1、中华人民共和国航空工业标准航空燃气涡轮发动机监视系统设计与实施指南总则1 主题内容与适用范围HB/Z 286.1-96 1. 1 本指南提出航空燃气涡轮发动机监视系统效益、功能和设计与实施的总要求。1.2 本指南适用于航空燃气褂轮发动机的监视系统的定义、设计和实施。1.3 本系列标准包括:阳/Z286.1 航空燃气涡轮发动机监视系统设计与实施指南总则HB/Z 286.2 航空燃气涡轮发动机监视系统设计与实施指南性能监视田/Z286.3 航空燃气涡轮发动机监视系统设计与实施指南滑油监视HB/Z 286.4 航空燃气涡轮发动机监视系统设计与实施指南振动监视田/Z286.5 航空燃气涡轮发动机监视系
2、统设计与实施指南寿命监视而/Z286.6 航空燃气涡轮发动机监视系统设计与实施指南温度监视用/Z286.7 航空燃气涡轮发动机监视系统设计与实施指南监视系统与机载系统的一体化设计2 引用标准GJB 289 - 87 E西。-90 - 90 E也6096- 86 飞机内部时分制指令/响应式多路传输数据总线航空涡轮发动机性能截面符号和术语标识符3 术语和缩略语3. 1 术语3. 1. 1 监视Monitori吨SZ-Ol数字信息传输系统确定功能状况或物理状态的工作或技术。3.1.2 发动机监视系统Engine Moni toring System 发动机监视系统包括决策人员和提供监视数据的设备及程
3、序。利用传感器的输出、数据采集、数据处理、数据分析和人的决策，确定发动机、发动机部件和子系统的健康状况。这个系统是一组综合在一起和一些分立的硬件和软件。监视系统可以是手工的、计算机辅助的或自动的。中国航空工业总公司1996- 09-13发布1996 -10-01实施HB/Z 286.1- 96 3.1.3 原位监视on - Site Montoring 在飞机上或飞机旁利用机载设备或便携式地面检测设备对所获取的机载数据进行监视。3.1.4 离位监视Remote Monitoring 监视数据从飞机上提取后，在离开飞机较远的场所处理数据进行监视。3. 1. 5 有限监视Limited Monit
4、oring 利用有关的飞机座舱仪表显示的参数进行分析井监视发动机健康状态。3. 1. 6 扩展监视Expanded Monitoring 与有限监视相比，增加了监视参数，以监视相诊断发动机部件和单元体的故障。3.1.7 偏离Discrepancy 相对于预定状态的偏移。3. 1. 8 异常Malfunction 发动机、发动机部件或子系统的不正常收态。3. 1. 9 衰退Degradation 性能状态或功能受损或降低的技术状态。3. 1. 10 预诊Prognosis 根据当前的和积累的数据预报未来的功能状况和物理状态。3. 1. 11 诊断Diagnosis 故障检测和故障隔离的总称3.
5、1. 12 故障检测Fault Detection 发现故障的过程。3. 1. 13 故障隔离Fault Isolation 把故障分离到单元体、部件或更细层次的过程。3. 1. 14 视情维修On Condition Maintenance 预防性的一种主要维修方案。利用对发动机或其部件按规定时间进行检验的结果，根据某些物理极限，确定其是否可继续使用。3. 1. 15 走时维修Hard Time Maintenance 预防性的一种主要维修方案。按用户维修手册所规定的时间间隔更换发动机或发动机部件。3. 1. 16 状态监视维修Condition Monitoring Maintenance
6、 对于既不以定时又不以视情作为主要维修方案的那些零、部件，利用适当的数据采集和分析方法获取全部正在使用中的某一系统或零、部件的信息并利用这些信息分配资源。3. 1. 17 基线Base Line 性能基准的定量表示。3. 1. 18 趋势Trend 记录数据与基线的偏差或信号特征随时间的变化。3. 1. 19 趋势分析Trend Analysis 利用记录数据和特征的趋势变化，诊断和预诊异常或故障的技术。2 HB/Z 286. 1-96 3. 1. 20 调定状态数据Trim Condition Data 指示发动机偏离规定的调整状态和实施修正以恢复到原来状态的数据。3.1.21 机内测试设备
