民航飞机发动机状态监控专业技术与系统研究(终稿).doc

民航飞机发动机状态监控技术与系统研究指导老师 戎翔博士 姓 名 学 号 朱 垒 2007011133 李 毅 2007011119 周志华 2007011111南京航空航天大学金城学院二九年十一月目 录1.引言.3 1.1 概念.3 1.2 意义.3 1.3 运用.32.发展历程.4 2.1 早期飞机数据记录器概述.42. 2 飞行数据记录的新发展.63.飞机状态监控技术.73.1 ACMS系统的组成.73.2 QAR概述. .73.3 ACMS其他部件.93.4 ACMS系统的工作原理.94. 发动机状态监控技术.11 4.1 数据收集.114.2 数据处理.124.3 修正.134.4 警戒.144.5 数据储存.144.6 分析.144.7 展望.154.8 结论.155. 飞机与发动机状态监控系统软件功能介绍.15 5.1 ACARS.16 5.2 COMPASS.17 5.3 AIRMAN.186.总结.237.参考文献.231、引 言1.1概念21世纪，随着人类科技的发展，人们的生活变得越来越便捷，地球正变成一个越来越小的地球村。而现今连接世界各地最方便快捷的途径，就是航空业。随着民航的日益发展，其快速性当然不言而喻，但是人们正越来越关心的是，民航运输的安全性。因此，飞机状态监控技术和飞机发动机状态监控技术作为与民航安全性最紧密的部分首先值得我们关注。最初，人们通过飞行数据记录器，即通常所说的“黑匣子”来记录飞行数据，当飞机发生事故之后，找到飞机飞行数据记录器，根据记录的飞机飞行状态参数，可以分析事故原因。近年来，随着电子技术、计算机技术和通讯技术的迅速发展，现代民用运输机上开始加装飞行状态监控系统（ACMS），通过系统可以更加有效、及时地利用飞行数据。对于现代飞机上，飞行数据已经在更多的领域发挥着重要作用：分析飞行数据、为航空公司的“视情维修”提供依据；分析与飞行员飞行操作有关的飞行参数，指导飞行员培训和提高飞行质量；分析飞行数据，总结飞行规律，改进飞机设计；分析试飞中的记录数据，排除故障，消除飞行隐患。而发动机是飞机的心脏，对其进行监控非常必要随着飞行参数系统的大量安装利用其记录的数据，如发动机的转速、温度等采用有效的数据处理方法，对发动机的工作状态进行监控，对于发动机的维修及早期发现事故征兆，无疑是一种投资少、见效快的新途径。1.2意义飞行监控数据所反映的任何机型的超限特点，无不反映了该机型飞行特性与操纵特点，而这些飞行特征与操纵特点又无不与飞行运行安全紧密相连。根据超限特点查找原因、掌握规律，有针对性的提出现实可行的解决方案。小而言之，保障每一次航班的安全飞行；大而言之，则是在推进民航同机型安全隐患治理，防患于未然，通过达到安全管理系统（SMS）所要求的干预使该机型在人们可以接受的风险水平下运行，使之成为保证整个民航安全运行的重要部分。所以说，借助飞行数据了解飞机的运行状态和飞机性能是较稳妥准确的途径之一。而对于发动机状态监控技术来讲，发动机是飞机的“心脏”,是飞机取得飞行高度和飞机速度的动力源。发动机工作状态的好坏不仅影响飞机任务的完成；而且影响飞行的安全。所以，良好的发动机监控系统对正确使用发动机，及时发现与排除发动机的故障，安全、有效、经济的完成指令时任务是十分必要的。1.3应用鉴于飞行数据的重要性，所以在现代民用运输机上，通过传感器或者与微机化的机载电子设备相连的总线采集了大量的的模拟信号、数字信号和离散信号，并将这些描述飞机的操纵、姿态、发动机运行状况、自动驾驶情况以及警告系统的信号保存记录下来，提供给技术人员分析使用。2.飞机数据记录器的发展历程2.1早期飞机数据记录器概述最早的飞行数据记录器采用模拟记录技术，称为FDR（Flight Data Recorder）记录结构非常简单，如图1.1：但是，FDR的数据记录载体是不锈钢薄带，记录方法是机械刻划记录波形，而且只能记录飞机飞行高度、飞行空速、航向、垂直加速度和时间五个参数。随着电子技术的迅速发展，许多机载电子系统实现了数字化合微机化，如INS、 ADC、 FCC、 FMC等都是以微型计算机为核心进行计算、处理或控制的设备。