中国安全科学学报 ›› 2024, Vol. 34 ›› Issue (4): 1-9.doi: 10.16265/j.cnki.issn1003-3033.2024.04.1254
• 安全社会科学与安全管理 • 下一篇
收稿日期:
2023-10-10
修回日期:
2024-01-12
出版日期:
2024-04-28
作者简介:
王岩韬 (1982—),男,吉林磐石人,硕士,教授,主要从事飞行运行安全与管理等方面研究。E-mail: CAUCwyt@126.com。 |
时统宇 讲师
基金资助:
WANG Yantao(), GAO Yi, SHI Tongyu
Received:
2023-10-10
Revised:
2024-01-12
Published:
2024-04-28
摘要:
为系统梳理国内外对民用飞机飞行控制系统故障分析的研究历程和现状,针对基于快速存取记录器(QAR)数据分析的飞行控制系统典型故障类型,首先,总结QAR数据预处理、特征提取等使用过程;然后,根据故障分析可达到的性能指标,提出4个故障研究阶段,分别为故障监测、故障识别、故障诊断和故障预测;最后,综合国内外研究进度与深度,得出飞行控制系统典型故障类型,包括方向舵液压泄漏、升降舵指示不一致、襟翼动作耗时等,建模常用QAR数据项包括飞机主舵面位置、飞行姿态、飞机性能、左右襟翼角度、襟翼位置等,计算方法包括物理模型、多变量统计、逻辑推理、机器学习等。结果表明:系统分析方向舵、升降舵、襟翼等子系统最新研究进展,发现在故障类型、参数选择和计算方法的改进等方面取得了一定的成果,故障研究阶段基本处于故障诊断或非实时预测水平,但仍需加强面向安全保障与实际维修方面的需求,以实现故障实时预测技术。
中图分类号:
王岩韬, 高艺, 时统宇. 基于QAR数据的飞行控制系统故障研究综述[J]. 中国安全科学学报, 2024, 34(4): 1-9.
WANG Yantao, GAO Yi, SHI Tongyu. A review of flight control system fault research based on QAR data[J]. China Safety Science Journal, 2024, 34(4): 1-9.
表1
飞行控制系统故障研究文献汇总
子系统 | 故障类型 | QAR数据参数 | 故障分析方法 | 分析程度 | 研究 机型 | 文献 |
---|---|---|---|---|---|---|
方向舵 | 液压伺服作动筒 | 航向、速度、高度等 | 专家经验结合 系统原理 | 识别 | A320 | [ |
方向舵液压油混入 空气、作动筒液压 油泄漏、液压油污染 | 控制器、伺服放大器、电液 伺服阀、液压缸和位置传 感器等性能参数 | 改进差分算法 优化的极限学 习机神经网络 | 诊断 | — | [ | |
升降舵 | 升降舵指示不一致 | 升降舵位置指示传感器 | 专家经验结 合系统原理 | 识别 | B737 | [ |
升降舵作动筒液压泄 漏、液压源泄漏、传 感器增益下降 | 飞机性能参数、输入作动筒、 液压缸、舵面传感器等 | 卷积神经网络 结合支持向 量机 | 诊断 | — | [ | |
襟翼 | 襟翼动作耗时 | 襟翼角度、相应的世界 标准时间点 | 基于最小二乘 支持向量回 归机算法 | 非实时预测 | B737 | [ |
襟翼打开时间快/慢 | 飞机位置参数、姿态参数、襟翼 位置、角传感器位置 | 主成分分析结 合BPNN | 诊断 | B777 | [ | |
左(右)侧襟翼位置 | 差分自回归移 动平均模型 | 诊断 | B737 | [ | ||
襟翼手柄档位信息、左侧后缘襟 翼位置传感器角度、右侧后缘 襟翼位置传感器角度 | GRU | 非实时预测 | B737 | [ | ||
后缘襟翼左右不对称 | 左右襟翼位置传感器 | 数据监控 设限阈值 | 监测 | B737 | [ | |
左襟翼实际位置、右襟翼实际 位置、左襟翼打开档位、右襟 翼打开档位 | 灰色模型、遗 传算法优化的 最小二乘支持 向量回归模型 | 非实时预测 | A320 | [ | ||
左(右)侧襟翼传感器位置 | 蒙特卡罗 | 非实时预测 | B737 | [ | ||
马赫数、左攻角、右攻角、右副 翼偏角、方向舵位置、襟/缝翼控 制手柄、航迹角、左副翼偏角、 滚转角、控制轮位置、偏航角、 控制杆位置、风速、风向、标 准高度 | 协同智能移动 Kriging方法 | 监测 | 国产 民机 | [ |
[1] |
中国民用航空局航空器使用困难报告[EB/OL].(2020-08-06). https://www.caac.gov.cn/XXGK/XXGK/GFXWJ/202009/t20200918_204565.html.
