基于模糊理论的飞机自动油门系统故障诊断方法

姜嘉锐JIANGJia-rui

（国航工程技术分公司工程部，北京101312）

（AirChinaEngineeringTechnologyBranchEngineeringDepartment，Beijing101312，China）

摘要:飞机自动油门系统作为飞机上最重要的系统之一，其关联设备多并且工作逻辑复杂，在给飞行人员带来更多便利的同时，也加大了其故障测试的复杂性和困难度。本文通过应用模糊理论，并结合飞机自动油门系统的工作原理和故障点，总结出一种将模糊理论和专家技术相结合的故障诊断技术以自动判断飞机自动油门系统的故障原因。

Abstract:Theaircraftauto-throttlesystemisoneofthemostimportantsystemsofaircraft,anditsassociatedequipmentismoreandtheoperatinglogicissophisticated,soitbringsmoreconveniencetotheflightcrew,butalsoincreasesthecomplexityanddifficultyforfaulttest.Throughfuzzytheory,combinedwiththeworkingprincipleandthepointsoffailureofaircraftauto-throttlesystem,thispapersummedupafaultdiagnosistechnologycombiningwithfuzzytheoryandexperttechnologytoautomaticallydeterminethecauseofthefaultofaircraftauto-throttlesystem.

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关键词 ：飞机自动油门；模糊理论；故障诊断

Keywords:aircraftauto-throttle；fuzzytheory；faultdiagnosis

中图分类号：V267文献标识码：A文章编号：1006-4311（2015）21-0166-03

0引言

飞机自动油门系统可以实现对发动机推力的全称自动控制，既可以减轻驾驶员的疲劳，又实现最佳推力飞行，节省燃油，延长发动机寿命，是现代飞机上最重要的系统之一。但自动油门系统自动化程度高，系统复杂，传统的维修方法很难高效、准确地定位和排除故障。

近几年，故障诊断技术以其特有的优势得到了长足发展和广泛应用，以专家系统和人工神经网络为基础的故障诊断技术在许多领域都发挥了重要的作用[1]。但是，这种故障诊断技术目前应用到飞机故障的研究并不多。针对于此，本文根据飞机自动油门系统故障诊断的需求，结合航空公司的实际维护故障，融入智能诊断的方法，提出了一种以模糊理论为基础的自动油门的故障诊断方法，为航空公司的飞机维修提供一种科学、有效的诊断方法。

1自动油门系统原理

自动油门（A/T）系统是由数字飞行控制系统（DFCS）的方式选择面板（MCP）和驾驶舱中的电门，响应飞行管理计算机（FMC）的方式请求或响应飞行机组的方式请求来控制发动机的推力[2]。

1.1选择A/T的方式

①自动方式：它是接通飞行控制系统后自动产生的。

②人工方式：它是操作人员在方式选择面板上进行选择。

③人工选择：它是通过推力杆的起飞/复飞(TO/GA)电门选择的。

1.2A/T模式

它包括：预位模式，N1模式，油门保持模式，回收模式，速度模式，复飞模式。

1.3A/T系统组成

A/T系统主要是由自动油门计算机，自动油门伺服马达，方式选择面板，自动油门脱开电门以及起飞复飞电门组成。

2自动油门系统故障分析

根据对A/T系统的结构、工作原理以及原理图，以及故障隔离手册的深入分析，我们得到A/T系统的故障有许多，但是实际发生的故障种类却没有那么多。飞机故障的故障现象主要来自两个方面：地面自检、机组与机务记录。通过筛选和分析，我们将从未发生过的故障筛除掉，留下的是一些常见的或者是曾经发生过的故障，整理后故障现象有6条，对应的可能的故障原因有7条。

故障现象：①马赫空速指示器显示故障旗。②按压TO/GA电门，无飞行指引显示。③按压TO/GA电门，无法向前推油门杆。④自动油门琥珀色警告灯闪亮。⑤在延迟状态下，无法收回油门杆。⑥状态模式不能自动转换。

故障原因：①方式控制面板MCP。②飞行控制计算机FCC。③显示电子组件DEU。④自动油门计算机TCC。⑤自动油门伺服马达ASM。⑥TO/GA电门。⑦线路WIRE。

深入分析引起各故障现象的可能故障原因，列出该系统每一个故障现象对应的可能的故障原因。如表1。

分析以上数据，我们将文字表格之间的关系转变为数学关系，建立故障原因与故障现象之间的关系列表（见表2）。用1表征原因与现象有联系，0表征原因与现象无联系。

从表2中我们可以看出，故障原因与故障现象之间没有特定的映射关系，某一个故障可能有多个可能的原因，某一个原因也可能带来多个故障。因此，使用模糊逻辑可以很好地处理这个问题。因为模糊逻辑可以通过建立一种关系将两者紧密地联系到一起，从而可以进行进一步地分析和建立运算，然后找到一种合适的运算，将他们之间的特定联系结合到一起，找到规律，从而对于新的故障能有应用到此方法找到解决问题的答案。

3自动油门系统模糊故障技术实现

3.1故障征兆集合与故障原因集合的建立

把上一节提到的6个故障现象分别用x1，x2，x3，x4，x5，x6表示，记为X=（x1，x2，x3，x4，x5，x6），构成故障征兆的集合。把上一节提到的7个故障原因分别用y1，y2，y3，y4，y5，y6，y7表示，记作Y=（y1，y2，y3，y4，y5，y6，y7），构成故障原因集合。由此得到模糊关系矩阵R=（rij）6×7。

3.2隶属度确定

模糊隶属度由历史数据和专家评分综合确定。

历史初始隶属度的确定来源于航空公司的历史可靠排故数据，此数据越多，对于制作出的模型可靠度越精准。通过对航空公司近4年B737-NG型飞机自动油门系统的故障记录的查询，共得到23条故障。对这些故障进行整理，统计出故障征兆与故障原因对应出现的次数。之后，将其对应地累加起来，然后将累加的结果逐项对应，制作出故障征兆隶属故障原因统计表（表3）。

3.3实际案例分析

下面是应用此方法，对实际案例的一个具体应用。现在选取航空公司2014年5月出现的一个有关自动油门系统故障的一个故障现象，地面机务人员测试按压TO/GA电门，无飞行指引显示。经分析，本次故障的故障征兆有1个，是x2。故障征兆出现取1，不出现取0，得到故障征兆集合X=（0，1，0，0，0，0）。根据确定的故障征兆，再由计算得到的的模糊关系矩阵R，就可以通过模糊关系合成求得故障原因：

根据最大隶属度原则Yt=max{yj|j=1，2，...，n}，得出Y2=0.72最大，由此可以判断该系统的飞行控制计算机故障。最后排故结果为更换飞行控制计算机后测试正常，与使用模型分析结果一致。

4总结

本文提出了一种基于模糊理论的解决飞机自动油门系统故障的方法。与传统的排故过程相比较，使用此方法可以在不拆除部件，测量插头的情况下判断出故障点，方便快捷，高效智能，而且准确度也很高，给予排故工程师很大的帮助。因此使用此方法对于飞机自动油门故障的排除有很好的效果。

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参考文献：

[1]陈格．神经网络发展综述．中国科技信息[J].2006.

[2]波音公司.波音B737NG飞机维护手册[Z].

[3]易云元.自动油门系统故障[J].航空维修与工程，2004（04）.