1

© Sławomir Tkaczuk, WAT 2010

Eksploatacja urządzeń transportu

lotniczego

Diagnostyka i metody

oceny stanu

technicznego

statków

powietrznych

2

•Pojęcie diagnostyki technicznej

•Klasyfikacja urządzeń

diagnostycznych

•Lotnicze systemy diagnostyczne

Diagnostyka statków powietrznych

3

diagnoza jest to informacja o stanie obiektu technicznego, która jest potrzebna
użytkownikowi (decydentowi) do podjęcia właściwej decyzji dotyczącej użytkowania lub
obsługiwania obiektu (np. wykonania naprawy bieżącej, naprawy głównej, likwidacji).

Diagnoza powinna dotyczyć:

-

oceny stanu aktualnego,

-

prognozy rozwoju zmian stanu,

-

genezy rozwoju zmian stanu,

-

łącznie wszystkich wymienionych elementów

Stąd wyróżnia się trzy podstawowe rodzaje badań diagnostycznych:
- diagnozowanie,

- prognozowanie,

- genezowanie.

Diagnozowanie to ustalenie stanu obiektu technicznego w chwili t

0,

w której jest przewidziane jego

badanie diagnostyczne. Odmianą diagnozowania obiektu jest dozorowanie, które jest ciągłą lub
dyskretną bieżącą obserwacją stanu obiektu (np. za pomocą urządzeń kontrolno-pomiarowych, za
pomocą wbudowanego systemu kontroli, itp.).

Genezowanie to ustalenie przyczyn stwierdzonego stanu zaistniałych w chwili t

g

, poprzedzających

chwilę t

0

badania obiektu (t

g

< t

0

).

Inaczej jest to odwzorowanie historii istnienia obiektu (np. określenie stanu, w którym znajdował się
obiekt przed zaistniałą sytuacją.

Prawidłowa geneza może mieć decydujący wpływ na zmianę konstrukcji procesu technologicznego
wytwarzania lub naprawę obiektu.

Prognozowanie to przewidywanie stanów obiektu, które zaistnieją w przyszłości w chwilach (t

p

>t

0

).

Wymienione rodzaje badań diagnostycznych są ze sobą ściśle związane i każde z nich zawiera
diagnozowanie jako przynajmniej jeden z elementów.

4

W badaniach diagnostycznych obiektów technicznych wykorzystuje się tzw. uogólnione i
szczegółowe parametry diagnostyczne.
Uogólniony parametr diagnostyczny jest to parametr sygnału diagnostycznego, który
zawiera informację o stanie kompletnych zespołów, układów lub mechanizmów przedmiotu
diagnozy (np. moc silnika, zużycie paliwa, droga hamowania).

Szczegółowy parametr diagnostyczny jest to parametr sygnału diagnostycznego, który
zawiera informacje o stanie par kinematycznych, a nawet konkretnych części przedmiotu
diagnozy (np. ciśnienie sprężania w tzw. próbie olejowej silnika, amplitudy drgań w
określonych pasmach częstotliwości, wartości napięcia).