所以民航飞机上开始使用数字式飞行数据记录器DFDR（Digital Flight Data Recorder）,记录载体为磁带，具有6个或8个磁道，可进行循环记录；记录方法使用数字记录技术，先将信号转换成二进制代码，在通过磁头转换为磁信号，然后记录到磁带上；它所记录的参数比FDR多很多，课记录几百甚至上千个参数，DFDR可保存最后25个小时的飞行数据。同时，记录系统中增加了数字式飞行数据采集部件（DFDAU）、盒式磁带记录器、机载打印机、控制显示器以及以微处理为核心的数据管理单元（DMU）等部件。盒式磁带记录器主要用于日常的维护监控。整个系统的功能基本达到了磁带记录器的完备程度，其系统图如图1-2：目前有些飞机上开始使用体积小、重量轻的固态存储器式飞行数据记录器，它克服了磁带式记录器运带机构故障率高的缺点，大大提高了记录精度和可靠性；同时克服了磁带式记录器只能顺序读出数据的缺点，能够方便地提取最近4小时内任意时间点的飞行数据；并且它利用数据压缩技术节省了很大的记录容量，所以这种记录器将是目前的发展方向。目前，对DFDR的译码通常有两种方式：一是从飞机上拆下记录器直接译码，但是由于DFDR安装位置的限制，使得拆卸工作极为不便。二是利用拷贝记录器做媒介，将DFDR中的数据直接拷贝到该记录器中，然后将拷贝记录器送到译码站进行译码，但是拷贝过程缓慢，也不是一种较好的工作方式。盒式磁带记录器虽然装取方便，但其记录容量受到大大的限制，所以人们开始寻找更好的利用飞行数据的方式。22飞行数据记录的新发展现今，由于FDR和DFDR两种记录器容量的限制，以及无法为飞机进行实时监控的局限性，所以人们在现代民航运输机上加装ACMS（Aircraft Condition Monitoring System）系统，即飞机状态监控系统，开始将飞行数据用于日常的维护和监控。对于ACMS的具体研究及分析，将在第三章进行具体分析。利用ACMS是掌握安全飞行主动权的有效途径。在大量占有、分析飞行数据的基础上，及时的、准确地挖掘存在的隐患，预测可能出现的问题，制定有效的安全措施，将问题苗头遏制在萌芽状态，将大大提高飞行安全性，保障航空公司的高效运作。3.飞机状态监控技术3.1ACMS系统的组成飞行状态监控，顾名思义，就是对飞机的运行状态进行监视和控制。ACMS系统是飞机上安装的先进机载数据采集和处理系统，它能以实时方式收集数据，对发动机状态和飞行性能进行监控以及进行特殊的工程调查。由ACMS所收集到的各种原始数据既可以经机载的飞机通讯寻址与报告系统(ACARS)通过甚高频地空数据链发送到地面接收站，最后传送到航空公司的终端；也可以通过数字式飞行数据记录器（DFDR）和快速存取记录器（QAR）将数据记录保存下来，在飞机过站或航后供航务和机务人员使用；另外也可通过机载打印机、多功能控制与显示组件及时地获取数据信息。DFDR作为该系统的必备部分，主要用于飞行事故的调查取证，而其他部分主要用于日常的维护和监控。笼统的讲，ACMS系统主要包括核心组件和外围设备两大部分，下面详细介绍这两部分的内容。1.核心组件ACMS的核心组件是数字式飞行数据采集部件（DFDAU）或飞行数据管理部件（DFDM），其内部有两个中央处理组件CPU，两者之间通过422接口连接。CPU1为DFDR和QAR提供数据，以便在飞机发生事故或突发性事件后，供有关人员进行调查分析；CPU2为ACARS系统提供数据，供航务和机务人员实时监控发动机状态和飞行性能使用，其数据内容和格式可由用户更改，称为报告。2.外围设备ACMS系统的外围设备包括飞机通讯寻址和报告系统(ACARS)、快速存取记录器（QAR）、飞行数据记录器（DFDR）、多功能控制显示组件（MCDU）或综合显示组件（IDU）、座舱打印机（PRT）、飞行数据输入面板（FDEP）、三轴加速度计（LA）和记载装填器（ADL）等设备。其结构图如3-1： 图3-1 ACMS的系统结构组成3.2 QAR概述QAR和DFDR作为ACMS系统中两个最重要的部件，一个负责存取数据一个负责记录数据，在ACMS中发挥着极大的作用。DFDR在飞机数据记录器的发展历程中已经提及，现在对QAR进行简单地分析。