飛機(jī)機(jī)電液系統(tǒng)故障診斷與檢修探討
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摘要：隨著機(jī)電液一體化技術(shù)在新型軍用飛機(jī)上的大量應(yīng)用，院校內(nèi)原有的飛機(jī)機(jī)、電、液相互獨(dú)立的技術(shù)保障訓(xùn)練設(shè)備已不再適應(yīng)新條件下的人才培養(yǎng)要求，建設(shè)飛機(jī)機(jī)電液一體化的維修保障平臺已成必然選擇。本文分析了飛機(jī)機(jī)電液系統(tǒng)故障診斷與檢修實(shí)驗(yàn)室建設(shè)的需求，提出了實(shí)驗(yàn)室建設(shè)的目標(biāo)和內(nèi)容，展望了實(shí)驗(yàn)室在教學(xué)科研、人才保障服務(wù)等方面的預(yù)期效益。
關(guān)鍵詞：航空部附件檢修；故障診斷；實(shí)驗(yàn)室建設(shè)
隨著復(fù)雜的高精密伺服控制系統(tǒng)廣泛應(yīng)用于三代機(jī)、四代機(jī)等新機(jī)，飛機(jī)附件檢修已不再是機(jī)、電、液相互獨(dú)立的專業(yè)，而是逐步發(fā)展為一門綜合機(jī)電液等相關(guān)技術(shù)的綜合性應(yīng)用專業(yè)，因此，建設(shè)綜合機(jī)電液于一體的飛機(jī)機(jī)電液系統(tǒng)檢修科研與實(shí)訓(xùn)平臺成為適應(yīng)這一發(fā)展的必然趨勢，這也是目前航空維修領(lǐng)域研究的熱點(diǎn)和難點(diǎn)之一。
1實(shí)驗(yàn)室建設(shè)需求
飛機(jī)機(jī)電液系統(tǒng)故障診斷與檢修實(shí)驗(yàn)室立足飛機(jī)附件檢修的現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢，按照“立足當(dāng)前、瞄準(zhǔn)前沿、適度超前和科研教學(xué)并用”的建設(shè)思路，主要研究新機(jī)液壓系統(tǒng)、進(jìn)氣道控制系統(tǒng)、前輪操縱系統(tǒng)、防滑剎車控制系統(tǒng)、應(yīng)急動力及氣動系統(tǒng)、燃油系統(tǒng)、環(huán)控系統(tǒng)等系統(tǒng)及其機(jī)電液部附件的故障診斷技術(shù)、性能分析技術(shù)和檢測修理技術(shù)等3個方面的內(nèi)容。主要建設(shè)目標(biāo)如下：一是為航空修理專業(yè)各層次學(xué)員開展飛機(jī)機(jī)電液系統(tǒng)及其部附件故障診斷、性能分析和檢測修理的技能訓(xùn)練和職業(yè)技能鑒定提供教學(xué)條件和實(shí)訓(xùn)場所；二是為航空宇航科學(xué)與技術(shù)學(xué)科領(lǐng)域研究人員開展相關(guān)課題提供科研保障條件；三是支撐飛機(jī)戰(zhàn)傷搶修、附件檢修與探傷專業(yè)的學(xué)科發(fā)展。其總體需求情況如圖1所示。隨著機(jī)電液一體化技術(shù)在新機(jī)上的大量應(yīng)用，原有的飛機(jī)機(jī)、電、液相互獨(dú)立的體系設(shè)置已不再適應(yīng)新裝備新技術(shù)的發(fā)展要求，建設(shè)發(fā)展飛機(jī)機(jī)電液一體化的維修保障技術(shù)已成必然選擇。該實(shí)驗(yàn)室的建設(shè)適應(yīng)了這一發(fā)展的客觀要求，在充分發(fā)揮單位原有建設(shè)成果的基礎(chǔ)上，重點(diǎn)建設(shè)飛機(jī)機(jī)電液系統(tǒng)及其部附件的綜合診斷分析及檢修技術(shù)，可以為培養(yǎng)具有機(jī)電液一體化技術(shù)的綜合性維修保障人才提供教學(xué)條件，可以為新機(jī)機(jī)電液系統(tǒng)綜合診斷分析技術(shù)的科研實(shí)驗(yàn)提供保障，可以為專業(yè)學(xué)科的長遠(yuǎn)發(fā)展奠定有力基礎(chǔ)。
2實(shí)驗(yàn)室建設(shè)內(nèi)容
為適應(yīng)崗位任職教育需求，實(shí)驗(yàn)室建設(shè)中側(cè)重于實(shí)踐性教學(xué)，對實(shí)驗(yàn)室建設(shè)的要求更高。為此，該建設(shè)項(xiàng)目在現(xiàn)有實(shí)驗(yàn)室條件基礎(chǔ)上，建設(shè)內(nèi)容主要包括以下3個方面的內(nèi)容。
