美國《航空周刊》網(wǎng)站4月5日刊文，簡述了航空發(fā)動機預(yù)測性維修的發(fā)展和數(shù)據(jù)傳輸?shù)闹匾?。文章認(rèn)為，多年來，航空發(fā)動機廠商一直致力于預(yù)測、分析和快速傳輸數(shù)據(jù)。它們在不斷開發(fā)新的技術(shù)和數(shù)據(jù)應(yīng)用方法，以便科學(xué)預(yù)測各種零部件狀態(tài)。可以說，數(shù)據(jù)科學(xué)家取得運行數(shù)據(jù)和性能數(shù)據(jù)越快越早，就能夠生成越好的預(yù)測性維修的算法模型。

普惠公司航空發(fā)動機預(yù)測性維修的情況

普惠公司從自己的發(fā)動機監(jiān)控系統(tǒng)、專用的發(fā)動機運行趨勢分析服務(wù)軟件和飛機制造企業(yè)接收發(fā)動機監(jiān)控數(shù)據(jù)。

首先，普惠公司可以通過飛機通信尋址與報告系統(tǒng)（ACARS）接收發(fā)動機的數(shù)據(jù)快照。而且，如果航空公司與Teledyne Controls公司或類似的普惠合作伙伴合作，使用他們的數(shù)據(jù)交付解決方案，那么普惠就可以在整個飛行過程中獲取數(shù)據(jù)。利用數(shù)據(jù)和分析工具形成飛行小時維護計劃，運營商可以獲得各種維修、升級的預(yù)測建議。

普惠公司建設(shè)了FAST系統(tǒng)（全程飛行數(shù)據(jù)獲取、存儲和傳輸系統(tǒng)，F(xiàn)ull flight data Acquisition, Storage and Transmission），以獲得高質(zhì)量的飛行發(fā)動機完整數(shù)據(jù)。根據(jù)官方說明，這個系統(tǒng)可以在飛行員關(guān)閉發(fā)動機后幾分鐘內(nèi)獲取、分析發(fā)動機的全程飛行數(shù)據(jù)，并將通過無線的方式將數(shù)據(jù)發(fā)送給處理人員。

普惠的很多發(fā)動機都配備FAST系統(tǒng)，對新的齒輪傳動渦扇發(fā)動機（GTF）來說，這個系統(tǒng)顯得更重要，因為這種發(fā)動機產(chǎn)生的數(shù)據(jù)比V2500系列發(fā)動機多40%，平均飛行兩小時會產(chǎn)生約400萬個數(shù)據(jù)項。

普惠公司也為舊型號航空發(fā)動機提供了解決方案。如針對皮拉圖斯飛機公司的PC-12飛機使用的PT6E發(fā)動機，普惠專門開發(fā)了數(shù)據(jù)收集和傳輸系統(tǒng)（DCTS，Data Collection and Transmission System），以便獲得高質(zhì)量、可靠的發(fā)動機性能和健康數(shù)據(jù)。

普惠公司一直在升級其數(shù)據(jù)生態(tài)系統(tǒng)、數(shù)據(jù)傳輸技術(shù)和分析工具，并且積累了大量基于物理邏輯的預(yù)測算法，目前還在不斷迭代人工智能和機器學(xué)習(xí)的解決方法，這兩種方案都可以更好地利用全程飛行數(shù)據(jù)。

通用電氣航空公司航空發(fā)動機預(yù)測性維修的情況

另一個航空發(fā)動機巨頭——通用電氣航空公司組建了基于數(shù)字技術(shù)的機隊支持小組，每年處理超過1.2億個數(shù)據(jù)包，支持3萬多臺商用發(fā)動機。

通過飛機通信尋址與報告系統(tǒng)和其他相關(guān)系統(tǒng)（如飛機狀態(tài)監(jiān)測系統(tǒng)），所有裝載通用電氣發(fā)動機的飛機都能提供數(shù)據(jù)快照。數(shù)據(jù)快照包括發(fā)動機在飛行中異常狀態(tài)位置捕獲的瞬時健康數(shù)據(jù)和故障數(shù)據(jù)。對于較老的發(fā)動機，則由飛行員手動記錄形成數(shù)據(jù)快照。數(shù)據(jù)快照可以通過無線通信或衛(wèi)星信號傳輸，以接近實時速度發(fā)送到通用電氣航空公司。飛機運營商也可以通過電子郵件或FTP的方式，轉(zhuǎn)發(fā)通過Wi-Fi或移動網(wǎng)絡(luò)手動從飛機上下載的快照數(shù)據(jù)。