QAR是Quick Access Recorder(快速存取记录器)的简称，其记录容量为128MB，连续记录时间达600小时，可以同时采集数百个数据，涵盖了飞行运行品质的绝大部分参数。QAR主要用于日常机务维护、飞行检查、性能监护及飞行品质监控等需要。具有不可循环记录，记录数据比FDR（黑匣子）多，不带保护装置，便于存取等特点。作为对飞行运行实施品质监控的有利工具，QAR不仅能够帮助管理者不断加强安全管理，增强安全预警，而且也能够帮助飞行员查找存在的不足，持续提高个人技术水平，保证飞行安全，其作用已日益得到大家认可。不仅如此，QAR的最大价值在于它能有利于提高运行安全裕度。飞行中的事故、事故征侯、不安全事件的比例在数学上呈金字塔型的几何图形，一定数量的不安全事件会促成事故征候，进而导致事故。利用QAR的数据监控，我们可以及时发现飞行各个阶段的不安全事件，找出原因，采取措施来控制事件的再次发生。3.3 ACMS其他部件（1）ADL（Aircraft Data Loader）机载装填器：主要用来装载用户应用软件和编辑软件等。（2）PTR（printer）座舱打印机：可以直接将某些报告打印输出，如从地面来的上行l链气象信息、签派信息及输入到CDU的数据信息。（3）MCDU（Multi-Control and Display Unit）多功能控制显示部件：主要作用是提供机组人员与系统的接口，在软件控制下可实现人机对话，完成对工作状态的控制或选择、数据输入和报警显示等功能。（4）ATE（Auto Test Equipment）自动测试设备：是由计算机控制，可编程交流、直流电源、可编程测量设备、可编程开关矩阵集合等组成的测试设备，通过它可以与磁带拷贝机或检查仪连接，完成数据转录或系统测试工作。3.4 ACMS系统的工作原理ACMS核心部件DFDAU内部有两个微处理器：CPU1和CPU2，前者主要负责为DFDR和QAR提供数据；后者负责向ACARS系统提供数据。对于来自ARINC429总线的数字信号、同步器的交流模拟电压信号和直流模拟电压信号以及来自飞机各系统的离散式信号，两者分别给予不同的处理。CPU1对总线来的数据进行奇偶测试、有无更新测试、SSM（符号状态码）是否失效测试以及有无计算数据等测试，只有通过测试的数据字，CPU1才予以接收。所有被接受的数据字统一由CPU1调制为哈弗双相格式，经哈佛双相发生器将这些数据信息输送给DFDR何QAR，进行数据的记录工作。CPU2是ACARS系统的关键部件，他通过总线与导航和发动机仪表系统、大气数据计算机等系统相连，获取这些系统的实时数据，在用户应用软件的控制下产生报告，并将这些报告向地面、打印机或显示器等介质发送，达到实时监控目的。CPU2接受到的数据有BNR、BCD和离散量DIS等几种类型，他们在总线上都是二进制码，CPU2接受这些信号之后，根据不同数据类型对应的不同转换算法，将它们变换成字符流，以方便用户在应用软件的触发逻辑或待发报告中使用。报告的产生有两种方式：一是CPU2按照用户应用软件中的触发逻辑自动发送ACARS报告；二是CPU2响应来自地面系统的数据请求，从相关设备获取所需要数据，产生ACARS报告。4. 发动机状态监控技术航空发动机是飞机的重要组成部分，由于其结构复杂，对精度和可靠性要求非常严格。同时因其工作在极其恶劣环境中，受到各种因素的干扰，对其性能也提出了很高要求。飞机发动机故障监控系统的设计就是为了保障及时有效的监控发动机性能和可靠性状态，诊断故障。通过监控来调整性能，分析故障。最终达到提高发动机质量的目的。发动机状态监控为监控航空发动机性能和状况提供了一种有效的方法可以利用这方面的信息来测量发动机在使用寿命期内的可靠性。现代民用航空发动机的状态监控，一般包括对发动机机械参数和性能变化监控两方面。对机械参数的监控包括：（1）对发动机转子振动的监控，振动水平反应了发动机转子的平衡情况以及轴承的状态；（2）对滑油消耗量和磁性屑的监控。对发动机性能变化的监控，则是通过对发动机主要参数如：转子转速、发动机排气温度、燃油流量等的监控来反映发动机性能衰退情况、发动机有无故障和部件有无损伤。发动机状态监控的步骤简单明了；从发动机收集数据，对这些数据进行某种形式的处理，然后分析所得的结果。