是在传统的状态(健康)监控和故障诊断技术基础上发展起来的。随着系统和设备性能和复杂性的增加以及信息技术的发展，PHM技术的发展经历了由外部测试到机内测试(BIT)一测试性成为一门独立的学科一综合诊断的提出与发展一预测与健康管理(PHM)系统的形成等的发展演变过程

8、。在应用产品层次上，从过去的部件和分系统级发展到现在的覆盖整个平台各个主要分系统的系统集成级；在机械产品和电子产品等领域经历了不同的发展历程，并最终汇聚形成一种综合的故障诊断、预测与健康管理系统。2.1.1.从外部测试到机内测试早期的系统比较简单．由彼此独立的模拟系统构成，其故障诊断主要采用人工测试，维修测试人员的经验和水平起着重