通用電氣針對部分種類的發(fā)動機，開展了全飛行過程連續(xù)數(shù)據(jù)的獲取和利用。這種連續(xù)的數(shù)據(jù)通常記錄在快速存取記錄器、數(shù)字飛行數(shù)據(jù)記錄器或電子發(fā)動機控制器上。這些可以通過手動、Wi-Fi或移動網(wǎng)絡(luò)獲取這些數(shù)據(jù)，并通過FTP或者通用電氣專用軟件發(fā)送到公司分析部門。

這類數(shù)據(jù)傳輸?shù)姆椒ê鸵?guī)范已經(jīng)應(yīng)用了一段時間，但是數(shù)據(jù)量的增長提高了傳輸成本。通用電氣和運營商現(xiàn)在正努力降低成本，如用無線傳輸和移動網(wǎng)絡(luò)取代人工下載。

在預(yù)測分析的研究上，通用電氣將預(yù)測性維修分為早期預(yù)警和預(yù)測分析。早期預(yù)警的目的是盡早檢測系統(tǒng)運行中的異常情況，其解決方案是基于相關(guān)正常數(shù)據(jù)和異常數(shù)據(jù)狀態(tài)，采用無監(jiān)督、半監(jiān)督和有監(jiān)督的數(shù)據(jù)分析

技術(shù)構(gòu)建的。預(yù)測分析進一步針對發(fā)動機的運行狀態(tài)和生命周期提供長期預(yù)測。一旦發(fā)生早期預(yù)警，預(yù)測分析將啟動算法，預(yù)測發(fā)動機的剩余使用壽命、能力降低周期和緊急機隊分類，以方便后期的檢查規(guī)劃、維護、維修和備件庫存管理。預(yù)測分析技術(shù)建立在一套混合建模技術(shù)之上，這些技術(shù)使用具體領(lǐng)域物理科學(xué)原理以及現(xiàn)場系統(tǒng)和模擬的狀態(tài)監(jiān)測數(shù)據(jù)。

幾點看法

1.數(shù)據(jù)獲取是預(yù)測性維修中的重中之重

無論采用何種技術(shù)開展裝備的預(yù)測性維修，都需要建立模型，處理數(shù)據(jù)。在哪里加裝傳感器，獲取何種數(shù)據(jù)，采用何種取樣技術(shù)獲取數(shù)據(jù)，如何進行數(shù)據(jù)預(yù)處理、存儲、傳輸，是開展預(yù)測的關(guān)鍵。預(yù)測性維修的基礎(chǔ)是數(shù)據(jù)獲取，尤其是關(guān)鍵狀態(tài)下關(guān)鍵部件的關(guān)鍵數(shù)據(jù)獲取。

2.數(shù)據(jù)和人工智能技術(shù)應(yīng)用是發(fā)展趨勢

利用獲得的數(shù)據(jù)構(gòu)建航空發(fā)動機的數(shù)字孿生體，可以近乎實時的跟蹤發(fā)動機的狀態(tài)。利用發(fā)動機歷史數(shù)據(jù)，結(jié)合人工智能技術(shù)，形成發(fā)動機健康分析模型，開展當(dāng)下數(shù)據(jù)分析，已經(jīng)在多個應(yīng)用案例中證明了可行性。隨著Transformer算法等人工智能技術(shù)的發(fā)展，以及采樣預(yù)測算法的開發(fā)，在航空發(fā)動機及其他航空領(lǐng)域，這種模式將獲得更多的應(yīng)用。

3. 5G等通信技術(shù)是關(guān)鍵基礎(chǔ)設(shè)施我國5G通信技術(shù)發(fā)展迅速，相比國外具有一定的優(yōu)勢。在預(yù)測性維修及其他基于數(shù)據(jù)的工程應(yīng)用領(lǐng)域，利用相關(guān)通信技術(shù)，構(gòu)建高速的通信環(huán)境，是提高數(shù)據(jù)傳輸?shù)年P(guān)鍵。（李亮）

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