7、Built In T四tEquipment 安装在某一单元或某一系统内部的装置，专门用于检测该单元或系统的技术状态。3. 2 缩略语3.2. 1 BITE Built In Test Equipment 机内测试设备3.2.2 EMS Engine M，itoring System 发动机监视系统3. 2. 3 LCC Life Cycle Cost 寿命周期费用4 总述发动机监视系统(EMS)由工作人员和用于提供发胡机监视数据的设备及软件组成(图。oEMS采集、处理和显示可用于发动机设计、管理、安全使用、维修和后勤保障工作的数据。EMS的数据在飞行中或在地面上采集、记录和处理。EMS数据可及
8、时地供给空勤机组和地面保障人员使用。在对直接测量数据或推理确定的信息做出判断的基础上，利用EMS数据可做出维修工作安排。EMS可以是手工的、计算机辅助的或自动的。EMS作为发动机维修计划的一部分，它可提高发动机维修计划性井有助于飞机和发动机的正确使用。EMS功能由专门从事这项工作的人员和有关设备实现，也可综合和分享其它系统的功能。EMS是多种多样的而且是不断改进的。使用中的EMS的能力，随着对发动机监视的要求改变而增强或减少。EMS可将不同的软、硬件配置在飞机及其发动机上，也可配置在原位和离位的EMS分系统上。EMS的软件和硬件，飞行中和地面的功能的分配是否合理需要一种有效性评定方法。EMS的
9、设计、发展和实施方法应与发动机监视的需求协调一致并相互适应。EMS是发动机管理系统的一个组成部分。作为信息源，EMS处于实施有效的发动机保障和维修计划所需的信息网的中心。运用EMS数据提供的信息应特别重视其要求，其中包括:a.产生什么信息:b为什么和什么时候使用这些信息;C.信息是由谁和如何传输与使用的;d.信息在什么地方记录、显示、存贮和检索:e.用流程图表示的运行EMS应用了什么设备和人员。EMS应考虑人的因素。一个好的和有效的EMS需要所有参与者的共同努力。EMS按其监视参数的数目、类型及监视功能可分为有限监视及扩展监视系统。扩展监视系统增加了监视参数，它可能需要和发动机及其部件的控制综
10、合考虑。3 HB/Z 286.1-96 5 姐益EMS的效益包括减少发动机和飞机的占有费用、提高利用率、改进可靠性及安全性等项内容。5.1 安全性EMS与安全性有关的要求和放益随其是军用的还是民用的而有所不同。对于军用，特别是单发飞机.EMS要提出通过或不通过的判断，以保证发动机可完成飞行任务。如判断为不通过则应提出应更换什么外场可更换件。对于民用，达到最低安全性要求的发动机监视仪表已由政府适航管理部门规定或批准。航空公司则对发动机性能更为关注，以保证运营的经济效益。5.2 经济效益利用EMS可更好地监视和管理发动机的使用、技术状态、使用寿命和剩余寿命。这样，在硬件、工时、燃油、使用和后勤保障
11、等五个方面可节约开支，获得经济效益。7.4条给出了经济效益分析的要求。5.2.1 延长限制寿命的零、部件的寿命(图2)，可节省硬件费用;早期发现故障并加以排除口减少二次损街也可节省硬件费用。5.2.2 减少故障隔离时间排故及修理时间可使各级维修的工时下降，从而降低维修费用，还可减少再次飞行(出动)准备时间。了解发动机状态和部件使用寿命有助于制定维修计划，还可验证维修工作的正确性。EMS还可降低对维修人员技术水平的要求，更好地满足维修工作的需要。5.2.3 早期发现和维护性能下降的发动机单元体，减少发动机调整和排故试车时间可节省燃油。利用EMS数据可识别出一个机群中性能较差的发动机井对其合理使用
12、。5.2.4 EMS可改进发动机和飞机的利用率和任务完成率。准确的和持续的发动机监视可对发动机的许用极限和红线限制进行评定。这些极限的制定都考虑了人的因素而留有一定豁度。准确的发动机使用情况的监视，长期的零件消能和维修时间的相互关联有助于对部件使用寿命的规定进行重新评定，或作为修订部件维修方案的基础。所谓维修方案即零件的更换是以定时维修、视情维修还是状态监视维修为依据。在飞行中EMS可帮助驾驶员判断发动机的异常。5.2.5 从后勤保障考虑，EMS可改进以下几方面工作:a.备用发动机和备用零件的管理;b.人员和设备的使用计划;C.在适当的时机对发动机进行更换、修理和翻修;d.节省能源。5.2.6
