無線感測器將大量應用，增加飛機和航空發動機的健康監測能力

導讀：不斷增長的大數據處理能力正在與另一個不太知名的趨勢——感測器的發展相結合，並使得飛機預測性維護成為現實：感測器的使用越來越多，而且成本相對越來越低，感測器也變得越來越智能化。隨著感測器數量的增加或更多的使用它們，運營商和製造商更好地監測和了解許多飛機和航空發動機的狀態，現在無線感測器的出現正在創造出一系列新的可能性。

首先，維護部門的經理已經發現，測量和軟體解決方案的綜合增強正在使飛機更加智能化。根據普惠加拿大公司診斷和健康管理項目經理Bjorn Stickling表示：「我們看到新的感測器數量正在增加，同時產品也在不斷降價。」

同時，UTC航空航天系統（UTAS）智能系統高級研究員Thomas Wiegele表示，材料和零件的發展使得現代感測器的價格不斷下降。從產品的整個生命周期來看，感測器成本不僅包括購買，還包括安裝和維護。

巴西航空工業公司服務和支持副總裁Johann Bordais指出，感測器的可靠性改進也在顯著的降低了這些成本。

但是ATR公司推進系統負責人Fabien Darsonval表示，他還沒有看到感測器變得越來越不貴。大多數用戶認為，感測器變得越來越便宜的趨勢並不十分明顯。Wiegele表示：「通過增加軟體，計算能力和連接功能，感測器正變得更加智能化，這些功能為飛機和航空發動機的智能化提供了極大的價值，但並非沒有增加成本。」換句話說，製造商面臨兩個選擇，更低的價格或者更高的錢買更多的服務。

Stickling也認為：「價格仍然是小型飛機的挑戰。」

傳統的有線感測器主要用於控制和故障監測，現在他們越來越多地被採用在其它系統上，如綜合健康管理系統。例如，巴航工程公司正在開發一種基於計劃維修的結構健康監測（S-SHM）解決方案。Bordais說：「它可以通過簡單快速的自動評估飛機的結構狀況，來代替複雜和耗時的檢查。我們的S-SHM解決方案已經應用在了一位客戶的E-Jets飛機上進行飛行。」

ATR和英國麥吉特（Meggitt）感測系統公司正在研發螺旋槳平衡趨勢系統。該系統能連續監測螺旋槳的振動，這樣運營商可以更頻繁的自動收到報告，而不必經常進行地面測試。ATR公司的Darsonval表示，由於該系統能夠提前警示運營商，消除螺旋槳不平衡對發動機配件的影響，這相當於提高了可靠性，降低了維護成本。

普惠加拿大公司也正在研發類似的系統。Stickling說：「我們預計6月份將批量應用在ATR飛機上，我們剛剛在龐巴迪Q400飛機上安裝了第一個系統，這將使得航空公司將螺旋槳平衡維護活動納入「視情」模式，真正實現維修維護的優化。」

而感測器的下一步是無線通信，這肯定是一個影響深遠的技術。2年來，ATR飛機一直在使用無線感測器進行飛行測試。發動機數據集中在機艙級別，然後發送到中央系統中，飛行測試中獲得的經驗可用於認證飛機能力的擴展。

UTAS的Wiegele表示：「我們預計非安全相關係統將成為無線感測器的首選應用。」比如空調系統，下一步可能是「煙霧探測器，應急照明，客艙壓力感測，發動機測量和最終飛行控制致動系統」。

當前通過民用航空認證的無線感測器具有更高的內存容量，更好的無線卸載能力和更長的電池壽命。因此，儘管靈敏度和頻率方面不如有線感測器，但它們可以記錄更多的高質量數據。

巴航工程公司的Bordais則現對保守。他說：「只有無線感測器的抗干擾有所改善，才能創造出新的實施可能性。」 2015年世界無線電通信大會同意了無線電信內部通信（WAIC）的頻譜，標準化機構RTCA和Eurocae的目標是在2019年上半年為WAIC發布最低業務績效標準。

無線感測器的潛在優勢是巨大的。第一是在設計重量，對於一架大型飛機來說，有11000-13,000磅的布線，該技術可能意味著減重高達3300-4,000磅。

對於維護人員來說，滑油狀態監測可以檢測諸如金屬屑等問題，而無線技術可以提供對飛機上一些難以到達的位置的測量，比如旋轉元件，也可以進行臨時安裝。

普惠加拿大公司也正在探索新的感測器技術，以監測發動機和機艙以及滑油系統的一系列參數：包括振動、溫度和壓力數據。但這些無線感測器的布置主要是基於維護目的，並且它的可靠性不會影響發動機的控制和可用性。

Stickling表示：「發動機控制系統中仍然存在大量尚未開發的信息，因為我們作為製造商有能力利用分析技術，這將有助於改進主動，預防和狀態維護。」他認為，現在數據量的分析能力已經有很大的提高。

但是隨著感測器數量、數據傳輸能力和在飛機上的存儲能力的大幅增加，新的挑戰也在不斷出現。一方面硬體能力有了很大的提高，同時軟體上，模式識別和并行計算也被應用了進來。

ATR飛機公司擔心數據所有權和利用率可能會在航空運營商和服務供應商之間產生爭議，特別是航空發動機製造商，這將阻礙無線感測器在飛機和航空發動機上的發展。

(編輯：Vivian)

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