直升机关键飞参数据研究现状浅析
直升机关键飞参数据研究现状浅析
作者：曹振操 张家瑞 郭跃伟
来源：《西部论丛》2017年第08期
        飞机失事原因飞行参数记录系统，简称飞参系统，是一种对飞机及其系统的工作状态参数进行测量、记录和处理的综合监测系统，也是确保飞行安全的重要机载设备之一。基于飞参数据对发动机监控，对推进飞参数据的研究和应用有著重要意义，并带来巨大的军事和经济效益。
        一、研究的背景及意义
        目前，直升机都普遍装有飞行参数记录系统（俗称“黑匣子”），该系统主要记录了飞机飞行状态信息、操纵系统工作状态信息、发动机工作状态信息以及飞机其余各子系统以及设备相关信息，这些信息是进行飞行事故调查、飞行训练以及地面维护的重要数据来源，在飞机故障分析、事故原因查等方面已经得到了充分的应用。随着科学技术的进步，飞参数据的应用逐渐扩展到发动机的工作状态监控、性能评估和寿命预测等方面，利用飞参数据对发动机进行研究是当前飞参数据应用研究的一个热门课题。发动机作为飞机的关键部件，其工作状态好坏直接影响到飞机的可靠工作和飞行安全，而衡量发动机工作状态的好坏实质上就是对发动机的综
合性能进行监控评估。发动机经过长时间、多架次的工作后，各部件的脏污、磨损、变形会使其性能恶化，而这些都将通过飞行参数记录系统记录的发动机性能参数的变化表现出来，因此利用飞参数据对发动机的工作状态和性能变化趋势进行研究是非常合理的。发动机性能参数的变化在发动机使用过程中是逐渐发展的，跟踪、监控这些参数的变化并对其进行分析预测，一方面有利于发动机工作人员掌握发动机的工作性能变化，确保发动机使用安全；另一方面可以促进飞机的维修方式由定期维修向视情维修过渡，减少发动机维修时间，提高发动机维修水平，并节约大量的人力、物力和财力。
        二、国外研究现状
        国外针对飞参数据的应用研究起步较早，在二十世纪八十年代曾提出采用飞行数据综合管理来辅助飞机维护的理念，到了九十年代已经开发出了飞行数据管理系统并得到了很好的应用，随后更是开发出了飞机全方位状态监控系统。以美国为例，美国国家运输安全委员会（NTSB）最初安装了飞行参数记录器数据处理系统来处理飞参数据，该系统的核心是一台微型计算机，可以实现将飞参数据转换为工程参数、进行超限检查和绘图打印等功能；NTSB还利用飞参数据辅助飞行事故调查，通过比较飞行模拟器所模拟的飞行运动与飞参数
据记录的飞行运动来排查事故原因；随后美国研制了飞机状态监视系统（ACMS），对新老飞机进行改造，又逐渐将该系统发展为飞机健康管理系统（HMS）；此外，美国国家航空航天局（NASA）爱默斯研究中心还开展了充分利用飞参数据（气动数据、发动机推力数据等）及飞机运动方程等推导出作用于飞机上风力的工作；而波音公司也开展了借助飞参数据对飞机跑道轨迹进行分析从而辅助飞行事故调查的工作，并提出了飞机信息管理系统（AIMS）。
        三、国内研究现状
        我国从上世纪七十年代开始研制飞参系统，虽然起步很晚，但发展迅速、技术日臻成熟。经过几十年的发展，飞参数据由最初能记录几个或十几个发展到今天的上千个参数，对飞参具体研究内容主要集中在以下几点：
        1.辅助飞行事故调查，为事故分析提供客观原因
        飞参记录系统研制和装备的初期，主要目的是调查失事飞机的事故原因。飞机失事后，具有抗坠毁能力的飞参记录器能够在大部分飞行事故中幸存下来，保存飞机失事前一段时间内飞机的飞行数据。专家们可以根据相关数据分析飞机失事的真正原因。
        2.辅助新机设计，改进飞机性能
        飞机在研制阶段的试飞是有限的，要想全面深入的掌握发动机的设计性能是否达标，还必须通过飞参数据来辅助了解。飞行参数记录系统记录了各种状态下飞机的飞行高度、飞行速度、载荷等数据，通过计算机的综合分析，设计师可以方便地提出修改建议，从而提高飞机设计水平、改进飞机性能。
        3.辅助飞行训练质量评估，提高飞行训练水平
        采用飞参数据辅助飞行训练评估可以使评估从定性转化为定量、主观变为客观，并且从空中单一局部静态模式转换为空地结合全面动态模式，可以检查飞行训练人员在空中有没有违规操作，是否有不安全因素，这对提高飞行训练水平起着重要的作用。
        4.辅助地勤人员对发动机进行维护和监控
        由于飞参系统实时地记录了发动机的工作性能参数，通过对参数变化的趋势进行分析一方面可以对发动机故障进行预测，避免严重事故的发生；另一方面可以对发动机的实时工作状态进行全面了解，为地勤人员做出决定提供依据。目前基于飞参数据对发动机故障诊断和
性能评估预测的研究比较广泛。其中，西北工业大学的谢寿生教授采用功效函数法和专家评判对发动机故障和性能趋势进行了研究；中国民航大学的史永胜教授采用混沌理论预测发动机性能等等，这些研究为飞参数据的应用开创了新的领域，也预示着飞参数据在发动机方面的研究将会越来越深入。
        综上，基于飞参数据对发动机监控，不仅对推进飞参数据的研究和应用有着重要意义，而且有助于地勤人员及时发现发动机故障并制定合理的维修计划，确保发动机使用安全并提升机整体训练和作战能力。该项研究成果可以推广到装备飞行参数记录系统的军用和民用直升机机上，从而带来巨大的军事和经济效益。

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