13、 在管理方面，根据EMS检测到的发动机故障、零件消艇和使用中的数据间的相互关系可做出较好的发动机管理决策。随着对军用和民用发动机使用经验的增长，EMS可对使用部门和供应部门所分担的责任及其在费用节约上所起的作用进行定量分析。EMS可增进对使用中的发动机的了解。EMS反馈到设计、制造部门的信息有利于产品的改进和新产品的设4 HB/Z 286. 1-96 计，也有利于改进工作任务、工时及经费的分配。EMS提供的数据还可用来改进对使用人员的培训。6 功能EMS是个信息系统。下面分述宫的主要功能。6. 1 利用监测参数可确定飞行剖面，加上发动机油门动作情况可评定发动机使用的严酷程度。6.2 利用EMS
14、提供的累计监视信息，如发动机工作小时、起动次数、低循环次数、蠕变和磨损等可确定发动机剩余寿命，并可据此安排零、部件剩余寿命的使用计划。6.3 EMS可提供发动机可调整部位的信息，指出发动机偏离规定调整位置和进行修正所需的数据。因此EMS可改迸发动机的调整和修正过程。6.4 EMS信息可用于检测和隔离发动机故障并证实调整和修复的正确性。EMS检测和隔离故障所使用的主要方法之一是趋势分析。利用连续的数个航班，性能监视参数或监测机械状态的参数随时间的变化预估发动机和单元体的状态。6.4.1 气路性能分析EMS提供指示和预估发动机及其单元体性能水平和衰退程度的数据。扩展监视可将气路上的故障隔离到气路部
15、件或单元体。通过对发动机和非发动机附件对性能影响的监视，可将发动机性能衰退与非发动机原因引起的气路参数变化(例如寻|气和功率提取)区分开来。6.4.2 振动分析EMS采集并处理振动数据以指示发动机的故障。振动分析包括振动总量和跟踪滤波的振动分量的趋势分析以及频谱分析。振动分析可将故障隔离到单元体或部件。振动数据还可用于发动机在飞机上对转子不平衡进行修正。6.5 EMS应对飞行中或地面上出现的超限事件提供数据，即存贮事件前后飞机和发动机的稳态和过渡态数据。利用这些数据可分析引起事件的原因和可能引起的问题范围。出现超限，EMS应向机组和地面维修人员告警。6.5.1 发动机超限发动机超限包括起温、超
16、转和振动起限等。6.5.2 滑油系统滑油系统的超限事件有滑油压力过低或过高、滑油温度过高、滑油消能量过大、滑油量过少和滑油中屑末含量过高等。6.6 无损检验和试验可作为发动机监视的一个组成部分。这类检验和试验技术包括孔探仪检查、射线检验、涡流检验、超声波检验、流体渗透、示温漆和声学检验等。6.7 EMS还可提供其官监视功能，如监视齿轮箱、功率传动链、燃油和推力控制等。6.8 EMS需具备对其本身技术状态进行监视的能力。EMS应连续地对其硬件和软件进行自标定和自栓，如传感器信号可信度、计算和标定检验。EMS应有机内测试设备(BITE)。如EMS提供座舱指示，当其出现异常时应向机组指出。EMS必须
17、具有保持其数据完整的能力。当系统出现一个或多个故障时，EMS应仍能满5 HB/Z 286. 1-96 意地工作。EMS可提供数据杳效性位验并为机组和地面人员提供与驾驶舱指示进行交叉检验的基准。6.9 EMS数据可用来支持发动机的管理和后勤决策。6.9.1 发动机监视数据累棋起来可说明发动机及其单元体和(或)部件的技术状态。利用记录和保存的发动机、单元体和零部件的序号、各自的工作小时、低循环次数、热端部件使用情况等可支持全机群的发动机管理系统。6.9.2 EMS还应有向使用部门、飞机和发动机设计与制造部门及设备供应部门传递反馈数据的能力。7 实施要求EMS应是可获得的功能和选定的效益间进行权衡的
18、结果，按飞机和发动机的工作环境、维修方案和用户的组成决定对EMS的要求。为满足用户要求.EMS可由不同技术水平的硬件和不同复杂程度的软件组成。对EMS要求的合理性可用发展、采购、使用、维修和保障费用评估。EMS的研制应作为发动机的一个组成部分并且列入飞机的技术要求，其研制计划应和新发动机和飞机研制计划平行进行。过迟的或在已经服役的飞机或发动机上增加监视系统则费用高而且功能上将受到限制。发动机攻型计划会提出不同的责任分工、接口和计划进度。实施EMS要求有周密组织的、分阶段进行的计划。新的EMS需经历设计、研制、鉴定直到投入生产使用的过程。改装和加速发展EMS则需要压缩进度计划，例如修改一个EMS
19、，已装于己生产的发动机上则要求不同的阶段和进度。软件开发工作应和上面列出的各阶段同步进行，软件开发工作应考虑:a.开发和验证EMS软件所需的人力和时间;b.数据处理设备是否可及时得到;c. EMS产生的数据分配的时间要素。7. 1 实施计划的诸阶段由系统的复杂程度不同、是否有现成硬件和监视功能不同，发展周期可能有相当大的变化，但一般都要经历以下几个阶段:a.阶段1，系统定义:b阶段11，原型的研制和鉴定;c阶段m，系统综合和飞行试验;d.阶段凹，使用考核(包括可能出现的再设计和再鉴定he.阶段V，投入生产。7. 1. 1 系统定义(阶段1) 定义一个特定用途的EMS应是系统复杂程度、功能和效益