2.1飛機(jī)機(jī)電液系統(tǒng)原理演示及故障模擬實(shí)驗(yàn)臺
研制開發(fā)7個飛機(jī)機(jī)電液系統(tǒng)原理演示及故障模擬實(shí)驗(yàn)臺包括舵面操縱系統(tǒng)原理演示及故障模擬實(shí)驗(yàn)臺、前輪操縱系統(tǒng)原理演示及故障模擬實(shí)驗(yàn)臺、防滑剎車控制系統(tǒng)原理演示及故障模擬實(shí)驗(yàn)臺、氣動系統(tǒng)原理演示及故障模擬實(shí)驗(yàn)臺、燃油系統(tǒng)原理演示及故障模擬實(shí)驗(yàn)臺、環(huán)控系統(tǒng)原理演示及故障模擬實(shí)驗(yàn)臺、進(jìn)氣道控制系統(tǒng)原理演示及故障模擬實(shí)驗(yàn)臺。7個模擬實(shí)驗(yàn)臺主要功能是可以模擬演示各個系統(tǒng)里面所包括的附件的組成、構(gòu)造、原理及常見故障；可以設(shè)置各種附件的常見故障來模擬推測出相應(yīng)的故障原因和解決辦法；根據(jù)每種機(jī)型對附件所設(shè)置的試驗(yàn)科目可以進(jìn)行相應(yīng)的模擬性能測試；同時通過模擬演示教學(xué)幫助學(xué)員認(rèn)知飛機(jī)機(jī)電液附件的功能原理和故障判斷，提高學(xué)員對新機(jī)裝備修復(fù)技術(shù)和故障診斷技術(shù)的研究能力。通過模擬實(shí)驗(yàn)臺訓(xùn)練替代實(shí)裝訓(xùn)練，學(xué)員在不熟悉設(shè)備時不會因?yàn)檎`操作而導(dǎo)致危險(xiǎn)情況發(fā)生。學(xué)員通過計(jì)算機(jī)鍵盤和鼠標(biāo)或?qū)嵨锬Ｐ蜕系慕粨Q儀表、按鈕或?qū)I(yè)交互攻擊等獲得真實(shí)的操作體驗(yàn)，以生動活潑的三維動畫操作形式提高學(xué)員學(xué)習(xí)興趣和培訓(xùn)效果。每種模擬試驗(yàn)臺的組成及功能類似，以防滑剎車控制系統(tǒng)原理演示及故障模擬實(shí)驗(yàn)臺為例，顯示其組成結(jié)構(gòu)示意圖（圖2）。模擬試驗(yàn)臺研制的難點(diǎn)及關(guān)鍵問題主要集中在模擬訓(xùn)練系統(tǒng)的開發(fā)上，需要建立大量的虛擬數(shù)字資源，其中主要包括2個方面，即設(shè)備虛擬模型庫、虛擬人體庫和培訓(xùn)系統(tǒng)集成。（1）設(shè)備虛擬模型庫。7個飛機(jī)機(jī)電液系統(tǒng)所包括的附件種類繁多，涉及建模工作量較大，建設(shè)難度大。本項(xiàng)目擬采取CATIAV5三維建模軟件建立設(shè)備虛擬模型庫。（2）虛擬人體庫。虛擬人體庫主要包括虛擬人體模型和虛擬人體動作庫。其中，虛擬人體模型提供預(yù)定義的人體模型信息，包括身高、肩寬、臂長、坐高等信息；虛擬人基本動作庫提供虛擬人的各種日?；緞幼骱妥藙?，包括行走、拐彎、蹲下/起立、彎腰、攀、爬/臥、坐/站、跪、伸手/指向、推/拉等各種基本動作和姿勢；本項(xiàng)目擬采用DELMIAV5虛擬現(xiàn)實(shí)仿真軟件建立虛擬人體庫。（3）培訓(xùn)系統(tǒng)集成。培訓(xùn)系統(tǒng)集成涉及到數(shù)學(xué)模型的優(yōu)化、系統(tǒng)平臺的搭建、數(shù)字模型的整合等方面的內(nèi)容。需要利用定性或定量的方法描述各操作平臺之間的邏輯關(guān)系，用專用軟件搭建各種設(shè)備通用的方針平臺，并把各種設(shè)備的數(shù)字模型、人體資源模型整合到統(tǒng)一的平臺上。本項(xiàng)目主要采用3DviaVirTools5.0軟件搭建通用平臺。
2.2飛機(jī)機(jī)電液部附件檢修仿真系統(tǒng)
此仿真系統(tǒng)的研制主要是基于分布式技術(shù)、三維圖形圖像模型、視景投影技術(shù)、數(shù)學(xué)模型和實(shí)物模型五大核心技術(shù)設(shè)計(jì)開發(fā)的覆蓋整個培訓(xùn)過程（教學(xué)、學(xué)習(xí)、練習(xí)和考核）的機(jī)電液部附件原理認(rèn)知和故障診斷模擬培訓(xùn)系統(tǒng)（圖3）。主要建設(shè)內(nèi)容包括：①飛機(jī)機(jī)電液部附件的功能原理認(rèn)知模塊可以演示各種部附件的功能、飛機(jī)中所屬位置、三維演示實(shí)物總體和分體構(gòu)造、動畫演示工作原理；②常見故障診斷模塊可以自行設(shè)置故障現(xiàn)象，根據(jù)故障現(xiàn)象由系統(tǒng)輸出故障診斷技術(shù)和維修方法。同時三維演示維修過程；③性能測試科目模塊可以根據(jù)所選附件以及出現(xiàn)的故障現(xiàn)象羅列出相應(yīng)的性能測試科目，并三維演示測試的方法和步驟。整個仿真系統(tǒng)人機(jī)交互界面友好，極大的方便學(xué)員自主學(xué)習(xí)和認(rèn)知。