对发动机状态作出评价。4.1数据收集发动机性能和状况监控的主要数据是飞行中测得的参数。这些参数包括压力、温度、振动等等以及环境条件，如速度、高度、大气温度此外，可能还需要象发动机型号、制造标准方面的数据。另外一些信息， 比如飞行次数出发地和的地，对于操作人员可能是有价值的，但在发动机状态监控过程中不需要 一些程序需要发动机内部不同阶段的压力和温度而最完善的程序要用到象燃油热值这样的参数。在飞行中，收集数据在预定的时机(如发动机起动 起飞或在巡航期间)进行。由于发动机状态监控涉及到监控发动机性能和状况的中、长期趋势， 因而必须尽可能地在发动机工 。作稳定的那个飞行阶段收集数据，例如在推力不变的情况下收集起飞数据，在高度和速度不变的情况下收集巡航数据。空勤人员收集数据最基本的方式是在飞行中的适当时机手工记录参数值。这种方法简单，但有许多严重的缺陪，例如，参数的范围受到空勤人员直接使用的测量仪器的限制，可能读错测量仪器或者是记录的值不精确，数据可能被错误地传送到地面数据处理系统尽管有这些缺点，但对于旧式发动机飞机系统或不采用多数现代化飞机和发动机使用的附加电子数据收集装置的飞机操作人员来说手工记录可能是唯一的方法。对于数据记录，最令人满意的是通过机载计算机系统自动记录即自动化状态监控系统或ACMS。自动化状态监控系统可能是单独装跫也可能是更为复杂的飞机监控系统的一部分。自动化状态监控系统可用预编制程序来识别飞行状态的台适时机收集此时数据，然后准确地记录数据。通常可以在自动化状态监控系统里，对数据作某种形式的预处理，从而提高数据的质量 比如说对若干样本求平均值。可在许多物理介质(包括微型磁带、软盘或纸上打印输出)上记录数据，或通过机载遥测设备把数据直接传到地面处理站。应用自动化的 数据收集方法将改善原始数据的质量。对于现代发动机而言，较为完善的发动机状态监控程序监控其大量的测量仪器，应用自动化数据收集方法至关重要。由于空勤人员不可能有时间手工记录，因而军用发动机的数据收集通常是自动完成的此外，多数军用发动机的数据情况也各不相同。发动机状态监控程序重点放在发动机内部某些关键部件的寿命上而不是发动机整机的状态。每一个关键部件给定一寿命值，机载设备以飞行中完成的机动动作为依据计算并记录每一部件所消耗的寿命。在适当的时候。将这一数据传送到发动机状态监控处理系统。较现代化的发动机确实有能力收集数据进行更为详尽的性能分析。由=F在不断做机动动作的军用飞机上更难识别收集数据的适当时机， 因而需要一个完善的自动化状态监控系统。4.2 数据处理有多种不同的技术可用来处理从发动机上收集的数据。最基本的是在纸上简单地画出数据曲线。这种方法可能使使用旧式发动机的少数操作人员满意但无法提供发动机性能或可靠性的任何详细信息。可用以计算机为基础的发动机状态监控程序来替换手工方法。现在可以在个人计算机、工作站或交互地主机上使用一些发动机状态监控程序。发动机状态!监控程序倾向干建立相同的结构：数据收集，数据处理，显示并存贮结果，以便和过去的数据作比较。可提供的处理数据类型如下：（1）性能监控通过对发动机的原始数据进行处理来评价发动机的性能，通常分两个阶段进行：第一个 阶段是在考虑高度、速度、大气温度等外部环境对发动机影响的基础上，将数据规范化；第二个阶段是将规范化的参数值与理想发动机的期望值作比较。理想发动机的性能在设计、地面试验期间确立。或通过评定使用中的若干发动机的性能，根据经验来确定。这一技术被称为“综合性能分析(OPA)”，可用于从装备各种层次测量仪器的发动机上收集数据。综合性能分析的结果定义为“测量6，主要是给定环境条件下，所测量的参数值与期望的参数值之间的差值。谀j量6与时间的关系图形象地表示了发动机性能的变化。扩展综合性能分析，称为“单元体性能分析(MPA)”，可用于装有大量测量仪表的发动机。单元体性能分析应用详细的油路分析和可能是制造厂独家拥有的其它技术，来估算发动机内部各独立单元体性能的变化。并计算这些变化对发动机综合性能的影响，用此信息查出性能降级的可能原因，操作人员据此安排维修。(2)状况监控状况监控功能主要是想给出有关发动机部件(象油泵、轴承)的机械状况。这些功能分成两类t第一类使用在发动机运转期间收集的数据l第二类在发动机停车时进行测量和分析。