20、等方面最有利的折衷。图3表示监视系统复杂程度和投资回收间的关系。图4则表示了为要获得好的经济效益，建议可遵循的方法。定义满意的EMS方法如下:a.定义对发动机的监视要长;6 H8/Z 286.1-96 b.选出几个不同的方案:C.进行效费分析，选出一个满意的EMS。7.1 ,1. 1 定义发动机的监视要求包括:a.确定维修方案;b.从过去的和预测的数据中确定发动机可能出现的故障;C.选定计划中可得到的效益和可获得的功能以确定出发动机监视系统;d分析EMS如何作到有益于发动机维修分析:e.确定希望得到的监视水平sf.检查对软件的要求以确定机载和地面设备所需的处理水平;g.检查建立、使用和保障监视
21、系统所需的人员和物质资源。这项工作应考虑EMS具有及时在地面进行处理的能力，使用和维护监视系统所需人员的数量、质量和EMS所需的保障设备。7.1. 1. 2 EMS的选定必须按7.4条要求，分阶段进行效费分析。这个分析应包括阶段I到阶段V的全部费用。7.1. 1. 3 EMS设备应考虑以下问题:a.能满足发动机监视要求的机械(7.6.1.1)和地面(7.6.1.2)设备的不同方案;b.为维修机载和地面设备所需的保障设备;C.运行和维护，包括数据检索、处理、分析和分发所需的人力。7. 1. 2 原型的研制和鉴定(阶段11) 利用第I阶段的成果完成EMS的详细设计，最后形成一个原型的硬件和软件井进
22、行调整和试验。EMS的技术要求至少应包括:a.传感器规格和购置;b传感器工程试验和评定:C.支架、接线和管线设计:d.信号调节设备的规格和购置;e.显示设备的规格和购置;f.数据记录的规格和记录设备的购置;8算法敏感度分析;h.参数极限;.软件开发:J.数据库程序开发;k.诊断算法开发;l设备鉴定试验;m.用户手册;n.软件有效性检验;O.软件实施和编制文档;7 p.硬件合格鉴定试验;q.后勤保障分析;r.安装设计、图纸和界丽的定义:S.支持保障分析。完成第E阶段工作有以下要求:HB/Z 286. 1-96 a. EMS已经成功地装配到一起并进行了w验，包括硬件和软件各模块的单独试验以及全系统
23、脱开发动机和在发动机上输入真实信号的试验;b.将EMS的输出和已知的发动机状态进行比校评定;(.已经确定了保障EMS的安装和研制方案;d.己做好进入第皿阶段的准备。7.1 . 3 系统综合和飞行试验(阶段m)系统综合和飞行试验阶段为外场安装和对设计的确认准备条件。为证实EMS已完成准备工作，可以进入第町阶段，要求对EMS进行安装、电路、功能和环境试验。EMS要求作特定的试验，以认定飞机与发动机电子系统接口巳具有特定的特性。所要求进行的试验还包括传感器的重复性、传感器的漂移、应用软件调试、建立有关发动机某些常数的阀值和软件对电子噪声及瞬变输入的敏感度。为了对EMS进行精调，要求连续地对发动机监视
24、算法的决断准则极限值进行评定。这项工作可利用第皿阶段获得的扩展的发动机数据库。系统综合和飞行试验有以下要求:a.安装后的地面试验:b.软件有奴性检验和修改;C.将发动机维修和后勤保障计如j相综合。7. 1. 4 使用考核(阶段IV)使用考核是在使用环境下验证EMS的性能。这项考核是功能性试验并在使用环境下考核监视系统的功能与效益。使用考核的数据需按衡量EMS有效性的指示(7.5.1)认真分析以求得订购方对第W阶段结果的信任。对设计目标进行使用考核包插以下内容:8.指派考核小组;b软件改进的完整性;C.编制维修效益文件;d.对任务和使用的适用性;e.再设计和再鉴定:发动机状态和EMS输出的相互关
25、联情况;g. EMS硬件可靠啊?即走;h. EMS后勤保障成在设备。7.1 .5 投入生产(阶段v) 强调要求投入批量生产后EMS的功能不能下降。对EMS的生产和后勤保障有如下要求:8 a.完成系统文件;b方案控制;C.质量保证方法;d.较早的提前购置;e.与卖方的界面;f.制定进度计划;g.制造保障计划;h.产品保障计划;1.培训。HB/Z 286.1-96 EMS的生产和实施过程要求控制成本以使总的经费预算不致超支。为了成功地实施.近需认真考虑组织层次和人员技术水平。7.2 责任分工要求建议要有一个项目负责人指导EMS的发展计划。在EMS的参与者间，包括订购方、飞机和发动机设计、制造部门和
