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中国航发:让外场综合监控系统“治未病”
产品介绍

  如何确保外场飞行安全?“治未病”是重要前提。建立一套外场综合监控系统,对于确保航空发动机外场飞行安全具有重要意义。

  作为集团AEOS服务保障体系建设试点单位,中国航发动研所积极谋划,集中设计研发、计算分析、服务保障、软件开发等方面的专业技术骨干,牵头组建了涡轴发动机外场综合监控系统开发团队。

  “我们通过不懈努力,圆满完成了一型发动机运行管理系统和传动部件外场振动数据分析系统的专项开发,同时还主动开发了一型发动机机载实时健康监测系统。”团队负责人霍常青说,“这些外场综合监控系统,对加强外场航空装备运行数据的有效管理及分析研究、保障外场航空装备健康稳定运行、持续提升外场服务的智能化水平具有重要意义。”

  长期以来,我国航空发动机外场信息主要依据履历本、临时记录表、临时故障信息单等形式单独管理,信息浩淼如散沙,系统性较差。

  “我们的目标是能够实时监控发动机从制造到退役的全寿命周期运维数据,实现对发动机全寿命周期健康状态的分析、监控,并可依据监控情况给出合理的使用建议和维修方案。” 项目负责人蔡建兵说。

  为了确保发动机运行管理系统平台顺利开发和可靠运转,团队需要对海量的发动机外场数据进行特征提取,构建可配置化的发动机外场性能逻辑判据库。

  这是一项极其复杂、工作量巨大的任务。根据计划,团队要在半个月的时间内完成多个型号上千台发动机的数据挖掘工作。

  扎根在工作现场,团队骨干唐平一、程文强等加班加点对外场数据进行分析、提取,为了保证工作的连续性和高效性,唐平一长期坚守在外场,极大加快了工作进程。

  最终,团队攻克了发动机特征参数提取、多重逻辑判断、故障模式挖掘等多项关键技术,提前完成了发动机运行管理系统平台所有功能开发、集成以及运行管理系统平台的技术鉴定等工作。

  新一代高性能直升机高速度、高载荷、低能耗、轻量化的发展需求,对动力系统的振动性能要求越来越高。传动系统作为直升机三大动部件之一,其振动性能直接影响着直升机的飞行安全。

  高效、可靠地监控好传动系统的振动情况,对于直升机的安全使用意义重大,也是团队高效完成任务的应有之义。他们将传统信号分析方法与大数据相结合,并融合人工智能技术,科学规划开发了一套直升机传动系统振动信号分析系统。

  新概念、新技术的发展需要依靠理论与实践相辅相成。因此,要实现直升机传动系统振动信号分析系统功能的全面铺开和可靠应用,既要有理论支撑,也要在实践中反复打磨。

  以曹鹏为代表的团队成员潜心研究振动信号分析算法原理,结合外场的振动信号数据,一次又一次优化算法,开发了对多架次振动信号数据自动、高效批量分析程序,有效缩短了分析时间,很好解决了数据分析效率低这个困扰团队已久的难题。

  问题在现场,答案也在现场。团队成员张强、黄湘龙等克服疫情等不利影响,多次前往用户单位开展传动系统振动问题走访交流和方法试用等工作。在外场的一次次走访、一次次试用、一次次交流中,团队成员深入了解用户的使用要求和建议,汇集了全面的振动数据信息与用户需求,为理论分析工作提供了强有力支撑。

  “近距离接触飞机,给我们提供了一个更加直观、身临其境的科研环境,让我们心潮澎湃,我们干好外场保障工作的劲头更足了。”黄湘龙说。

  机载实时健康监测系统犹如在线体检,可以监测产品的实时健康状态,及时发现产品问题,提前采取有效应对措施。如何将健康监测系统算法与实际工程深入融合,让其脱离理论层面具备较高的实际应用价值,是国内外健康监测系统研发面临的最大难点之一。

  以开发主管刘渊为代表的团队成员,决定啃下这个硬骨头。他们以一型发动机为研究对象,开发机载实时健康监测系统,通过发动机健康监视单元接收发动机和直升机工作参数,采集并处理健康监测专用传感器信号,以开展对发动机工作状态实时监控和故障诊断。

  实现机载实时健康监测系统的全部功能,必须建立能够反映各个部件健康状态的高精度标准性能的机载数学模型,而现有部件特性试验数据与整机工作状态存在一定的偏差,导致机载数学模型的计算精度不高,从而影响整个健康监测系统的准度和精度。

  为突破这一难题,团队成员王旗林、王辉坪等长期在用户单位驻点,反复进行试验,不断迭代修正,最终获得了完整的试验数据,为机载数学模型的建立奠定了坚实基础。

  2021年以来,团队全力推进系统在外场的推广应用,主动对接用户单位开展专项培训,先后为十余个用户单位完成多次系统推介和产品发参数据分析专项培训,圆满完成重大活动的保障任务,受到用户单位多次表扬。

  “我们将时刻秉承动力强军、科技报国的神圣使命,立足岗位、奉献青春、积极探索,奋力跑出系统开发加速度,为推动航空发动机事业高质量发展贡献更多的智慧和力量。” 霍常青说。

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