第一类功能的例子包括振动分析、滑油温度分析、压力监控和发动机舱温度分析i第二类功能的例子包括滑油消耗监控、光谱测定的滑油分析以及滑油残渣分析。在日常维修中，通常计算滑油消耗作为人工填充滑油箱的依据，不过自动化状态监控系统用于自动监控滑油的状态已越来越多。光谱测定和残渣分析需要在实验室分析滑油样品。（3）寿命跟踪寿命跟踪主要用于军用发动机。这一过程是通过确认和测量发动机工作循环来确定发动机单元体或部件的使用“寿命”。每一单元体或部件都有一个与发动机循环有关的寿命。跟踪剩余的循环数，当寿命接近零时，就可警告操作人员。在民用发动机方面，寿命跟踪将起到延长发动机内关键部件寿命的作用。通过在飞行中的不同时机 特别是起飞、爬升及反向推力着陆时，测量推力级，能够计算实际推力占全部推力的比例，据此转换为按这种比例增加的部件的寿命。（4）事件处理事件处理通常只在装有自动状态监控系统的发动机上进行。自动状态监控系统有能力存贮大量的数据，把事件当作一个突发事故来考虑，这一事件被自动查出或由空勤人员引发。当一个或多个参数超过预先设置的值时，不管是瞬时超过还是超过了一定时间，都可能自动引发事件。人为的事件可能是由于意想不到的振动或发动机噪音的变化而引起的。为了能全面调查事件。机载自动状态监控系统需要存贮若干秒数据。用发动机状态监控程序处理事件数据通常是相当简单的，而且局限于确认和存贮，以便将来显示和调查。4.3 修正数据处理的结果经常含有测量仪器的噪音或数据收集装置所带来的影响，修正减少了噪音的影响。有许多技术可以使用，包括取平均值、指数修正以及更完善的专有技术。修正数据的结果是，可能要花较长的时间查出参数值的真实变化 延迟时间取决于噪音级和所采用的修正算法。由于现代发动机的测量仪器和机载信号处理的改进，噪音对其影响已不太明显，因而不需要怎么修正就可较早查出参敦值的真实变化。4.4 警戒警戒是这样一种手段，它通知发动机状态监控程序的用户，程序已查出明显的事件事件可能是未预料到的，比如说输入参数不能用，但最常用的是在参数超过预先规定的范围时，报告用户。这些范国可能是绝对值或与某些原始值或基线有关。可以确定一定的范围来显示警告或更严重的事件。对用户而言，自动产生报警是一种重要的手段。因为它不需要寻找也不会丢失或遗漏如果正确地建立警戒机理 用户应该让输入的数据处理自动进行。只有在报告警戒的时候才调查问胚4.5 数据存贮以计算机为基础的发动机状态监控程序，可以用于线存贮器来提供包含数据处理结果的历史数据库，存贮原始数据、处理的结果以及警戒信息。可以在以后提取这些数据，应用这些数据来检查参数值的变化趋势或者帮助评价发动机性能或是调查问题。这些数据还可用来作进一步分析或仿真、发动机生产和机群统计以及写入报告。4.6 分析目前，对发动机状态监控程序的结果分析几乎完全是手工进行的。通过对结果直观地检查或产生报警后，发现事件。然后应用程序的显示功能来显示数据并作出决定。如果需要采取纠正措施的话，则以分析人员的经验和制造厂的信息为依据。一些发动机状态监控程序提供了专家系统来帮助用户调查问题。虽然发动机操作人员越来越感兴趣地认识到专家系统的益处，但这些系统还没有被广泛使用。上述的技术适用于大多数发动机状态监控程序。但是在细节方面，程序与程序之间几乎没有一致性一些程序能监控任一类型的发动机，但多数程序只监控单一类型或一个厂家生 _产的发动机。这就意味着操作人员经常需要许多不同的软件程序来完成相同的动机状态监控功能，而且需要不同的输入数据格式并产生不同的输出显示。为了尝试改善这种情况，汽车工程协会E一32发动机状态监控委员会正在制定发动机状态监控的标准。现在的情况是，就规定一系列标准接口而言已形成共识。这些标准接口定义输入、输出和数据库格式。如果发动饥状态监控的应用者采用这种方法，将使操作人员能够采用单一的“主机”方案对被监控的各种型号的发动机进行数据处理，因为“主机” 方案中包括处理各类型型号发动机的数据的软件。操作人员将选择能提供最适当手段的主机。4.7 展望在以后几年里，发动机状态监控方法将在现在可用和正在使用的技术上加以发展。军用发动机和民用发动机操作人员所使用的技术将趋向一致。