|
[2] |
|
[3] |
|
[4] |
巴塔西, 李蕊, 熊毅, 等. 基于QAR数据的民用飞机故障预测及验证[J]. 计算机测量与控制, 2019, 27(10): 31-35.
|
|
|
[5] |
|
[6] |
李波. 基于大数据的民用飞机故障诊断与安全预测技术研究[D]. 上海: 上海交通大学, 2018.
|
|
|
[7] |
王剑辉, 邓伟, 夏正洪, 等. 运输航空飞行安全风险评价方法[J]. 中国安全科学学报, 2019, 29(12): 110-116.
doi: 10.16265/j.cnki.issn1003-3033.2019.12.018 |
doi: 10.16265/j.cnki.issn1003-3033.2019.12.018 |
|
[8] |
|
[9] |
杨余, 杨鑫, 王英, 等. 基于mini-1D-CNN模型的TE过程故障诊断[J]. 中国安全科学学报, 2023, 33(2): 173-178.
doi: 10.16265/j.cnki.issn1003-3033.2023.02.0017 |
doi: 10.16265/j.cnki.issn1003-3033.2023.02.0017 |
|
[10] |
陈泽灏, 陈晖, 高玉闪, 等. 基于模型的液体火箭发动机故障诊断技术研究回顾与展望[J]. 航空学报, 2023, 44(23):84-104.
|
|
|
[11] |
刘强, 卓洁, 郎自强, 等. 数据驱动的工业过程运行监控与自优化研究展望[J]. 自动化学报, 2018, 44(11): 1944-1956.
|
|
|
[12] |
吴晓东, 熊伟丽. 基于多块信息提取和马氏距离的K近邻故障监测[J]. 信息与控制, 2021, 50(3): 287-296.
doi: 10.13976/j.cnki.xk.2021.0279 |
doi: 10.13976/j.cnki.xk.2021.0279 |
|
[13] |
|
[14] |
孙康, 金江涛, 李春, 等. 基于优化变分模态分解与混沌分形融合的滚动轴承故障识别[J]. 动力工程学报, 2022, 42(10): 951-959.
doi: 10.19805/j.cnkij.cspe.2022.10.009 |
doi: 10.19805/j.cnkij.cspe.2022.10.009 |
|
[15] |
顾伟, 李丽莉, 黄志毅, 等. 飞机操纵面故障的模糊差分进化识别方法[J]. 计算机应用研究, 2010, 27(5): 1782-1784.
|
|
|
[16] |
安刚, 刘人境, 殷广强. 一种新风险识别方法在民用飞机高升力系统研制中的应用[J]. 航空工程进展, 2023, 14(1): 57-64.
|
|
|
[17] |
扶碧波, 方宗德, 沈云波. 综合应用小波包支持向量机直升机齿轮故障识别及实验研究[J]. 机械科学与技术, 2011, 30(11): 1822-1826.
|
|
|
[18] |
|
[19] |
聂同攀, 曾继炎, 程玉杰, 等. 面向飞机电源系统故障诊断的知识图谱构建技术及应用[J]. 航空学报, 2022, 43(8): 46-62.
|
|
|
[20] |
|
[21] |
王秋彦, 鞠建波, 宋振宇. 故障诊断技术研究现状及发展趋势[J]. 电子测量技术, 2009, 32(4): 5-8.
|
|
|
[22] |
郝俊杰, 高虹霓, 王崴, 等. 基于大数据分析的液压系统故障诊断综述[J]. 机床与液压, 2022, 50(10): 166-173.
doi: 10.3969/j.issn.1001-3881.2022.10.031 |
|
|
[23] |
黄迅迪, 庞雄文. 基于深度学习的智能设备故障诊断研究综述[J]. 计算机科学, 2023, 50(5): 93-102.
doi: 10.11896/jsjkx.220500197 |
doi: 10.11896/jsjkx.220500197 |
|
[24] |
|
[25] |
翟玉婷, 程占昕, 房少军. 智能化雷达故障预测及检测技术综述[J]. 计算机科学, 2023, 50(5): 217-229.
doi: 10.11896/jsjkx.220400096 |
doi: 10.11896/jsjkx.220400096 |
|
[26] |
李磊, 李晓猛, 付一博, 等. 数据驱动的故障预测方法研究[J]. 测控技术, 2022, 41(5): 66-74.
|
|
|
[27] |
|
[28] |
高金源, 冯华南. 民用飞机飞行控制系统[M]. 北京: 北京航空航天大学出版社,2018:10-50.
|
[29] |
顾杨波, 耿嘉逊. 使用创新手段排除A320飞机抖动故障的方法[J]. 航空维修与工程, 2018(3): 69-71.
|
|
|
[30] |
黄建练, 凌云志. 波音737NG飞机升降舵指示不一致案例分析[J]. 航空维修与工程, 2023(1): 84-86.
|
|
|
[31] |
张鹏, 张迪, 段照斌, 等. IDE-ELM在民机方向舵系统故障诊断中的应用[J]. 电光与控制, 2020, 27(5): 97-115.