26、设备供应部门，需要协作。要规定系统、设备和工作程序的技术条件以定义机载和地面EMS的任务分工口用户对EMS的运行负主要责任，其中包括运行组织管理、设施和人员技术水平u正常情况下由发动机设计、制造部门和订购方提出对EMS的要求，包括监视功能、监视参数、传感器分辨率和精度要求。地面使用的硬件和软件的原理方案和要求应在飞机和发动机设计、制造部门的帮助下出订购方定义。设备供应部门负责提供保证系统试验的硬件。订购方提供一般性的地面保障设备。7.2.1 系统综合7.2. 1.1 协调参与EMS的单位和人员间，包括订购方、飞机和发动机设计、制造部门及设备供应部门应互相协调。协调工作应与参与人员和设备能力的不
27、同相适应。许多协作要求需由一个以上的参与单位来竟成c为了减少重复和改进管理，每个参与单位参加制定和遵从协作安排是非常重要的。7.2. 1. 2 人的因素必须强调EMS最后是否成功，取决于使用人员是否接受。订购方负责定义EMS数据的提供格式。这些数据格式应限于使用人员能对其作出反应的那些显示。7.2.1.2接口EMS应设置发动机一飞机、发动机-地固、飞机尹地面和地面基地-处理中心间的接口。EMS还应与现行的各级维修问设置接口，包括外场或航站、航修厂琪维修基地、大修厂或生产厂等。这些接口沟通发动机维修中积累的数据，如计划和非计划换发、修理厂检查结果、台架检验数据和可靠性报告:使用中推进系统性能跟踪
28、数据和发动机及其部件寿命跟踪数据;飞机和发动机设计改进及维修方案改变情况等。9 HB/Z 286. 1-96 7.2.2 订购方和供应部门职责本条明确EMS研制、供应和订购方各自负责的大致范围。7.2.2.1 系统的要求EMS的订购方负责确定系统的要求。飞机和发动机设计、制造部门有责任协助论证这些要求。对于通用航空和小规模的用户，可由飞机和发动机设计、制造部门确定。7.2.2.2 参数选择按EMS订购方提出的功能要求.发动机设计、制造部门对参数选择负有主要责任。7.2.2.3 发动机传感糯发动机设计、制造部门对发动机上安装的传感器的选择和质量评定负主要责任。飞机设计、制造部门负责发动机的快速更
29、换体。设备供应部门负责发动机传感器的信号调节。发动机和飞机设计、制造部门对发动机上安装的EMS的可达性负责。7.2.2.4 飞机传感器飞机设计、制造部门对EMS要求的非发动机厂提供的传感器负主要责任。发动机厂提出支持这项工作的建议。飞机传感器情况应通知设备供应部门，设备供应部门可负责特殊信号的调节。7.2.2.5 手工输入手工输入需在EMS的各参与部门间进行协调。由订购方确定手工输入的要求，发动机设计、制造部门提出支持各参与部门的算法的手工输入要求。7.2.2.6 软件和算法发动机设计、制造部门对满足订购方提出的EMS要求所需的诊断和预诊算法的确定、开发和供应负主要责任。EMS软件和算法也可由
30、设备供应部门提供。飞机设计、制造部门和订购方为特定的EMS数据管理工作提供附加的软件和算法。下面进一步描述对EMS软件和算法的责任分工:8.使用运行程序的机载部分由供应部门提供，地面执行软件可由订购方或供应部门提供:b.输出格式程序的机械部分由订购方定义要求，设备供应部门开发程序。地面站部分由订购方定义要求，由订购方或由设备供应部门开发程序。C.发动机算法和数据分析应用程序应由发动机设计、制造部门开发、保障和维护。有些情况下设备供应部门可从发动机设汁、制造部门得到信息以生成算法并开发数据分析程序。新装租改变应用程序应由发动机设计、制造部门和订购方开发和评审。监视程序由订购方修改而没有飞机和发动
31、机设计、制造部门及设备供应部门的书面认可则应由订购方负责。7.2.2.7 飞机电子设备要求应在订购方、飞机和发动机设计、制造部门及设备供应部门之间协调。设备供应部门应负责硬件的研制和供应。对于新飞机和发动机，飞机设计、制造部门应提供安装要求，签订技术要求和试验验证合同。对政型飞机和发动机.EMS订购方应提供安装要求，签订技术要求和试验验证合同。10 7.3 设计方面的考虑设计EMS时应考虑2a.订购方的目标:b.参数选择和测量精度zC.效益和功能;d.程序评定;e.手工和计算机辅助设施;f.故障模式、影响和危害性分析zg安全性分析;h.重量和外廓尺寸;1.电源要求;J.安装的相容性;k.人的因
