轟炸故障診斷應用研究范文

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隨著技術、裝備的發(fā)展，飛機轟炸系統(tǒng)構造越來越復雜，功能越來越完善，組成越來越龐大，具有多掛點、彈藥品種多、控制線長等特點，使得故障的診斷越來越困難。快速保障的需求對裝備的故障診斷能力提出了很高的要求。新裝備多數采用了模塊化設計，依靠裝備的內部機理、相互聯(lián)系和實踐經驗，從故障邏輯結構出發(fā)，逐層展開自動推理，則可以快速珍斷復雜系統(tǒng)故障。故障樹編碼方法是將裝備故障樹轉換成可自動操作的編碼，將編碼存儲在數據庫中，通過制定編碼規(guī)則和推理規(guī)則，按照故障現(xiàn)象和故障結果兩種形式，進行故障定位，給出診斷結果。該方法可按照一線從裝備本身分級入手，提高了裝備故障診斷的實時性和容錯性，能有效地解決隨機故障的診斷問題。

1建立故障樹

故障樹是按照故障發(fā)生的邏輯關系形成的故障流程圖，是故障診斷的推理依據。按結點邏輯關系，故障樹一般分為二叉樹和多叉樹。單分支故障樹層與層之間的推理關系都是“是”與“否”的邏輯關系，多分支的特征是并行出現(xiàn)多種推理判斷。對于多分支，實際故障推理時可以逐個分支依次進行，因此，可以將多分支轉化為單分支的邏輯關系。故障樹各個結點是由故障現(xiàn)象和診斷結果組成。對于故障現(xiàn)象，需詢問用戶現(xiàn)象為“真”或“假”，而對于診斷結果，需要向用戶提交診斷結果和故障處理方法。如果存在多級推理，則根據診斷結果，由程序的人機接口部分控制進入下一級推理。建立故障樹時，將設備出現(xiàn)的故障現(xiàn)象作為根節(jié)點，對于每一個故障現(xiàn)象給出“是”與“否”的邏輯判斷，自上而下地分析導致事件發(fā)生的所有可能的直接因素及其相互間的邏輯關系，逐層尋找葉結點，直到不需要進一步分析為止，以此方式找出系統(tǒng)內部可能發(fā)生的硬件失效、軟件差錯、人為失誤及環(huán)境影響等因素（底事件）和頂事件所代表的系統(tǒng)失效之間的邏輯關系。故障樹建立步驟：①將設備故障確定為故障樹根節(jié)點，根節(jié)點寫在頂部矩形框內；②將引起該故障的全部可能的故障現(xiàn)象或者故障原因進行分類，按照邏輯關系，將最直接的現(xiàn)象或原因置于第二排；③如果是故障現(xiàn)象，判定“是”或“否”，給出下一層次的故障現(xiàn)象或診斷結果；如果是故障原因，直接給出解決方案。以此類推逐級向下推理，直到所有原因事件判定完成為止，如圖1所示。

2編碼及推理

故障樹建立以后，將邏輯推理轉換成自動推理過程，需要對故障樹進行編碼，編碼用“0”、“1”二值編碼串表示不同含義。由于故障流程圖均可以轉化為二叉樹形式，其中每個結點分別表示故障現(xiàn)象或診斷結果，因此，用編碼“1”和“0”區(qū)分下一個結點為故障現(xiàn)象還是診斷結果，用“1”與“0”表示故障現(xiàn)象“是”與“否”邏輯關系。具體編碼規(guī)則如下：①用編碼長度表示結點所在層，如故障樹第n層，用a1a2a3…an編碼串表示；②用編碼首位“1”、“0”表示下一層是“故障現(xiàn)象”還是“診斷結果”；③用編碼末位“1”、“0”表示故障現(xiàn)象“是”與“否”邏輯關系；④從第n層到第n+1層時，去掉編碼首位，然后根據下一層是故障現(xiàn)象還是診斷結果，用“1”或“0”補齊第一位，末尾編碼原則不變。如圖1第1層總目標為故障現(xiàn)象，記為“1”表示第1層故障現(xiàn)象；第2層故障現(xiàn)象Ⅰ，用兩位編碼表示，首位均為“1”，對“是”詢問編碼為“11”，對“否”詢問編碼為“10”；第3層左分支為故障現(xiàn)象，用3位編碼表示，首位均為“1”，中間位與第2層編碼有關，去掉首位為“1”，末尾如果為“是”，則編碼為“1”，如果為“否”則編碼為“0”，因此第3層左分支左側為“111”，右側編碼為“110”。

