先进战斗机综合机电系统试验技术研究

航空机电系统先进诊断与预测技术研究作者：王红杨占才靳小波封锦琦来源：《航空科学技术》2020年第07期摘要：本文首先分析了国外航空机电系统诊断与预测产品的功能、性能及特点，然后对航空机电系统诊断与预测研制流程进行了分析，接着对可应用于航空机电系统的先进诊断与预测关键技术进行了全面分析，主要包括基于任务剖面的跨系统交联实时故障仿真与验证技术、基于模糊神经网络专家系统的故障模式识别、基于数据驱动的部件剩余寿命预测、基于性能衰退特性的健康状态评估、基于自适应技术的诊断预测模型修正等方面，最后结合国内的研究现状，论述了航空机电系统诊断与预测技术发展过程中需要关注的主要问题，希望能够为航空机电系统诊断与预测技术应用起到一定的推动作用。

关键词：机电系统；故障诊断；寿命预测；健康评估；模型修正中图分类号：TP206+.1文献标识码：ADOI：10.19452/j.issn1007-5453.2020.07.006基金项目：国防基础科研计划（JCKY2016205A004，JCKY2017205B015）航空机电系统（如液压系统、燃油系统、环控系统、辅助动力系统、电源系统、旋翼传动系统、起落架系统、生命保障系统、空降空投系统、空中加油系统等）是飞机的重要组成部分，其工作性能和工作状态直接关系飞机系统的可靠性和安全性。

随着航空机电系统从功能、能量、控制和物理4个方面不断向综合化、电能化、数字化、高功率等方向发展，对系统的可靠性、维修性、安全性、测试性也提出了更高的要求。

据国外经验表明，采用先进的故障诊断、寿命预测及健康管理技术，是提高航空机电系统可靠性、维修性及安全性的重要途径，同时也是提高航空机电产品竞争力和产品附加值的关键技术[1]。

鉴于国内航空机电系统的诊断与预测水平与国外还存在一定差距的实际情况，本文在借鉴、分析了美国Impact Technologies 公司和欧宇航凯希典测试与服务公司（EADS CASSIDIAN T&S）的航空机电系统预测及健康管理产品功能、性能及特点基础之上，结合我国新一代飞行器机电系统预测及健康管理研究需求，对可应用于航空机电系统的先进诊断与预测关键技术进行了全面分析，包括基于任务剖面的跨系统交联实时故障仿真与验证技术、基于模糊神经网络专家系统的故障模式识别、基于数据驱动的部件剩余寿命预测、基于性能衰退特性的健康状态评估、基于自适应技术的诊断预测模型修正等方法，并对现有的算法模型进行了对比，最后结合国内的研究现状，论述了航空机电系统诊断与预测技术发展过程中需要关注的主要问题，为飞行器机电系统诊断与预测水平的进一步提升发挥作用[2-3]。

现代武器装备中机电一体化技术的应用机电一体化技术是指将机械和电子技术有机地结合在一起，通过电子控制系统实现机械设备的智能化、自动化和精确控制。

在现代武器装备中，机电一体化技术的应用已经成为提高作战能力和保障作战安全的重要手段。

在现代军事装备领域，机电一体化技术在武器系统的控制方面发挥重要作用。

通过搭载先进的电子控制系统，能够实时监控武器系统的各个部件和参数，实现精确的控制和调整。

在战斗机上，机电一体化技术可实现飞行控制系统、感知系统、导航系统和武器系统的协同工作，使战机能够实现高速飞行、精确打击和复杂空战任务。

在导弹系统中，机电一体化技术可以实现导弹的控制、制导和引爆等关键功能，提高打击精确度和反击能力。

机电一体化技术还广泛应用于坦克、火炮、舰船和潜艇等武器装备系统中，提高了作战效能和生存能力。

在武器装备的维护和保障方面，机电一体化技术也发挥了重要作用。

传统的武器装备需要大量的人力维护和保障，费时费力且易受人为因素影响。

而通过机电一体化技术的应用，可以实现武器装备的自动化维护和故障诊断，提高了保障效率和可靠性。

通过在装备中搭载传感器、执行器和计算机等设备，可以实现对装备状态的实时监控和分析，及时发现并修复故障。

在舰船和潜艇等大型武器装备中，机电一体化技术还能够实现自动化的船舶管理系统和舰艇维护系统，提高了作战效能和安全性。

机电一体化技术在武器装备的信息化建设中也起到关键作用。

现代战争以信息化为特征，武器装备需要能够快速获取和传输信息才能适应作战需求。

通过机电一体化技术，可以实现武器装备的信息感知、信息处理和信息传输等功能。

在通信系统中，机电一体化技术可以实现对通信信道的智能选择和频段分配，提高数据传输的可靠性和抗干扰能力。

在雷达系统中，机电一体化技术可以实现雷达接收信号的数字化处理和虚拟天线阵列的应用，提高目标探测和跟踪的准确性和敌我协同能力。

机电一体化技术在现代武器装备中的应用非常广泛，涵盖了武器系统的控制、维护和信息化建设等方面。

F-35战斗机的ANASQ-239综合电子战系统2000年4月，洛?马公司选择了英国BAE系统公司作为F-35战斗机综合电子战系统总承包商，合同规定研发时间为10年。