军用发动机的操作人员将使用性能和状况监控，而民用发动机的操作人员将越来越多地应用寿命跟踪技术。汽车工程协会标准化的积扳行动结果可能会带来这的结果操作人员使用单一的系统监控所有飞行的发动机。状态监控的范围将扩展到包括机体，辅助动力装置，可能还有环境调节系统。越来越多地使用中 b数据库来存贮所有发动机状态监控程序的数据，这一数据将被用来作进一步分析和仿真计划，还可以用在象维修安排、备件控制和飞行计j；j方案等相关领域。发动机状态监控得益于硬件的研制。个人计算机 UNIX工作站将被越来越多地应用，以提供高质量全彩色的图形显示，这将大大改善现在多数发动机状态监控程序使用的以单色、字母为基础的显示。越来越多的操作人员使用计算机网络，将数据存贮在强大的服务器上，而在远程工作站进行分析和诊断。终端和工作站安装在维修厂房，以便直接把维修数据送人发动机状态监控程序里。现在使用的自动化数据收集将扩展。这样，数据收集并进入发动机状态监控程序将全面自动化。充分应用机载自动状态监控系统，收集装有大量仪器的发动机在各种工作状态下的数据，而发动机状态监控数据处理软件使用所有的数据为操作人员提供很详细的发动机性能及状况分析。专家系统披越来越多地使用， 辅助调查发动机状态监控程序所发现的问题。4.8 结论发动机状态监控的有效性由于各种技术的进步而不断改善。现在的发动机装备了大量的测量仪器，这些测量仪器详细测量了涉及发动机内部的工作。机载设备可以精确地记录和存贮大量的数据。发动机状态监控软件可以充分利用发动机的数据，分析发动机内部独立的部件以及发动机作为一个整体的工作。发动机状态监控更易于为最终用户所接受。有了这个程序，用户可 有更好的人机接口调查问题并能使用个人计算机和工作站优越的显示能力现代发动机状态监控技术的采用给发动机操作人员提供了有关发动机性能和状况的详细信息。如果使月i这一技术来安排适当的维修，有助于提高发动机的可靠性。若把信息交给制造厂那么在了解发动机可靠性方面将获得更多的效益。5 飞机与发动机状态监控系统软件的功能介绍通过上面对飞机与发动机状态监控系统的分析，我们了解到，除了硬件的支持外，如果缺乏相应的软件支持是无法运行的。随着计算机的普及，方便实效的监控软件是实施地面监控的必要手段。当今，用于飞机上的监控软件发展迅速，很多著名公司纷纷投入开发，如罗罗公司的COMPASS系统、AIRBUS公司的AIRMAN系统、Airplane Health Management系统以及SAGE系统等等。下面我们对此进行着重介绍。5.1 ACARS运用与展望航空公司的运行控制用一种简单的词语阐述，就是信息的收集、处理和发布的中心。如何利用好手中通讯系统，来保障信息流的正常流转，对运行控制品质的好坏有着重大的影响，ACARS就是这样一个在国际上广泛运用，在国内起步不久的实现地空通信的系统。ACARS简介ACARS学名是“飞机通信寻址与报告系统”（Aircraft Addressing and Reporting System的缩写）简称地空数据链，它摆脱了以前空地通信只有话音的局限性，使飞行员能够通过ACARS及时得到地面上传的天气预报、NOTAM和签派以及空管指令，飞机也能通过ACARS将运行的实时情况，如位置报、起飞着陆报、发动机监控报文自动下发给签派监控，签派员就是根据各类信息做出正确的判断。如果将这个系统比作我们日常生活中所使用的“手机短信”，那你可能就更能够了解它的功能：ACARS是在飞机与地面之间建立一套数据传输的系统。有了该数据链路，就可以实现任何基于数据传输的应用。目前的我们使用的还是第一代的ACARS系统，其传输带宽在2400bps，这个概念就是一秒钟可以传输大约800个英文字母。机载ACARS设备是航空公司管理控制系统在飞机上的数据交互终端。其主要用于AOC、ATC与飞机驾驶舱的信息交流，保证第一时间内将飞机上的信息送至地面。整个ACARS系统的有三个组成部分：地空通信台（RGS站）、机载数据管理组件MU、地面处理系统SKYLINK。下面简略介绍一下：1地空通信台的建设情况 近年来，民航事业的迅猛发展，飞行流量不断增大，对管制部门和航空公司运行控制的要求越来越高，相应对控制手段的要求也越来越高。