無線傳感器對于航空領域有什么積極意義

不斷增長的大數(shù)據(jù)處理能力正在與另一個不太知名的趨勢——傳感器的發(fā)展相結(jié)合，并使得飛機預測性維護成為現(xiàn)實：傳感器的使用越來越多，而且成本相對越來越低，傳感器也變得越來越智能化。隨著傳感器數(shù)量的增加或更多的使用它們，運營商和制造商更好地監(jiān)測和了解許多飛機和航空發(fā)動機的狀態(tài)，現(xiàn)在無線傳感器的出現(xiàn)正在創(chuàng)造出一系列新的可能性。

首先，維護部門的經(jīng)理已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，測量和軟件解決方案的綜合增強正在使飛機更加智能化。根據(jù)普惠加拿大公司診斷和健康管理項目經(jīng)理Bjorn Stickling表示：“我們看到新的傳感器數(shù)量正在增加，同時產(chǎn)品也在不斷降價?！?/p>

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

巴西航空工業(yè)公司服務和支持副總裁Johann Bordais指出，傳感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(tǒng)負責人Fabien Darsonval表示，他還沒有看到傳感器變得越來越不貴。大多數(shù)用戶認為，傳感器變得越來越便宜的趨勢并不十分明顯。Wiegele表示：“通過增加軟件，計算能力和連接功能，傳感器正變得更加智能化，這些功能為飛機和航空發(fā)動機的智能化提供了極大的價值，但并非沒有增加成本。”換句話說，制造商面臨兩個選擇，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(zhàn)?！?/p>

傳統(tǒng)的有線傳感器主要用于控制和故障監(jiān)測，現(xiàn)在他們越來越多地被采用在其它系統(tǒng)上，如綜合健康管理系統(tǒng)。例如，巴航工程公司正在開發(fā)一種基于計劃維修的結(jié)構(gòu)健康監(jiān)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(jié)構(gòu)狀況，來代替復雜和耗時的檢查。我們的S-SHM解決方案已經(jīng)應用在了一位客戶的E-Jets飛機上進行飛行?！?/p>

ATR和英國麥吉特（Meggitt）傳感系統(tǒng)公司正在研發(fā)螺旋槳平衡趨勢系統(tǒng)。該系統(tǒng)能連續(xù)監(jiān)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(jīng)常進行地面測試。ATR公司的Darsonval表示，由于該系統(tǒng)能夠提前警示運營商，消除螺旋槳不平衡對發(fā)動機配件的影響，這相當于提高了可靠性，降低了維護成本。

普惠加拿大公司也正在研發(fā)類似的系統(tǒng)。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(tǒng)，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(xiàn)維修維護的優(yōu)化?！?/p>

而傳感器的下一步是無線通信，這肯定是一個影響深遠的技術(shù)。2年來，ATR飛機一直在使用無線傳感器進行飛行測試。發(fā)動機數(shù)據(jù)集中在機艙級別，然后發(fā)送到中央系統(tǒng)中，飛行測試中獲得的經(jīng)驗可用于認證飛機能力的擴展。

UTAS的Wiegele表示：“我們預計非安全相關系統(tǒng)將成為無線傳感器的首選應用?！北热缈照{(diào)系統(tǒng)，下一步可能是“煙霧探測器，應急照明，客艙壓力感測，發(fā)動機測量和最終飛行控制致動系統(tǒng)”。

當前通過民用航空認證的無線傳感器具有更高的內(nèi)存容量，更好的無線卸載能力和更長的電池壽命。因此，盡管靈敏度和頻率方面不如有線傳感器，但它們可以記錄更多的高質(zhì)量數(shù)據(jù)。

巴航工程公司的Bordais則現(xiàn)對保守。他說：“只有無線傳感器的抗干擾有所改善，才能創(chuàng)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(nèi)部通信（WAIC）的頻譜，標準化機構(gòu)RTCA和Eurocae的目標是在2019年上半年為WAIC發(fā)布最低業(yè)務績效標準。

無線傳感器的潛在優(yōu)勢是巨大的。第一是在設計重量，對于一架大型飛機來說，有11000-13，000磅的布線，該技術(shù)可能意味著減重高達3300-4，000磅。

對于維護人員來說，滑油狀態(tài)監(jiān)測可以檢測諸如金屬屑等問題，而無線技術(shù)可以提供對飛機上一些難以到達的位置的測量，比如旋轉(zhuǎn)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傳感器技術(shù)，以監(jiān)測發(fā)動機和機艙以及滑油系統(tǒng)的一系列參數(shù)：包括振動、溫度和壓力數(shù)據(jù)。但這些無線傳感器的布置主要是基于維護目的，并且它的可靠性不會影響發(fā)動機的控制和可用性。

Stickling表示：“發(fā)動機控制系統(tǒng)中仍然存在大量尚未開發(fā)的信息，因為我們作為制造商有能力利用分析技術(shù)，這將有助于改進主動，預防和狀態(tài)維護?！彼J為，現(xiàn)在數(shù)據(jù)量的分析能力已經(jīng)有很大的提高。

但是隨著傳感器數(shù)量、數(shù)據(jù)傳輸能力和在飛機上的存儲能力的大幅增加，新的挑戰(zhàn)也在不斷出現(xiàn)。一方面硬件能力有了很大的提高，同時軟件上，模式識別和并行計算也被應用了進來。

ATR飛機公司擔心數(shù)據(jù)所有權(quán)和利用率可能會在航空運營商和服務供應商之間產(chǎn)生爭議，特別是航空發(fā)動機制造商，這將阻礙無線傳感器在飛機和航空發(fā)動機上的發(fā)展。

來源：中國電子網(wǎng)