A cost driven predictive maintenance policy for structural airframe maintenance

Airframe maintenance is traditionally performed at scheduled maintenance stops.The decision to repair a fuselage panel is based on a fixed crack size threshold,which allows to ensure the aircraft safety until the next scheduled maintenance stop.With progress in sensor technology and data processing techniques,structural health monitoring (SHM) systems are increasingly being considered in the aviation industry.SHM systems track the aircraft health state continuously,lead ing to the possibility of planning maintenance based on an actual state of aircraft rather than on a fixed schedule.This paper builds upon a model-based prognostics framework that the authors developed in their previous work,which couples the Extended Kalman filter (EKF) with a first order perturbation (FOP) method.By using the information given by this prognostics method,a novel cost driven predictive maintenance (CDPM) policy is proposed,which ensures the aircraft safety while minimizing the maintenance cost.The proposed policy is formally derived based on the trade-off between probabilities of occurrence of scheduled and unscheduled maintenance.A numerical case study simulating the maintenance process of an entire fleet of aircrafts is imple mented.Under the condition of assuring the same safety level,the CDPM is compared in terms of cost with two other maintenance policies:scheduled maintenance and threshold based SHM maintenance.The comparison results show CDPM could lead to significant cost savings.     

先进战斗机强度设计技术发展与实践

新一代先进战斗机对机体平台的要求可以总结为轻重量、长寿命、多功能以及高承载。实现这个目标，除了材料与制造（新材料、新工艺、新结构/装配）的贡献，主机所强度设计/分析/验证技术也必须提升以适应先进战斗机的研制要求。本文阐述了强度设计团队围绕结构完整性要求，近年来在结构强度设计/分析/验证方面的研究成果、技术发展与设计实践，主要包括：面向新一代战斗机强度设计与验证的规范架构，基于多维包线的结构载荷筛选技术，基于统一模型的全机内力分析技术，复合材料整体化结构分析技术，高精度快速细节应力分析技术，内埋武器舱预紧舱门原理与强度设计，双曲面加筋壁板快速建模及声疲劳分析方法，结构故障预测与健康管理系统设计等。上述研究成果已成功应用于新一代战斗机机体平台研制。     

飞机预测与健康管理体系结构浅析

飞机预测与健康管理(Prognostics and Health Management,PHM)是以美国JSF飞机为代表的新一代飞机自主后勤概念的核心.PHM技术的应用,有效地降低了飞机全寿命周期的使用维护费用,提高了飞机战备完好率和任务成功率,保证了飞机及其各系统能够安全、可靠、高效地运行.本文在分析了美国JSF飞机...     

应用层次分析法的航天器健康评估方法

采用层次分析法,实现各故障模式对航天器系统、分系统、单机设备影响权重的量化和分析,并提出航天器健康评估体系分级构建思想;结合航天器遥测数据特性对故障预测技术和健康评估方法进行了研究,设计了新陈代谢GM(1,1)等动态预测模型,给出了故障模式预测仿真结果。研究结果可为航天器在轨任务规划、故障处理维护等提供借鉴。     

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。     

航空发动机拆换率平滑方法研究

结合发动机视情维修策略的特点,建立起基于发动机剩余在翼时间预测方法的以飞机为对象的发动机群总保障成本的混合整数非线性规划模型,并提出了一种启发式拆换率平滑方法——SSPT算法,并以CF6型发动机的使用数据为例与其它三种算法进行分析比较.研究结果表明应用SSPT算法制定维修调度计划,能够使总保障成本最低、保障率最高、平均拆换率下降,并得到较好的拆换率平滑效果.      

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。