预测与健康管理（PHM）技术在国外新一代战斗机发动机中的应用

功能介绍立足军事动态和学术热点的跟踪研究，旨在向军队、军工集团、参军企业等单位，提供装备保障、装备研制、防务战略等领域的信息查询、外文翻译、情报论证、技术分析、技术集成、民参军技术指导等服务，积极发挥军队装备建设地方智库的主力军作用。

摘编自某期刊

随着先进战斗机性能要求的日益提高，使其发动机的结构日趋复杂，并且在高温、高压、高速旋转和大应力等苛刻条件下工作，因此对发动机进行状态监控与故障诊断是保证飞机飞行安全、降低使用与保障费用的一条有效途径。近十多年来，为了减少维修人力、增加出动架次率、实现基于状态的维修（CBM）和自主式保障，先进战斗机及其发动机由状态监控和故障诊断技术进一步向预测和健康管理（PHM）技术方向发展。

一、PHM技术的发展

PHM技术建立在增强的诊断能力基础上，即以高的故障诊断能力和非常低的虚警率确定部件完成其功能的状态的能力。

PHM技术的发展经历了由外部测试到机内测试（BIT）→测试性成为一门独立的学科→综合诊断的提出与发展→预测与健康管理（PHM）系统的形成等的发展演变过程。

PHM系统正在成为新一代的飞机、舰船和车辆系统设计和使用中的一个组成部分。PHM技术在军用直升机、固定翼飞机和导弹、民用飞机、汽车、桥梁、核电站、大型水坝等军用领域获得广泛应用，成为21世纪名符其实的军民两用技术。

下面具体介绍PHM技术在欧美新一代战斗机EF-2000“台风”的发动机EJ200的典型应用案例。

二、EJ200发动机状态监控系统

欧洲战斗机EF-2000发动机状态监控系统（ECMS）为完成发动机的测试性、故障定位和其他监控要求提供一种综合功能。这种功能由数字电子控制单元(DECU)、发动机监控单元(EMU)、地面保障系统(GSS)装置完成。

发动机监控单元（EMU）是EJ200发动机监控的中央处理单元，它安装在飞机航电设备舱中，由空气致冷（图1）。它包括两条基本一致且独立的线路，用于监控EF2000飞机的两个EJ200发动机。

EMU专用于发动机监控功能，但DECU尽管主要用于发动机控制，也在采集监控数据方面发挥重要作用。这两个装置通过一条双向数字数据总线连接。

DECU安装在发动机上，由燃油致冷。它包括两条同样的线路，这两条线路通过一个内部接口通信。DECU的基本功能是控制发动机不加力和加力燃油流量，确保发动机在整个工作范围的正常运行。此外，DECU执行机内测试（BIT）功能来确定发动机控制系统健康并在出现缺陷时可实现功能缓慢降级。

DECU是驾驶舱告警源，EMU则是收集和向相应的飞机系统传输所有数据用于维修和飞行后分析的装置（图2）。在其他所有信息中，EMU专门向飞机接口处理单元（IPU）报告全部事件和故障诊断结果，用于机上维修数据面板（MDP）信息显示，并通过便携式维修数据存储器（PMDS）向地面保障系统传送信息。EMU还通过IPU向坠毁可生存内存单元（CSMU）和大容量存储装置（BSD）提供数据，该装置存储供专门调査使用的备选数据。

三、发动机健康管理技术的发展趋势

当前发动机健康管理技术主要呈现以下发展趋势：

1. 实时化：提高诊断系统反应速度和效率，达到实时诊断。

2. 智能化：使发动机具有自诊断、自预测、自优化和任务适应能力。

3. 综合化：实现发动机控制和飞行控制的一体化。

4. 网络化：使航空发动机的监控、诊断和维护技术融入网络环境，极大地提高发动机疑难故障诊断的准确性和及时性。

5. 开放性：系统结构采用模块化设计和公认的接口标准。

   •END•