|
|
|
[32] |
段照斌, 刘颖欣. CNN-SVM在民机升降舵故障诊断中的应用[J]. 电光与控制, 2021, 28(12): 97-115.
|
|
|
[33] |
王旭辉. 飞机飞行安全实时监控关键技术研究[D]. 南京: 南京航空航天大学, 2008.
|
|
|
[34] |
刘博. 民航客机飞控系统健康管理关键技术研究[D]. 天津: 中国民航大学, 2017.
|
|
|
[35] |
程科. 飞机操纵系统状态监测与故障预测方法研究[D]. 南京: 南京航空航天大学, 2014.
|
|
|
[36] |
姜朱楠. 飞机操纵系统健康评估与故障诊断研究[D]. 南京: 南京航空航天大学, 2018.
|
|
|
[37] |
朱晓炜, 赵红华, 苟俊哲, 等. 波音737NG机队后缘襟翼不对称监控项目的开发[J]. 航空维修与工程, 2019(1): 52-54.
|
|
|
[38] |
刘磊, 腾达, 冯蕴雯. 基于协同智能移动Kriging的襟翼偏角可靠性分析[J]. 西北工业大学学报, 2023, 41(2): 253-263.
|
|
|
[39] |
程漩. 基于QAR数据的综合模块化航电系统可靠性预测模型研究[D]. 南京: 南京航空航天大学, 2020.
|
|
|
[40] |
姜朱楠, 左洪福, 李利荣, 等. 后缘襟翼位置传感器故障预测方法研究[J]. 航空计算技术, 2018, 48(2): 75-78.
|
|
|
[41] |
马超, 张雄飞, 徐建新. 基于蒙特卡洛方法的飞机襟翼不对称风险预测[J]. 交通信息与安全, 2020, 38(3): 24-31.
|
|
[1] | 尚书宏, 曹亮, 鲁伟. 基于小波变换特征提取的脱介筛故障诊断算法[J]. 中国安全科学学报, 2023, 33(S2): 233-237. |
[2] | 张斌, 张辛忻, 杨海涛. 基于神经网络的振动给料机故障诊断算法[J]. 中国安全科学学报, 2023, 33(S2): 55-59. |
[3] | 刘鑫, 王亚军, 姚美常, 苏磊, 王鹏. 基于LabVIEW的矿井提升机液压制动在线监测[J]. 中国安全科学学报, 2023, 33(S1): 145-149. |
[4] | 汪磊, 邹颖, 王朔. QAR数据驱动的飞行员不安全操作行为量化评价[J]. 中国安全科学学报, 2023, 33(5): 49-56. |
[5] | 杨余, 杨鑫, 王英, 翟持, 张浩. 基于mini-1D-CNN模型的TE过程故障诊断[J]. 中国安全科学学报, 2023, 33(2): 173-178. |
[6] | 李刚, 卢佩玲, 杨勇. ZPW-2000轨道电路故障诊断算法应用研究[J]. 中国安全科学学报, 2022, 32(6): 53-59. |
[7] | 林海香, 卢冉, 陆人杰, 李新琴, 赵正祥, 白万胜. 融合BiLSTM-CBA组合模型的高铁车载设备故障诊断[J]. 中国安全科学学报, 2022, 32(6): 79-86. |
[8] | 余伟, 王志鹏, 刘硕, 何刚. 多级精细模型下的电机匝间短路故障诊断[J]. 中国安全科学学报, 2022, 32(6): 95-102. |
[9] | 邢玉龙, 王剑, 上官伟, 彭聪, 朱林富. 面向海量不平衡数据的轨道电路故障诊断方法[J]. 中国安全科学学报, 2022, 32(5): 112-118. |
[10] | 赵丹, 沈志远, 刘晓青. 基于OCISVM的矿井通风系统在线故障诊断[J]. 中国安全科学学报, 2022, 32(10): 76-82. |
[11] | 王永刚, 方琛亮. 飞行员的注意分配能力与其安全绩效的关系*[J]. 中国安全科学学报, 2021, 31(8): 8-13. |
[12] | 张兆宁, 陈子辰, 卢飞. 配对进近侧向位置误差QAR参数关联性分析*[J]. 中国安全科学学报, 2021, 31(8): 47-52. |
[13] | 古莹奎, 刘平, 林忠海, 邱光琦. 基于Kurtogram与DSCN的滚动轴承故障诊断方法[J]. 中国安全科学学报, 2021, 31(6): 99-105. |
[14] | 陈志煌, 刘国恒, 王莹莹, 朱春丽, 单荐, 翟小东. 基于动态贝叶斯网络的水下连接器故障诊断[J]. 中国安全科学学报, 2020, 30(5): 81-87. |
[15] | 余敬芝, 燕飞, 牛儒. 基于Petri网的形式化安全分析方法*[J]. 中国安全科学学报, 2019, 29(S2): 138-143. |
阅读次数 | ||||||
全文 |
|
|||||
摘要 |
|
|||||