通過上面的編碼，推理機能夠根據編碼的第1位來識別故障現(xiàn)象和診斷結果。若第1位是“1”，則為故障現(xiàn)象；若第1位是“0”，則為診斷結果。因此，一旦推理機得出診斷結果時，如診斷為001，則推理機在自動將診斷結果的ID加人事實庫的同時，向用戶報告診斷結果，并提出故障解決方案。這種編碼的優(yōu)點是根據診斷結果就可知道故障現(xiàn)象的ID，進而快速定位故障原因。例如，診斷結果ID為000，則推斷出它的上層故障現(xiàn)象ID為10(即第1位改為1，同時去掉最后1位0)，且與10的邏輯關系為0(即故障現(xiàn)象不成立)；由10又可知道上層故障現(xiàn)象為1并且關系為0；這樣可推導出所有的故障現(xiàn)象。因此，利用這種編碼可以很容易地實現(xiàn)推理機的解釋功能。

3轟炸故障診斷實例

3.1故障描述經過深入研究裝備系統(tǒng)結構、工作原理以及大量用戶的使用經驗，得到實際裝備大量按“表”或“流程圖”表示的故障樹[5]。表1為某轟炸系統(tǒng)故障現(xiàn)象、可能原因及故障檢測工作流程。但是，圖表具有比較復雜的邏輯關系，因此，可以按照故障現(xiàn)象和工作流程將其轉換成故障樹，便于推理機進行邏輯推理。

3.2故障樹及故障編碼根據表1某轟炸系統(tǒng)的故障現(xiàn)象、可能原因和工作流程，總結出故障樹如圖2所示。故障樹分為5層，包含3類可能的故障現(xiàn)象，6個故障診斷結果。根據該故障樹，利用上述編碼原則，可得出3掛點某型炸彈不能正常投下故障樹對應的編碼樹如圖3所示。

3.3推理過程及實現(xiàn)為了實現(xiàn)故障自動推理，首先應判斷故障編碼長度，如“11”、“10”編碼長度為2，首位字母為“1”，表明第2層為故障現(xiàn)象，“11”代表“是”的判斷，即掛彈鉤存在故障，“10”代表“否”的判斷，即掛彈鉤不存在故障。如果掛彈鉤存在故障，判斷下一層編碼為“010”、“111”，首先，“111”首字母為“1”，代表下一層為故障現(xiàn)象，即“電氣設備發(fā)生故障了嗎?”，末尾字母為“1”，表示該故障現(xiàn)象存在，應繼續(xù)訪問下一層；其次，判斷字符串“010”，首字母為“0”，代表“沒有電氣發(fā)生故障”，末尾字母為“0”，代表故障結果，即：“拆下掛鉤，分解后檢查控制機構、傳動機構，調整搭合量”。以此類推，直到最后一層判斷結束。推理過程的一般流程如圖4所示。

4結論

將故障樹編碼技術應用于轟炸故障診斷，將故障樹直接轉換成自動推理機，將故障現(xiàn)象與診斷結果有機結合起來，自動按照轟炸系統(tǒng)一線更換級裝備分解進行邏輯推理。該方法簡潔有效，便于快速確故障原因，定位故障部件，并可廣泛推廣應用到其他各類武器系統(tǒng)故障診斷和維修保障工作中。

作者：張德軍 王國偉 單位：空軍第一航空學院 航空軍械工程系 中國人民解放軍93427部隊