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液压系统综合健康管理技术

发布者: fancytech       发布时间:2011/3/16

    以飞机液压系统为例。
    飞机液压系统是一个高性能的系统,若在运行或执行任务的任一环节发生故障,人员生命和财产都会冒很大的风险和损失。液压技术几乎应用到飞机的每一关键系统, 如飞控、燃控、起落架等等。因此为减少风险,对飞机液压系统可靠性的要求,历来均极为严峻。如众所知,设备的可靠性是设计出来,但制造完成,交付现场使用后的任务可靠性,则是维护出来的。
    纵观近一世纪科技的发展,飞机工业本质上,总是高科技和高价值产品的代表。为了保证飞行器的可靠性达标,航空航天企业,无不时时竭尽全力,开发新的维护理念和技术,以满足日新月异的设计和使用要求。对飞行器的维护策略,在上世纪 50年代,美国的国防单位 (DoD) 和宇航局 (NASA),即已就二次大战期间,装备的使用成效,着手开发和制定装备的维护方法和准则。过去 70年来,随着计算机软硬件技术的突飞猛进,维护的思维方式,也跟着由早期的故障了再做修复和失效分析 (Run-to-Failure Based Corrective Maintenance) ,进展到根据经验和以往的失效数据,制定固定的维修期间 (Time-Based Preventive Maintenance) ,然后再提升到基于装备的运行状态,实时采取维护措施 (Condition-Based Predictive Maintenance) 。
    为完善实际工程应用的需求,美国 BarDyne公司的研发团队,在 Dr. Fitch的领导下,于 1980年初,提出了针对会导致系统和元部件失效的潜在根本因子,在设计阶段和装备初始装机时,即主动识别和改善会引起性能畸变的根本因子的维护策略 (Root-Cause Based Proactive Maintenance)”。这是一套“治本重于治标,治标重于修理”的维护理念和技术。
    当然,实践上,除了需具备完善的维护理论和技术外,还需要有配套的健康管理方法,以能高效增强飞行器的安全性和付出最低的运行和维护成本。有鉴于此,航空航天企业,相继地提出 “综合系统健康管理策略”(Integrated System Health Management, ISHM), 并在工程实践上,赋予实施。例如,NASA和 Boeing提出的 IVHM(Integrated Vehicle Health Management),即 ”综合运载器健康管理”,以及 Honeywell 和 Airbus针对直升机大力推广的 HUMS (Health and Usage Monitoring System),即“健康与使用监控系统”,均为 ISHM用于航空航天的例子。实际案例证明,凡是采用 ISHM的企业,均获益匪浅。
    综合系统健康管理,ISHM , 是一跨越多种近代工程领域的科技结晶。为求精, ISHM涉及到的各个领域,得加以细分至最专精的技术端点;为求善,ISHM又需将各个领域再集成,融合为一体。这是一套既要高度分工,又需无缝集成的高端科技。有鉴于此,国际上的主要标准机构,均先后就 ISHM成立督导委员会(steering group), 制定分工或集成的通用标准,如 SAE AIR6034, ISO 13380, JSSG 2007等。综观和 ISHM相关的科技文献论述,以及国际标准立项的主旨和规范,明确地提示,综合系统健康管理和传统维护方法,最大的区别和特点在于,ISHM是着重于系统状态变化的感知,而不是等到失效症状凸显后,才采取维护措施。换言之,ISHM的精髓是在失效时间历程上,将侦测对 影响健康指标的根本因子的状态变化(state changes)的工作的时间点,尽量提前,并主动采取维护措施。ISHM的另一重要任务,则是能够根据状态变化的趋势,判读系统目前的健康指数,同时预测系统的有用的残余寿命(Useful Remaining Life, URL)。可见,建立一套完整可行的综合系统健康管理方案,是相当具挑战性的。




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