美国《航空周刊》网站2022年4月5日刊文，简述了航空发动机预测性维护的发展，和数据传输的重要性。文章认为，多年来，航空发动机厂商一直致力于预测、分析和快速传输数据。它们在不断开发新的技术和数据应用方法，以便科学预测各种零部件状态。
可以说，数据科学家取得运行数据和性能数据越快越早，就能够生成越好的预测性维护的算法模型。我中心李亮编译此文并提出看法，供各位读者参考。
一、普惠公司航空发动机预测性维护的情况
普惠公司从自己的发动机监控系统、专用的发动机运行趋势分析服务软件和飞机制造企业接收发动机监控数据。首先，普惠公司可以通过飞机通信寻址与报告系统（ACARS）接收发动机的数据快照。而且，如果航空公司与Teledyne Controls公司或类似的普惠合作伙伴合作，使用他们的数据交付解决方案，那么普惠就可以在整个飞行过程中获取数据。
利用数据和分析工具形成飞行小时维护计划，运营商可以获得各种维修、升级的预测建议。普惠公司建设了FAST系统（全程飞行数据获取、存储和传输系统，Full flight data Acquisition， Storage and Transmission），以获得高质量的飞行发动机完整数据。根据官方说明，这个系统可以在飞行员关闭发动机后几分钟内获取、分析发送机的全程飞行数据，并将通过无线的方式将数据发送给处理人员。
普惠的很多发动机都配备FAST系统，对新的齿轮传动涡扇发动机（GTF）来说，这个系统显得更重要，因为这种发动机产生的数据比V2500系列发动机多40％，平均飞行两小时会产生约400万个数据项。普惠公司也为旧型号航空发动机提供了解决方案。
如针对派士飞机公司的PC－12飞机使用的PT6E发动机，普惠专门开发了数据收集和传输系统（DCTS，Data Collection and Transmission System），以便获得高质量、可靠的发动机性能和健康数据。普惠公司一直在升级其数据生态系统、数据传输技术和分析工具，并且积累了大量基于物理逻辑的预测算法，目前还在不断迭代人工智能和机器学习的解决方法，这两种方案都可以更好地利用全程飞行数据。
二、通用电气航空公司航空发动机预测性维护的情况
另一个航空发动机巨头——通用电气航空公司组建了基于数字技术的机队支持小组，每年处理超过1．2亿个数据包，支持3万多台商用发动机。通过飞机通信寻址与报告系统和其他相关系统（如飞机状态监测系统），所有装载通用电气发动机的飞机都能提供的数据快照。
数据快照包括发动机在飞行中异常状态位置捕获的瞬时健康数据和故障数据。对于较老的发动机，则由飞行员手动记录形成数据快照。数据快照可以通过无线通信或卫星信号传输，以接近实时速度发送到通用电气航空公司。
飞机运营商也可以通过电子邮件或FTP的方式，转发通过Wi－Fi或移动网络手动从飞机上下载的快照数据。通用电气针对部分种类的发动机，开展了全飞行过程连续数据的获取和利用。这种连续的数据通常记录在快速存取记录器、数字飞行数据记录器或电子发动机控制器上。这些可以通过手动、Wi－Fi或移动网络获取这些数据，并通过FTP或者通用电气专用软件发送到公司分析部门。
这类数据传输的方法和规范已经应用了一段时间，但是数据量的增长提高了传输成本。通用电气和运营商现在正努力降低成本，如用无线传输和移动网络取代人工下载。
在预测分析的研究上，通用电气将预测性维护分为早期预警和预测分析。早期预警的目的是尽早检测系统运行中的异常情况，其解决方案是基于相关正常数据和异常数据状态，采用无监督、半监督和有监督的数据分析技术构建的。预测分析进一步针对发动机的运行状态和生命周期提供长期预测。
一旦发生早期预警，预测分析将启动算法，预测发动机的剩余使用寿命、能力降低周期和紧急机队分类，以方便后期的检查规划、维护、维修和备件库存管理。预测分析技术建立在一套混合建模技术之上，这些技术使用具体领域物理科学原理以及现场系统和模拟的状态监测数据。
三、几点看法
1． 数据获取是预测性维护中的重中之重
无论采用何种技术开展装备的预测性维护，都需要建立模型，处理数据。在哪里加装传感器，获取何种数据，采用何种取样技术获取数据，如何进行数据预处理、存储、传输，是开展预测的关键。预测性维护的基础是数据获取，尤其是关键状态下关键部件的关键数据获取。
2． 数据和人工智能技术应用是发展趋势
利用获得的数据构建航空发动机的数字孪生体，可以近乎实时的跟踪发动机的状态。利用发动机历史数据，结合人工智能技术，形成发动机健康分析模型，开展当下数据分析，已经在多个应用案例中证明了可行性。随着Transformer算法等人工智能技术的发展，以及采样预测算法的开发，在航空发动机及其他航空领域，这种模式将获得更多的应用。
3． 5G等通信技术是关键基础设施
我国5G通信技术发展迅速，相比国外具有一定的优势。在预测性维护及其他基于数据的工程应用领域，利用相关通信技术，构建高速的通信环境，是提高数据传输的关键。
（中国航空工业发展研究中心 李亮）