2.3機(jī)電液氣組合式綜合實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)、電液伺服控制系統(tǒng)機(jī)電液實(shí)驗(yàn)裝置
為了提高實(shí)驗(yàn)研究的可靠性，獲得更加真實(shí)有效的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)。實(shí)驗(yàn)室決定在原有實(shí)裝設(shè)備的基礎(chǔ)上改造開發(fā)機(jī)電液氣組合式綜合實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)和電液伺服控制系統(tǒng)機(jī)電液實(shí)驗(yàn)裝置，整個建設(shè)工作均由教研室人員自行開發(fā)改造。這樣不僅大大節(jié)約開發(fā)資金，同時還提高教員自主創(chuàng)新的能力。達(dá)到教學(xué)促科研，科研帶教學(xué)，實(shí)現(xiàn)教學(xué)實(shí)驗(yàn)和科研實(shí)驗(yàn)一體化發(fā)展。
2.4實(shí)驗(yàn)室建設(shè)步驟
實(shí)驗(yàn)室以滿足學(xué)科專業(yè)建設(shè)和教學(xué)的基本需要為出發(fā)點(diǎn)，以飛機(jī)機(jī)電液系統(tǒng)及其部附件的綜合診斷分析系統(tǒng)為主要構(gòu)成，部分設(shè)備采用模擬仿真技術(shù)，在實(shí)驗(yàn)室環(huán)境下構(gòu)建飛機(jī)機(jī)電液系統(tǒng)故障診斷與檢修一體化實(shí)驗(yàn)平臺。主要建設(shè)步驟包括：（1）制定實(shí)驗(yàn)室建設(shè)方案；（2）研制開發(fā)“機(jī)電液氣組合式綜合實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)”“電液伺服控制系統(tǒng)機(jī)電液實(shí)驗(yàn)裝置”和購置液壓泵源、氣源裝置以及電氣裝置；（3）“飛機(jī)機(jī)電液部附件檢修仿真系統(tǒng)”的調(diào)研、技術(shù)資料收集；（4）研制“舵面操縱系統(tǒng)原理演示及故障模擬實(shí)驗(yàn)臺”“進(jìn)氣道控制系統(tǒng)原理演示及故障模擬實(shí)驗(yàn)臺”等模擬實(shí)驗(yàn)臺共7臺設(shè)備；（5）開發(fā)“飛機(jī)機(jī)電液部附件檢修仿真系統(tǒng)”；（6）進(jìn)行“飛機(jī)機(jī)電液系統(tǒng)故障診斷與檢修實(shí)驗(yàn)室”的進(jìn)一步配套完善工作；（7）實(shí)驗(yàn)室各個系統(tǒng)性能測試及驗(yàn)收。
3預(yù)期效益分析
實(shí)驗(yàn)室建成后，可同時為45名學(xué)員提供教學(xué)和實(shí)驗(yàn)條件，能為飛機(jī)機(jī)電液系統(tǒng)故障診斷、性能分析和檢測修理技術(shù)的研究與教學(xué)提供有力的保障。（1）能完成附件檢修與探傷專業(yè)及其它專業(yè)本科、大專等各層次相關(guān)課程的基本實(shí)驗(yàn)和工程技能培養(yǎng)。（2）能進(jìn)行飛機(jī)液壓系統(tǒng)、進(jìn)氣道控制系統(tǒng)、前輪操縱系統(tǒng)、防滑剎車控制系統(tǒng)、氣動系統(tǒng)、燃油系統(tǒng)、環(huán)控系統(tǒng)等系統(tǒng)相關(guān)機(jī)電液部附件的研究和實(shí)驗(yàn)、診斷分析及檢修裝備的研制開發(fā)。（3）能為部隊(duì)航空裝備再制造工程及航空維修提供相關(guān)技術(shù)支持、技術(shù)咨詢和技術(shù)保障等服務(wù)。
作者:楊佳 秦宇飛 唐昭明 單位:空軍工程大學(xué)航空機(jī)務(wù)士官學(xué)校