32、素;1.历史经验数据;m.权衡分析研究;n.寿命周期费用分析;。.试验要求分析;p.维修和后勤保障;q.敏感度分析;r.可得到的资源。7.3.1 发动机维修管理计划HB/Z 286 . 1-96 发动机维修管理方案决定对EMS的要求。必须建立在发动机使用寿命周期内，支挣发动机所必需的维修管理信息的计划。这个计划应指出对EMS复杂程度的要求:指出发动机监视参数的要求;也应指出EMS所要求的设施，如安装凸耳、传感器等。7.3. 1. 1 使用任务为计算发动机寿命，应规定能指示平均任务使用情况的参数。这一要求一般只对机群中在统计上有足够数量的发动机是必需的。7.3. 1.2 零部件跟踪应规定每台发动
33、机必须连续监视的数据(如发动机转速、温度、压力、时间等)和用以转换成性能衰退和寿命消艳指标的数据。7.3. 1. 3 维修不同维修级别对发动机单元体相部件进行故障检测和隔离所必需的参数不同，因此对它们应作出规定。故障模式及影响分析、效费分析以及维修分析会提出需要将故障隔离到发动机外场可更换件、单元体或更细的层次的要求。7.3.1.4性能需规定人工采集的或自动采集的可指示整个发动机性能和性能衰退趋势的参数(主要与气路有关)。第一层次的性能参数应指示整台发动机的健康状况，可以包括换发的要求。第二HB/Z 286. 1-96 层次的性能参数可用来将工作异常的部分隔离到发动机单元体。故障隔离要求一个更
34、完整的参数表。第二层次应属扩展监视，其所需的监测参数有时也可在地面试验测取。.3.2 EMS分析和约束为了设计EMS，需要考虑现行的或计划中的飞机和发动机维修方式。EMS设计完成后应从方案上和现行的或计划中的飞机和发动机维修方案进行综合，这样可以利用一些评估方法确定EMS的成本和效益并进行权衡。应该通过分析确定需要监视哪些部件和子系统。首先分析在类似工作条件下过去曾使用过的发动机的经验和发生过的问题。故障模式和危害性分析、检测设备分析和维修经验分析等对EMS的设计是很重要的。EMS的权衡分析必须考虑约束条件。约束条件常对EMS提出边界条件而限制其使用，并且必然对设计提出限制。例如，现有的或计划
35、中的人员编制可限制发动机不同维修级可达到的技术水平，而有限的资源，如人力、设备、经费等，可限制EMS的及时应用。7.4 烛费分析对于有特定用途的发动机，按效益不同的各种EMS方案计算飞机和发动机寿命周期费用(LCC)，然后进行放费权衡分析。太复杂或太简单的EMS都不能使LCC降低(囹3)。分析准则是选择一个适宜的EMS以我得最大的投资回收。通过效费权衡分析总可得到一个能满足用户要求的最满意的EMS。效费分析的目标是要确定费用利用得十分有效的发动机监视水平和实施方法(图的。一般只有在发动机设计和研制已经完成，开始使用运行后才能获得经济效益(图5)。作效费分析应考虑两种主要的费用:a.飞机和发动机
36、的LCC;b.实施发动机监视系统后的LCC和节支。投资的回收是评价EMS的重点。为了估算投资回收，必须对EMS的人工和材料费加以确定，提出计划并进行跟踪。安全性方面的效益必须考虑，并且为了强调可以加权。其它效益，如发动机利用率和备件计划的改进也可用加权的办法加以强调。在某些情况下，对于大的机碟，占有费用无法准确知道，例如将要使用的EMS的计划费用可能比估计的飞机和发动机的占有费更精确，影响占有费用的主要开支项目可能没有估计到，例如，未知的部件寿命限制和与使用服务有关的不完善等。当进行EMS效费权衡分析时，必须考虑这些系统费用可能发生的变化并可用适当的加权系数加以补偿。7.4. 1 费用EMS的
37、寿命周期费用与飞机和发动机其它系统费用算法类似，它包括研制费、生产费和使用与保障费。7.4. 1. 1 EMS的发展费用包括设计费、试制费和鉴定费。7. 4. 1. 2 EMS的生产费用有EMS硬件，包括备件费用和地面保障及数据处理设备费。7. 4. 1. 3 EMS使用与保障费包括维修人力和器材、EMS重量引起的飞行燃油辑量的增加、EMS数据的传输与处理分析所需的人力及器材和EMS虚警造成的本不需要的发动机维修费用n12 HB/Z 286. 1-96 7.4. 2 效益用于效费分析的效益必须量化以估算和确定使用EMS后的节支。评估EMS效益应从以下各方面进行:a.计划的每飞行小时维修工时的下