Diagnostyka statków powietrznych

5

Klasyfikacja urządzeń

diagnostycznych

Diagnostyka statków powietrznych

6

Klasyfikacja urządzeń diagnostycznych według stopnia ich automatyzacji i miejsca

umieszczenia środka diagnozy

7

W ręcznych urządzeniach diagnostycznych kolejność i jakość wykonywanych sprawdzeń
zależy od diagnosty. Badania i ocena stanu technicznego obiektu trwają długo i są mało
efektywne. Z reguły środek diagnozy istnieje niezależnie od obiektu i tylko na czas
diagnozowania jest łączony z badanym obiektem za pomocą elementów pośrednich.
Przeważnie środek diagnozy mierzy wartość jednego parametru diagnostycznego.
Urządzenia półautomatyczne charakteryzują się mniejszą szybkością działania w
porównaniu z metodami automatycznymi, a także aktywnym udziałem diagnosty w
sterowaniu procesem badań i w ocenie stanu obiektu.
W urządzeniach automatycznych doborem warunków wykonania sprawdzeń, analizą
wyników badań i wydaniem diagnozy steruje układ decyzyjny. Wiele pomiarów wykonuje
się w stanie dynamicznym. Personel obsługujący stanowisko diagnostyczne wykonuje
jedynie czynności pomocnicze (np. przyłączenie układu pomiarowego do obiektu,
uruchomienie obiektu, odbiór wyników diagnozy).
Zautomatyzowanie procesu badań i oceny stanu technicznego obiektów zapewnia:
•

skrócenie czasu badań,

•

zwiększenie wiarygodności wyników badań,

•

zmniejszenie wymagań co do liczebności i kwalifikacji personelu obsługującego,

•

obniżenie kosztów eksploatacji.

W początkowym okresie rozwoju metod automatycznych budowano automatyczne
urządzenia diagnostyczne z wykorzystaniem typowych elementów elektrycznych i
elektronicznych.
Dużą grupę urządzeń stanowiły specjalne automaty logiczne.

Nieustanne zwiększanie złożoności obiektów technicznych wymusiło szybki rozwój metod
nowej generacji z zastosowaniem elektronicznej techniki cyfrowej.

Elektroniczna technika cyfrowa wniosła nową jakość w dziedzinie urządzeń
automatycznych. W pierwszym etapie wdrażania tych urządzeń, na potrzeby diagnostyki
technicznej były konstruowane specjalizowane EMC, które realizowały stałe, ściśle
ustalone algorytmy diagnozowania. W późniejszym okresie te specjalizowane EMC były
wyposażane w zmienne i wymienne algorytmy diagnozowania. Urządzenia te uzyskały
cechy uniwersalności, ale ich wadami były wysokie koszty, duże wymiary i masa.
Wymienione czynniki spowodowały rozwój tzw. modułowych układów diagnozujących.
Istotą modułowych automatycznych urządzeń diagnostycznych jest to, że poszczególne
moduły można umieścić w dowolnym miejscu i oddzielnie diagnozować pary
kinematyczne, mechanizmy lub układy.
Każdy z modułów zawiera podprogram i działa w układzie: czujnik (grupa czujników) -
podprogram - urządzenia zobrazowania informacji.
Moduły mogą tworzyć system i realizować różne funkcje, zależne od wymogów
narzuconych przez optymalny algorytm diagnozowania. Rozwój techniki cyfrowej i
miniaturyzacja przyczyniły się do wykorzystywania mikrokomputerów w diagnostyce
technicznej.

8

Istnieją trzy podstawowe sposoby wykorzystania komputerów w diagnostyce obiektów
technicznych:

•

bezpośrednie połączenie z obiektem, tzw. wykorzystanie na bieżąco;

•

pośrednia rejestracja danych, tzn. wyniki pomiarów (postawienie diagnozy) nie są
opracowywane podczas pomiarów, lecz w innym czasie;

•

wstępne przetwarzanie danych, które może być wykonywane przez specjalizowany
analizator lub komputer niższego rzędu.

Praca komputera w bezpośrednim połączeniu z obiektem

Układ z wstępnym przetwarzaniem danych pomiarowych

9

Lotnicze systemy diagnostyczne

10

Biorąc pod uwagę miejsce umieszczenia środka diagnozy, urządzenia diagnostyczne dzieli
się na:
•

- pokładowe (autonomiczne),

•

- zewnętrzne,

•

- mieszane.

W lotnictwie powszechne jest stosowanie automatycznych pokładowych i zewnętrznych
urządzeń diagnostycznych do diagnozowania wojskowych statków powietrznych.

W skali światowej obserwuje się ciągłe doskonalenie pokładowych i zewnętrznych
urządzeń diagnostycznych.

