无人机预测与健康管理体系结构研究

90年代末美国人提出了自主后勤这一全新的后勤保障概念,并在第四代飞机和无人机等高技术武器装备中得到应用。预测与健康管理技术是自主后勤保障的核心技术,它在传统的健康监控和故障诊断的基础上,强调早期故障预测和跨子系统智能推理,能够实时评估和管理飞机的健康状况,为飞机的维修保障提供决策支持。本文对无人机预测与健康管理系统的体系结构以及相关的关键技术进行了深入的研究,提出一种无人机PHM系统顶层设计方案。无人机PHM技术的开发和应用对有效地降低飞机的维修保障费用,提高飞机战备完好率和任务成功率,使飞机系统能够安全、可靠地运行具有重要意义。     

多传感器信息融合技术与无人机PHM系统

通过分析多传感器数据融合技术故障诊断方法,针对无人机的特点,在不增加系统硬件的情况下,充分利用无人机现有传感器获取的信号,提高无人机故障预测与健康管理(PHM)系统状态监测、健康评估和故障预测推理的准确性,并确定推理结果的置信度.     

利用PHM构建无人机的敏捷保障系统

通过对美国全球鹰无人机系统敏捷保障方案的分析,重点阐明了这一技术和系统设计理念对于我国无人机研制及其飞行保障要求的适用性和实际应用价值,提出了利用故障预测与健康管理、即PHM的手段构建我国无人机敏捷保障系统的一个符合工程实际的技术构架。     

故障预测与健康管理(PHM)技术的现状与发展

 结合故障预测与健康管理(PHM)的技术发展过程,阐述了PHM的应用价值。论述了PHM技术系统级应用问题,提出了故障诊断与预测的人-机-环完整性认知模型,并依此对蓬勃发展的故障诊断与故障预测技术进行了分类与综合分析,给出了PHM技术的发展图像。针对故障诊断与预测的不确定性特征,对故障诊断与预测技术的性能要求、定量评价与验证方法进行了分析。最后,以PHM技术的工程应用为线索,提出了PHM技术发展中的几个问题。     

航空电子的故障预测与健康管理技术

分析了引发航空电子设备故障的各种因素;详细讨论了航空电子设备全寿命周期内的故障预测与健康管理（PHM）技术,包括故障检测与健康监测、健康信息处理、故障预测和余寿评估;还介绍了基于健康信息综合管理的航空电子PHM系统的设计。     

系统级故障预测方法初探

近年来,故障预测与健康管理(PHM)技术逐渐成为航空航天领域研究的一个热点,如美军的第四代多用途战斗机F-35将PHM技术作为实现其经济可承受性和提高安全性的关键使能技术.另外,波音公司的飞机健康管理(AHM)、NASA的综合运载器健康管理(IVHM)都是针对故障诊断、健康管理和故障预测技术进行的系统开发.     

PHM系统验证指标研究

在分析预测与健康管理(PHM)核查与验证技术发展现状的基础上,深入分析了PHM系统核查与验证指标,从故障诊断和故障预测两个方面对主要的PHM系统能力度量指标进行定义和诠释。     

PHM技术在液压伺服系统中的应用

为了提高液压伺服系统的可靠性和可用性,将故障预测与健康管理（PHM）技术应用到该系统中,并对其核心技术进行研究。重点研究在液压伺服系统的性能发生退化时对该系统进行的故障检测、健康评估及预测。对液压伺服系统PHM技术研究可为系统故障检测、退化评估和寿命预测的工程实践提供有力的理论支撑,并且PHM技术研究是故障诊断技术新的发展方向。最终,实验结果证明了该PHM技术在液压伺服系统故障诊断上的有效性和适用性。     

PHM数据和知识管理系统的设计与实现

PHM数据和知识管理系统是地面预测与健康管理(PHM)系统的核心组成部分。介绍了PHM数据和知识管理系统的体系结构;分析了PHM数据和知识管理系统与机载PHM、综合保障系统(ALIS)、外场以及与其内部的接口关系;针对用户需求,提出了数据库组的实现方法,保证了数据的及时性、一致性和完整性,具有广泛的应用前景。     

民用飞机健康管理标准规范体系分析

现代民用飞机在设计和维修领域的故障预测与健康管理(PHM)系统研制均需要技术标准的支撑,随着PHM技术的快速发展和应用,提高PHM系统研制的标准化水平,也成为提高民机健康管理业务灵活性与效率、技术风险的科学评估与管理、投资回报水平的迫切需要。全面梳理分析了以SAE、MIMOSA、ARINC、FAA、RTCA、IEEE为代表的国外先进标准组织编制的PHM相关的标准体系和应用范围;指出国内民用飞机故障预测与健康管理标准研究、编制和应用差距;参考SAE HM-1标准规范体系的规划和建设思路,基于系统工程的方法论,从顶层进行规划,初步设计了我国民机健康管理标准体系框架和各专题的标准题目分解。最后提出我国PHM标准体系开发思路,以及标准体系的编制工作实施建议。     

