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摘 要：QAR 数据是飞机飞行中的重要数据仓库,也是航班相应信息的集成,对判别系统故障等有着重要的参考作用。 以 QAR 数据为参照,对发动机状态监控地面站系统的开发进行阐述与探索,旨在能够为发动机状态监控效率的提升提供系统 支持,以此来确保飞机在飞行过程中的发动机安全性。在系统开发的过程中,将 QAR 数据实时传输到地面监控系统中,并结 合相关算法判别,对数据进行检测和判断,以此来确定发动机的运行状态。
关键词：QAR 数据 ；飞机 ；发动机 ；状态监控 ；系统
Development and Design of Engine State Monitoring Ground Station System
Based on QAR Data
WANG Xiaobing
(Binzhou University, Binzhou Shandong 256600)
【Abstract】： QAR data is an important data warehouse in aircraft flight, and it is also the integration of corresponding flight information. It plays an important reference role in discriminating system faults. With QAR data as a reference, the development of engine state monitoring ground station system is elaborated and explored, aiming to provide system support for the improvement of engine state monitoring efficiency, so as to ensure the engine safety of the aircraft during flight. In the process of system development, the QAR data is transmitted to the ground monitoring system in real time, and combined with the relevant algorithm discrimination, the data is detected andjudged, so as to determine the operating status of the engine.
【Key words】：QAR data;aircraft;engine;status monitoring;system
0引言
发动机是飞机飞行安全的重要保障,同时也是飞机飞行动力的核心支持。飞机飞行过程中,如果发动机出现故障,直接会影响到机组人员以及乘客的安全性,导致重大的安全隐患事故。因此,对于飞机发动机状态监控的研究至关重要。在现有的情况下,多数飞机发动机的状态监控是在飞机中内置,通过智能数据判断,对飞机驾驶员提醒[1]。在遇到相关问题之后,飞机驾驶员要向地面站请示,得到地面站的指令进行操作,这既影响到了发动机故障问题解决的效率,同时也影响到航班飞行的安全性[2]。因此,本研究结合信息通信传输技术,以飞机实时更新的QAR数据为基础,搭建发动机状态监控的地面系统,提高地面站人员对飞机发动机状态的监控能力。
1地面站总体要求
在整个系统中,地面站发挥着监控和指挥的作用,结合QAR数据的响应和判别,将指挥下达任务划分为A级和B级两类,其中A级任务的级别和应急处理要求较高,B级任务的级别相对较低[3]。结合飞机发动机飞行过程中常见的问题,A级任务设定为超限和故障诊断的两种告警提示；B级任务设定为发动机参数分析、数据更新、系统监测以及寿命件分析等,如图1所示。
对于系统提示的A级告警处理,地面站处理的过程中,要综合发挥计算机智能算法系统分析和人工分析的作用,一方面,通过智能算法对数据信息识别,对相关故障告警的原因和所在区域进行初步界定,并给出初步处理方案；另一方面,人工结合相应数据,以及智能算法分析的结果,在确认无误或无需补充的前提下,引导指令下达和实施。
对于B级告警信息,要结合QAR数据所提醒的发动机预估信息以及其他信息,在数据记录生成和保存的基础上,对发动机提醒信息进行综合分析,一方面通过综合分析,综合评价发动机故障发展趋势,以及预期使用寿命的最大值,判断,是否需要立即检修,或在航班落地以后进行维修,并做好检修准备工作；另一方面,将相应数据定时更新,报送给智能专家系统和人工专家系统,对应系统标准数据,对故障问题区域进行模拟标记[4]。
同时,在发动机监控的地面站搭建与开发过程中,也要对外部用户访问权限和内部数据共享权限进行控制,对相应数据进行多层加密,防止数据信息的泄露,以及外部管理者的错误进入与操作。首先,权限授予要在终端系统管理员进行确认；其次,在用户IP与账号对应下,进入到自身的权限范围内,对可访问权限内容进行判别与操作；最后,在分布式系统中加入外部侵入告警提示以及防火墙,在告警提示下,对所有数据信息进行冻结。
2地面站的基本功能设计
2.1地面站基本功能设计
地面站基本功能主要包括两大板块,即后台运行板块和用户操作板块,如图2所示。
2.2用户权限管理设计
在地面站监控系统中,用户登录按照账号密码设置相应的权限和级别,以此来使用对应的功能,如图3所示。
其中,系统维护工程师是最高权限架构人员,对发动机监控地面站系统的所有维护和内容运营有着最高权限,并能够 对系统的数据库以及系统的代码进行调整。同时,在不同任务分区中,设置不同的系统管理员,管理员对所在功能区及其用户负责,包括对数据的更新修改以及报送,每个功能区只对功能区用户开放,用户的权限设定在区域功能的使用上[5]。
2.3地面站数据输入、输出设计
发动机监控地面站系统中,数据是对任务划分以及指令下达的关键基础,并能够结合数据和告警信息,对相关的数据进行可视化处理,为智能专家系统的故障预判以及人工专家系统的故障判断提供参照。在数据处理上,要求在QAR数据传送到用户系统以及系统数据库之前,数据库同时储存元数据以及经过可视化和判断之后的数据,如图4所示。
飞机发动机的地面站状态监控系统,是整个系统的核心区之一,主要任务是按照QAR报送数据,对数据内容进行判别,对有问题的数据进行诊断和分析,提高故障诊断的精确率。如果相关数据没有故障,则更新同类数据,并对发动机使用的趋势进行分析,如图5所示。
2.5地面站故障分析功能设计
飞机发动机的故障分析主要是结合数据库中告警的故障数据,对故障数据进行隔离与诊断,结合发动机厂家给出的诊断指因图,以及智能算法和专家系统,对故障数据进行重复诊断,确保诊断结果的精确无误。同时,在故障诊断完成以后,将诊断信息报送给人工系统,同时更新到数据库中,为下次故障诊断提供参照,如图6所示。
3结语
QAR数据作为飞机飞行过程中生成的实时数据,对于分析发动机运行状态以及故障有着有效的指导作用。本研究围绕飞机发动机状态监控的地面站系统进行了设计与开发,对各个功能区以及模块进行了介绍与展示。同时,在本研究后续的工作中,也将不断对系统进行完善,以此来确保系统工作的正常运行,为我国航空安全运行提供进一步的参照。
参考文献
[1]王壮壮,赵泽平,刘坤,等.飞参数据在飞机使用维护中的应用[J].中国科技信息,2021(17):30-31.
[2]孙经纬,刘涛.基于状态监控技术的民航发动机维修与管理相关分析[J].科技与创新,2017(12):60+63.
[3]李春生,张磊,张雷.飞机健康实时监控技术现状[J].中国民用航空,2013(10):65-67.
[4]束宇.通用飞机发动机的性能趋势监控[J].中国民用航空,2013(1):39-40.
[5]王宇波,李学仁,陈学江.飞机发动机状态监控研究[J].燃气涡轮试验与研究,2001(3):41-43.
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