Diagnostyka statków powietrznych

10

Rozwój lotniczych pokładowych systemów diagnostycznych

11

12

13

14

Common

Data

Network

(CDN)

Isolated

Data

Network

(IDN)

Open

Data

Networ

k

(ODN)

Boundary

Router

Internet

Services

Crew
Wirel

ess

LAN

CDN

Gateway

Gatelink
Services

VOIP

Telephone

Services

Cabin

Print

Services

IFE

Services

Cabin

Services

System

Common

Core

System

Flight Deck

Print

Services

Electronic

Flight Bag

System

CDN

LRU

Flight Deck

Video

Surveillance

CoreNetwork
Cabinet
components

System diagnostyczny samolotu Boeing 787

787 Advance Core Network – Block Diagram

15

Common Data Network Overview

• The Common Data Network (CDN) is part

of the Smiths Aerospace Common Core
System (CCS) Package

• CDN Provides the Avionics Grade Ethernet

Back-Bone for data communication on the
Boeing 787, Comprised of:

– Avionics Full Duplex Ethernet Switches for

Data Routing/Switching

– ‘End System’ ASICs for connection to CDN
– Configuration Tools

Diagnostyka statków powietrznych

Miejsca montażu czujników na silniku

Diagnostyka statków powietrznych

17

Wzierniki eksploatacyjne

Diagnostyka statków powietrznych

18

IP

C

R1

IP

C

R2

IP

C

R3

IP

C

R4

IP

C

R5

IP

C

R6 IP

C

R7

IPC

R8
TE

IP

C

R8

HP

C

R1 HP

C

R1

HP

C

R2

HP

C

R3 HP

C

R4

Com

b

HPT

IPT

LPT1

LPT2

LPT3

LPT4

LPT5

LPT5

IPC Boroscope Ports

Diagnostyka statków powietrznych

sprężarka

turbina

19

W badaniach eksploatacyjnych i w ocenie stanów technicznych złożonych obiektów
technicznych istnieje możliwość wykorzystania komputerowych systemów ekspertowych.

Komputerowy system ekspertowy rozwiązuje problemy z wykorzystaniem opisu (reprezentacji)
wiedzy i procesu rozumowania (algorytmu generacji rozwiązania) i podejmuje decyzje.

•

System taki charakteryzują:

•

- reprezentacja wiedzy,

•

- algorytm generacji rozwiązania,

•

- reguły.

Algorytm generacji rozwiązania polega na tym, że komputer - ekspert wyznacza rozwiązanie

problemu na podstawie wprowadzonej reprezentacji wiedzy wg opracowanego algorytmu. W
ujęciu klasycznym jest to wyznaczenie rozwiązania na podstawie modelu wprowadzonego do
komputera.

Komputer - ekspert generuje rozwiązanie na podstawie reprezentacji wiedzy, posługując się
określonymi regułami i przepisem ich stosowania, czyli algorytmem. Mogą to być ogólne
reguły poprawnego rozumowania (zdania logiczne zawsze prawdziwe), a szczególnie reguły
wnioskowania lub reguły specyficzne dotyczące danej dziedziny wiedzy czy określonego

zadania.

Diagnostyka statków powietrznych

Schemat komputerowego systemu ekspertowego

20

Diagnostyka statków powietrznych

21

Data integration

• Traditionally EHM

has looked purely at
in-flight data

• Now fusing data

from multiple
sources

– in-flight
– flight-line
– overhaul base

Complete view of an
engine’s health
throughout its life

Diagnostyka statków powietrznych

22

Example of modern information

system

SatCom

ACAR

S

Customer Main Base

Real-time Engine
Maintenance
messages

enginedatacenter.com

Depending on the set-up, data
can be received in the
Operations Room within 5
minutes of transmission from
the aircraft

Customer &

Rolls-

Royce FSO

EHM reports

EHM
Exceedences,
Alerts and
Advisories

Specific trouble-
shooting advice

Rolls-Royce

Operations Room

Diagnostyka statków powietrznych