BAE系统公司基于F-22综合电子战系统的研发经验，按时完成了F-35上装备的AN/ASQ-239综合电子战系统的研制任务，并于2005年7月，在美国加利福利亚州的中国湖海军航空武器测试中心对安装在一架T-39双发公务机上的AN/ASQ-239系统进行了飞行试验。

BAE系统公司实际是由两家英国老牌巨头企业，英国宇航公司（简称BAC）和马可尼电子系统公司（简称MES）于1999年11月合并而来，是美国国防部的几大军火承包商之一。

其产品范围已涵盖海陆空三栖武器系统，其中在战机、坦克等地面武器以及核潜艇、航母研发和建造领域占有领先优势。

据BAE系统公司网站2019年8月21日报道，BAE系统公司从洛克希德马丁公司处获得一份F-35C战斗机电子战系统升级合同，升级海军F-35C战斗机的AN/ASQ-239电子战/对抗系统，以应对新出现的威胁，并支撑美军和盟军在有争议的空域安全执行任务。

BAE系统公司一直是F-35战斗机电子战系统的供应商，成功设计开发了AN/ASQ-239 Block1 Block2 Block3三型电子战装备，并生产交付了500余套。

此次升级将开发Block4型电子战系统，为AN/ASQ-239增加11项新功能。

本次升级属于F-35战斗机“持续开发和交付能力”项目的一部分。

BAE系统公司研制的AN/ASQ-239综合电子战系统在开发过程中充分借鉴了F-22A上的AN/ALQ-94电子战系统的先进技术，不仅存在着继承性，而且存在着关联性，其发展是互相借鉴、互为补充的，从F-22A电子战系统研发过程中得到的经验用在了F-35电子战系统的开发之中。

据估计，AN/ASQ-239综合电子战系统的作战能力将不低于AN/ALQ-94。

AN/ASQ-239综合电子战系统重200磅、为流线型，采用开放式结构设计，其电子战天线孔径分布在机身10个部位，其中每个水平尾翼后缘各1个、每个主翼前缘各3个、每个主翼后缘各1个。

现代战斗机武器系统集成技术研究在现代军事领域，战斗机的作战效能很大程度上取决于其武器系统的性能和集成水平。

随着科技的不断进步，战斗机武器系统的集成技术也日益复杂和先进。

战斗机武器系统的集成并非简单地将各种武器装备拼凑在一起，而是一个涉及众多技术领域的综合性工程。

它需要考虑武器的种类、性能、发射方式、控制机制以及与战斗机自身系统的兼容性等多个方面。

首先，武器的种类繁多，包括空空导弹、空地导弹、航空炸弹、机炮等。

不同类型的武器具有不同的作战用途和性能特点。

空空导弹是战斗机进行空中格斗的主要武器，其射程、速度、机动性和制导精度等性能指标直接影响着战斗机的空战能力。

空地导弹和航空炸弹则用于对地面目标的攻击，它们的威力、精度和打击范围是关键因素。

机炮虽然在现代空战中的作用相对较小，但在近距离格斗或对地攻击时仍具有一定的价值。

在武器性能方面，先进的战斗机武器系统需要具备高精度、高速度、大威力和强适应性等特点。

高精度可以确保武器能够准确命中目标，减少无效攻击；高速度能够缩短攻击时间，提高作战效率；大威力可以增强对目标的毁伤效果，增加作战的成功率；强适应性则使武器能够在不同的作战环境和条件下发挥作用，例如在恶劣天气、电子干扰等情况下仍能正常工作。

武器的发射方式也是武器系统集成的重要环节。

目前，战斗机武器的发射方式主要有内置式和外挂式两种。

内置式武器舱可以减少战斗机的雷达反射截面积，提高隐身性能，但对武器的尺寸和重量有一定限制。

外挂式武器则可以携带更多、更大的武器，但会增加战斗机的阻力和雷达反射信号。

因此，在武器系统集成时，需要根据战斗机的任务需求和隐身要求，合理选择武器的发射方式。

控制机制是战斗机武器系统的核心部分。

它包括武器的瞄准、发射控制和制导系统等。

现代战斗机通常配备先进的火控系统，能够实现对目标的快速搜索、跟踪和锁定，并根据目标的运动状态和战场环境，计算出最佳的射击时机和射击参数。

制导系统则可以确保武器在发射后能够准确地飞向目标，提高打击精度。