38、降zb.减少地面试车而节约的燃油sC.辨认出发动机性能衰退而节约的燃油;d.确认驾驶员报告和维修工作而节省的时间;e.对指出的异常进行故障隔离所节省的时间;f.避免不必要的修理而减少备件数量:g.减少不必要的发动机和部件的拆换;h.提高发动机和单元体的利用率，节省发动机硬件;1.提供视情维修能力可减少硬件和维修费用;J.早期确定不期望的机群性能衰退;k.减少发动机二次损伤;l.飞行任务中断次数减至最少;m.预报和计划维修能力。7.5 -般性要求下面的EMS一般性要求对大多数航空燃气涡轮发动机都是适用的。7.5.1 有效性评定在研制、生产和使用过程中都要对EMS进行有效性评定。系统总有效性可用检
39、查与对比EMS对订购方建立的指标的效果来衡量。手算、计算机模拟、地面和飞行试验以及运行记录是EMS系统有效性评定的原始资料和数据。有效性指标举例如下:a.每飞行小时的维修工时;b.飞机和发动机的完好率;C.换发率;d.再次飞行出动)准备时间:e.各级维修的修理工作;f.每次修理的器材费:g.换发的问隔时间:h.发动机平均故障间隔时间;i. EMS平均故障问隔时间;j. EMS每飞行小时的维修工时。常常将有效性指标规范化并可提出EMS附加的评定指标，如完成任务的百分率等。下面定义出评定要素。用这些要素可对机载的、每次飞行后给出通过或不通过这种发动机状态指示的、EMS规定的各项监视内容进行评定(图
40、的。对其它的EMS设备和方法也可发展出类似的要素。如果EMS设有BITE，那么EMS本身就是一个被监视的系统，即检测EMS故障的成功与失败可按类似于检测发动机故障的成功与失败处理。机载的EMS设13 HB/Z 286.1-96 备评定可定义F述典型要素。7.5. 1. 1 好，正确诊断。机载EMS设备指示出发动机无偏离而且发动机可连续工作，不需进行维修即可进行下次飞行，机载EMS指示制通过。完好还包括以下两种情况:a.机组或保障人员和EMS都没有指出任何禁止下次飞行的偏离;b.机组或保障人员报告了一个机载EMS设备已列入监视内容的偏离，但监视设备没有指示任何问题。机组和保障人员报告的偏离经查明
41、是与发动机无关的并且由相应的故障查寻也没有确认。7.5.1.2 命中，正确珍断。发动机出现了偏离并且被机载EMS检测到这一偏离.机载EMS指示为不通过。命中可分为三种情况:a.单独靠机载EMS设备正确地检测到发动机的偏离，需要立即做维修工作;b.机载EMS设备与机组或保障人员同时检测到一个发动机偏离，需要做维修工作;C.机载的EMS正确判定出一个发动机偏离一般是一个超限)但问题的严重程度和持续时间经过权威人员判断并不要求立即作维修工作，这类偏离可称为预警或监视项目。7.5.1.3 漏诊，不正确诊断。尽管列入监视计划的项目已经出现了偏离。但机载EMS却指示发动机无偏离，机载EMS的状态指示为通过
42、。7.5.1.4 虚警，不正确的诊断。在没有偏离时，机载EMS不正确地指示出一个发动机偏离，机载EMS的状态指示为不通过。7.5.1.5 发动机的偏离超出监视范围。发动机已经出现偏离，但这一偏离不在机载EMS计划监视的范围之内，这时机载EMS指示发动机的状态为通过或不通过。所有诊断结果那属上述五种情况之一(图6)。每一种类型出现的次数和总飞行次数之比给出机载EMS有效性的量度。故障检测成功率如下:(虫子?命中)/总飞行次数目标接近于1漏诊/总飞行次数目标接近于0虚警/总飞行次数目标接近于0超出范围/总飞行次数目标接近于0EMS的位障检测成功率是在有效性评定期间的累计值。EMS的故障检测有效性评
43、定的结果应与预先的计算估计和试验数据比较。必须考虑EMS故障检测有效性对飞机和发动机其官有效性指标的影响。这些考虑可用于量化EMS在减少占有费用的同时对安全性和提高发动机和飞机的利用率及可靠性方面的作用。7.5.2 标识和方案控制需要将EMS的硬件和软件、数据、说明书和程序朋上标识。利用标识或代码等应能辨别相类似的但又不同的EMS组成部分和人员。建议实行对EMS硬件和软件两者的方案控制。7.5.3 发动机截面和符号发动机截面符号和术语标识符应符合航标HB-90-90规定。7.5.4 电源保护设施14 HB/Z 286. 1-96 必须要有电源中断、功率下降或电摞极向的保护。出现电惊中断应作出标