主要体现在地空指挥通信上要求通信质量提高，通信覆盖范围扩大和通信系统的稳定性和可靠性提高。空管部门地空指挥通信主要以甚高频（VHF）地空话音通信为主，同时甚高频（VHF）地空数据通信也是我国现行地空数据通信采用的主要通信方式。目前已建VHF地空通信台站已达80个，已经覆盖了除西藏地区以外的大部分地区（包括香港、澳门地区），在国际飞行中可租用ARINC和SITA的地面通信台来建立飞机与运控中心的联系，在那些VHF未覆盖区域亦可通过HF高频通信网或SATCOM卫星通信网来实现信号互补。但缺点是费用较高，且需要在飞机上加装高频或卫星通信用的数据电台。目前上航仅能使用VHF进行ACARS通信。 2 机载数据管理组件MU 数据管理组件MU（Management Unit）是飞机上用来产生和显示地面上传ACARS报文的空中组件，其功用是： （1） 监视OOOI（On Off Out In 飞机动态报）传感器状态，记录“事件”发生的格林威治时间（GMT），并自动发射到地面。 （2） 识别来自地面台的寻址代码、接收本机所属的信息和指令。 （3） 接受来自数字式飞行数据采集组件（DFDAU）的数据和指令，并输出给第三部VHF发送到地面。 （4） 控制 ACARS 系统工作方式：请求、接受或等待、话音。（5） 控制信息发射的优先权顺序。（6） 进行信息的差错检验并产生ACK（接收到）或NAK（未收到）反馈信号。3. 地面处理系统SKYLINK的简介SKYLINK是ACARS地面信息处理系统，它为航空公司空/地、地/地数据通信提供服务。一方面，它可以使飞行的飞机向航空公司地面应用系统提供飞行动态、发动机参数等信息，使航空公司在自己的应用系统上获得飞机的实时的、不间断的飞行数据，及时掌握本公司飞机的动态，实现对飞机的实时监控，以满足航务、运营、机务等管理的需要；另一方面，地面可向空中飞行的飞机提供气象情报、航路情况等多种服务，提高飞行安全保障能力，这种双向的数据通信系统可显著地改善和提高地面、空中通信保障能力。 ACARS的工作方式ACARS在机载设备中，它是一台确定的计算机，机载设备既数据管理组件(MU)，它与其它计算机系统如飞行数据接口组件（FDIU）,飞机状态监控系统(ACMS),以及全球定位系统（GPS）都和它交联。各个系统负责采集或收集飞机在线数据如飞行经纬度、飞行高度、大气温度、风向/风速、发动机参数和自由格式报文等数据广播到ACARS，ACARS通过甚高频地空通信台传送到指定的地面数据控制中心，由地面控制中心根据报文头的标志,再将数据通过专网传送到指定的航空公司的ACARS地面工作站。再由SKYLINK系统收集并实时显示给终端用户，地面人员可根据获悉的信息对飞机的运行情况进行监控，或对下发的参数进行判断。SKYLINK系统是一个双向系统，它也可以向空中飞行的飞机传送数据，通知机组一些重要的信息，如当地气象数据, 空中紧急故障排故措施等。这些数据通过SKYLINK输入，再由ACARS地面工作站逆向传至甚高频地空通信台，以广播形式发送比对信号，当比对找到相吻合的飞机时进行发送报文。5.2罗一罗公司Compass简介态监控及性能分析软件系统(COMPASS)是罗一罗公司为其生产的发动机设计的 这套软件最初是为大型计算机而开发的， 后来经过改进， 自1992年起可在个人计算机上使用。航空公司可利用该软件系统对整个机队的罗一罗公司的发动机进行监控，为发动机的使用、换发、修理、大修及排故等提供分析依据。基本原理在发动机的使用过程中，发动机工作是否正常，性能变化如何，内部有无损伤等对用户来说是非常重要的。若能及时r解这些情况，则有利于安全、经济地使用发动机，且有利于发动机的维修管理，从而降低发动机的使用、维修费用。虽然在日常维护中，可根据发动机本身所装备的状态监控设备，如：磁性屑探测器、滤堵塞指示器、发动机振动监控系统 以及滑油消耗量等及时地发现问题，予以处理，但这些并不能反映部件性能和发动机整体性能的变化情况COMPASS正是从这一角度出发，是为监控发动机性能衰退情况和系统的故障睛况而设计的。