面向无人机蜂群的航电云多层任务调度模型

在航空作战体系中，基于航电云的无人机（UAV）蜂群作战是提高未来无人机综合作战能力的一种新模式。针对无人机蜂群作战的航电云架构，如何将云端作战任务派发到无人机且保证作战任务完成时间是其中关键。在无人机蜂群分层分簇网络结构和模块级资源虚拟化的基础上，对传统单层平台级任务调度模型进行改进，提出了一种细化到模块级的多层任务调度模型，将作战任务从云端逐层调度到无人机功能模块上执行。利用OMNeT++对无人机蜂群多层任务调度模型以及传统的单层任务调度模型分别进行仿真，云端以攻击使命组为例构建使命组集进行分配，并对任务吞吐量、消息平均端到端延时和任务完成时间进行性能对比。仿真结果表明：与平台级单层任务调度相比，在执行任务方面，模块级多层任务调度模型将单个任务平均完成时间降低了46.2%，将使命组完成时间降低了52.1%，在保证任务吞吐量的基础上具有对复杂任务更稳定的调度能力；在网络性能方面，模块级多层任务调度模型消息端到端延时更低，延时分布更集中，提高了网络消息传输的实时性。     

军用航空发动机PHM发展策略及关键技术

提出了军用航空发动机预测与健康管理(prognostics and health management,简称PHM)系统的发展策略和关键技术.首先回顾了国外航空发动机PHM技术的发展历史,简要分析了各个阶段具有代表性的技术特点;其次,详细论述了航空发动机PHM技术发展应当妥善处理的关系和重要问题,主要包括PHM技术发展与空军军事需求、PHM技术发展与技术成熟度体系、立足三代机平台发展PHM技术、在发动机全寿命管理体系引入PHM系统、建议的航空发动机PHM功能和结构等;接着,结合国内技术发展水平,给出了应当重点优先发展关键技术的建议;最后,简要总结了制约国内PHM技术发展的因素,展望了瞄准的技术发展目标.      

军用飞机 PHM 系统一体化设计架构分析

军用飞机故障预测与健康管理（PHM）系统设计与工程应用存在设计标准缺失、复杂度高、准确率低等问题。通过对 PHM 系统数据、结构、功能维度的设计需求分析,提出三维多相迭代设计准则;基于三维多相设计准则对 PHM 系统设计流程进行梳理;提出基于软硬件协同加速的健康管理实时化、基于知识图谱的知识逻辑可视化、基于 MBSE ...     

基于ANSYS参数化语言的升力风扇无人机结构优化设计

现代无人机的使用特点对结构重量提出了更高的要求。为了降低无人机的结构重量,针对升力风扇无人机特殊的结构特点及飞行工况,主要考虑无人机各元件的几何尺寸优化,利用ANSYS参数化编程语言APDL,建立升力风扇无人机优化设计的参数化分析程序,实现某升力风扇无人机的参数化建模、载荷加载、求解等分析过程,并对优化结果进行详细分析。结果表明:基于ANSYS参数化编程语言的升力风扇无人机结构优化设计方法是合理的、有效的。     

民用飞机健康管理技术研究

随着民用飞机的系统集成度和复杂性大大提高,为降低民用飞机的运营成本、提高安全性和可靠性,民用飞机健康管理系统成为航空制造行业的发展趋势。本文简要介绍了民用飞机健康管理技术在国内外的发展现状,现阶段技术条件下所面临的问题以及所涉及的关键技术。着重介绍了民用飞机健康管理技术研究的方法和研究的内容,并对民用飞机健康管理技术未来的发展趋势进行了展望。     

基于Simulink的小型无人机弹射架性能仿真

建立弹射系统的动态模型,为弹射起飞提供可信度高的分析设计、仿真验证平台。文章以弹力弹射系统为研究对象,建立无人机弹射起飞过程动力学、运动学模型,基于Matlab/Simulink模块,对弹性元件弹力系数、导轨长度、离架速度等参数进行了系统分析。在仿真过程中,通过改变系统的不同参数,得到了这些参数对系统弹射性能的影响规律。合理的匹配这些参数,可使用此系统弹射多种型号的无人机,提高了效率,节省了试验资源和经费。同时为无人机弹射系统优化和设计研发提供了理论依据。     

A novel approach of testability modeling and analysis for PHM systems based on failure evolution mechanism

Prognostics and health management (PHM) significantly improves system availability and reliability, and reduces the cost of system operations. Design for testability (DFT) developed concurrently with system design is an important way to improve PHM capability. Testability modeling and analysis are the foundation of DFT. This paper proposes a novel approach of testability modeling and analysis based on failure evolution mechanisms. At the component level, the fault progression-related information of each unit under test (UUT) in a system is obtained by means of failure modes, evolution mechanisms, effects and criticality analysis (FMEMECA), and then the failure-symptom dependency can be generated. At the system level, the dynamic attributes of UUTs are assigned by using the bond graph methodology, and then the symptom-test dependency can be obtained by means of the functional flow method. Based on the failure-symptom and symptom-test dependencies, testability analysis for PHM systems can be realized. A shunt motor is used to verify the application of the approach proposed in this paper. Experimental results show that this approach is able to be applied to testability modeling and analysis for PHM systems very well, and the analysis results can provide a guide for engineers to design for testability in order to improve PHM performance.