44、记。7.5.5 检测和验证EMS除对发动机进行监视外也应监视自己。必须考虑手工的、计算机辅助的或自动的EMS自检测和验证要求。建议要有EMS失放的备份计划(见7.5.8条)。7.5.6 修订改版规定机载和地面的硬件和软件都应有修订改版的规定。EMS说明书也应有修订改版规定。EMS在没有得到飞机和发动机设计、制造部门书面认可的情况下由用户修订改版则应由用户负责。改版应与EMS的标识和方案控制(见7.5.2条)规定协调一致。7.5.7 选择性必须考虑EMS有可供选择的要求。7,5.8 EMS失效的备份计划考虑EMS的失效，必须具备备份计划。为要保持发动机监视的完整性和保存发动机的使用历程，研制备份
45、计划是很重要的。要有备用的情施，包括按发动机小时计算的循环计数措施，从其它发动机获取数据或按机组记录或使用经验手工输入数据。7 , 5.9 文档要求建立手工的、计算机辅助的和自动的EMS硬件和软件文挡。发动机监视人员使用的说明书和程序应与EMS的硬件和软件文挡相符。必须备有用户手册并发送给EMS用户。用户手册应包括机载、原位和离位(远距)各类发动机监视系统的设备、计算机程序和使用人员间相互交连的说明。EMS用户手册应包括以下内容:a.引言;b.目录;C，发动机的一般性说明:d.硬件及其接口的一般性说明;e.软件及其接口的一般性说明;f.系统一般性说明。它包括用流程图表示的运行EMS所需要的人员
46、和设备及其间的组织关系，也需说明为了发动机管理、维修和监视所需的设施;g.硬件安装和运行说明，它包括供应部门提供给用户对硬件进行检测试验的说明;h.软件安装和运行说明，它也括供应部门提供给用户的软件检测试验实例、试验实例的输入和打印结果;1.输入/输出和它们的详细解释及输入/输出参数的单位;J.选择性说明，使用户了解选择EMS不同功能的方式、限制和其它特点;k.标识、方案控制和修订的规定和用户手册更新的规定;1.名词定义;m.编制EMS使用的参考文献。7.6 硬件和软件要求EMS的不同程序由手工的、计算机辅助的或自动化的硬件和软件组成以满足不同用户的HB/Z 286. 1-96 而机直的性方同
47、动如量定诸不发sh测确下元和多数不以基)而参中虑统的同于量考系展不决测应作轧扩途取。求棚顺眼阳胁时倾位能的可有范件离功限类的的硬及视有种查午S以监wmm探允M的及要件在E位境的数事制-对原环平数对控。灿的上水参S并决面面视。肌响所刷刷情脱。W能统载J参速酣功系机度的转时ip差统的足程考轮度误报刊协上满杂参涡M精件附um机应复供力E.，节软辛庄珩圳旧时叫他牛草棚阴阳峭瞅晴刷州制脚制倾恻帆阳酬的数表包度感受感的;差发工地件、参。可毒传个传管差误J变和软的化数敏和多和导误统率瞬载和医视变参做部或部部器系速机机件及监而机求感个感感感子样动民件的硬们求案动要有受单受受传电采发接硬roo要方发。源bcd巳
48、uvhi1白求化修机量来6要变维升质的?面:a.与安装环境的相容性，例如振动、温度和污染等;b.单元体成套技术以便于系统未来的更换;C.使用寿命和可靠性;d.空间和重量Ee.服从可使用的标准和规范;.与其它飞机、发动机和地面系统在结构上的相容性;g.台架上自动试车的能力;n. BJTE。7. 6. 1. 1 机载设备对装ilJ飞机上的EMS设备要求如下:a.信号精度、重复性和分辨率;b.安装后希望不需再校准;C.环境兼容性和维修性:d.数据源的完整性，如自飞机或发动机数据源提取EMS数据不应减弱数据源信号。7. 6. 1. 1. 1 对数据传输有如下要求:a.多路信号传输与可使用的规范协调一致
49、，如GJB289-87和HB6096-86; b.电磁干扰和放电干扰的保护;C.与电源线和敏感的数据导线的隔离;HB/Z 286.1- 96 d.利用标准数据格式;e.安装的环境，如振动、污染、温度和压力;f.屏蔽、接地和阻抗匹配:g.获得高质量信号和最小导线损失。7.6. 1. 1.2 数据采集应考虑以下问题:a.输入和输出:b.线路绝缘;C.对多信号输入类型的信号调节zd.信号采样和转换到适当的格式:e.对不同数据具有不同采样速率的能力if.信号精度、重复性和分辨率。7.6.1.1.3 数据处理应考虑以下问题:a.存贮和处理能力以及速度和格式与EMS算法及软件程序的相容性;b.断电、功率下降和极性相反的保护，以及数据总线上断电的标志:C.使用中数据的保密;d.数据精度要求，如8位或16位。7.6.1.1.4 数据输出和存贮建议用以下一个或一个以上的方法显示EMS的机载记录和处理结果。7.6.1.1.4.1 机载至地面的数据连接应考虑数据格式、数据传输速率、数据存贮能力和信号缓冲。7.6.1. 1. 4.2 视觉告警可用荧光屏、发光