COMPASS是从起飞和巡航两个角度来分别对发动机进行分析，其基本原理就是把起飞、巡航过程中所记录的发动机的实际工作参数与COMPASS内部记录该型发动机的基准参数进行比较，从而可得 实际发动机的工作参数与基准发动机在同样飞行条件下的工作参数的差值，然后，再对这些差值进行一定的处理，而这些差值的变化趋势或突变情况就反映了发动机的性能衰退及部件的故障情况。使用特点COMPASS处理数据的基本过程有：偏差计算、数据处理、数据分析、自动报警、处理维护信息、数据压缩、机队平均。从上面的过程分析可知道 COMPASS具有下列特点： 它能给出巡航时发动机的TGT燃油流量以及转子转速的趋势分析和发动机的振动，滑油压力、温度及油门杆角度的趋势图；给出起飞时发动机的TGT裕度和转子转速裕度 及海平面外界大气温度限制值的趋势分析；对数据作平滑处理和自动生成初始值； 自动压缩数据和对整个队机进行平均： 用户可根据自己的需要选择数据的输人和结果的输出方式。实际应用COMPASS对数据处理之后 可用不同的方式以趋势图的形式把数据显示出来 用户可根据自己的需要选择不同的趋势图。常用的输出有： 巡航时发动机主要参数的实际偏差值(即束经平滑的偏差)。这些偏差的变化可能与某些故障有关。因此，在利用部件性能变化量故障对应于发动机主要参数变化量的”变化率”表格排故时，可从此趋势图中读取偏差值进行计算， 确定故障原圜。巡航时发动机主要参数偏差的平滑值，平滑值的变化情况可从长期的角度反映相应参数的变化情况，从而给出发动机部件的衰退情况巡航时发动机参数偏差的变化趋势，是反映发动机主要参数变化快慢的趋势图。可用来预测某一参数何时将达到或超过预计值，为安排发动机的使用维修提供参考。 未经平滑的海平面高度外界大气温度限制值，即在海平面高度起飞时，TGT或转子转速达到红线值时 相应的外界大气温度。据此用户可知道在多高的外场湿度下发动机能以全功率起飞。 未经平滑的裕度值， 即TGT和转速的裕度。它们反映了发动机在海平面高度下起飞和在最坏条件下起飞时，发动机的TGT和转子的转速所具有的实际裕度。 海平面高度起飞时，外界大气温度的限制值和裙度值的平滑值，这些都是相对TGT给出的，即TGT达到红线值时，外界大气温度的限制值和海平面高度起飞时TGT的裕度以及晟坏条件下起飞时TGT的裕度 同样平滑值是M长期的角度来反映TGT的裕度和海平面起飞外界大气温度限制值随发动机性能衰退的变化情况的 海平面高度起飞时。TGT达到红线值时，外界大气温度限制值的趋势和海平面高度起飞，最坏条件下起飞时，TGT裕度的趋势。利用此变化趋势可预测海平面高度起飞时，外界大气温度限制值和TGT裕度的变化情况。上述不同的显示，用户可通过选择相应的趋势图名称来得到，有了这些图之后， 下一步是对图进行分析和排故。对用户来说，COMPASS的使用应与发动机的可靠性管理和维修管理结合起来，充分发挥C0MPASS所提供的功能，从而遮到有针对性的排故，量化发动机的性能衰退，进而实现有计划地换发降低维修费用 提高整个机队的性能。5.3 AIRMAN 2000概念空客公司的AIRMAN 2000技术是在维修领域的重大创新。事实上，A320系列飞机和远程A330/A340系列飞机机队基本上都装备了维修记录数据系统，以便维修人员使用，如粘附分子的警告显示给机组人员，故障信息的电脑，发动机记录和报告的APU来自数据管理股（数字录像机）。所有这些数据可以从飞机实时传送给地面接收站。这些数据被认为是高价值飞机维修相关的信息。新的电子数据处理使用（环保署）工具通过分析，能够把这次从整个机队测得的数据进行大批量存储，帮助航空公司管理和预测不定期飞机事件。它们的使用提高了利率，因为飞行的飞机维修，日常活动有很多会影响日常航空器运行的因素。并且发动机报告能直接传给飞机。因此，该技术已经被许多航空公司使用，以监测其发动机零部件。在过去几年中，为了进一步提高线路维护和工程效率，他们已开始下载粘附分子警告及故障信息。目前的趋势是很明显的，以进一步提高维修效率，是需要有一个地面维护软件援助。电子故障排除 空客公司的飞机都配备了录音资料功能，如： 故障监测和诊断开展的内置测试设备。 ACMS（飞机空调监测系统）的报告。所有这些数据都可以通过数据的实时链接在地面设备下载。 例如： 飞机文件：飞机维护手册等。航空技术说明 航空日志数据 飞机延误 这些功