空天创新技术论坛｜青年科学家胡杨：给飞机请个“医生”，飞机预测与健康管理！

中经报道10月10日讯（ 孟彦 王文慧）“未来的航空装备需要什么样的使用保障模式？如何在确保装备可用、好用的前提下，尽量降低使用维护成本，实现降本增效，提高航空装备的使用效益？”

这是10月10日在成都举行的“面向2050的空天创新技术青年科学家论坛”上，科协青年人才托举工程入选者，北京复杂航空系统仿真重点实验室工程师胡杨提出的思考。

（胡杨 北京复杂航空系统仿真实验室工程师，从事航空装备综合保障/预测与健康管理技术研究）

问：请您给介绍一下目前国内外航空装备遇到哪些问题，好吗？

胡杨：其实航空装备面临的技术问题很多，但我认为代航空装备普遍面临的难题之一是“买得起，用不起，不好用，不可用”，即使是综合技术实力最强的美国空军也不例外。

问：这些问题有多严重呢？

胡杨：据公开的数据显示，在2011-2019年，美军46型军用飞机中仅有3型飞机的可执行任务率（飞机能执行任意一种飞行任务的时间占全部使用时间的比例，是衡量飞机保障能力的重要指标）能达标。

为提升飞机的可执行任务率，为避免因意外故障、使用不当、维修时间长等带来的任务失败、飞机损坏或停飞，各国军方投入了大量的资源在航空装备的使用保障和维修上。

据不完全统计，在军事航空领域中，使用与维修保障费用占航空装备全寿命周期费用的比例高达20-40%，且费用随着使用年限的增长而增长，每年平均有5%左右的增幅。　

问：正因为如此，您才提出“给飞机请个医生”吗？

胡杨：这已经是业内的高度共识了。为解决“买得起，用不起，不好用，不可用”的问题，预测与健康管理（Prognostics and Health Management，PHM），应运而生，它的主要功能是利用传感监测系统提供的性能、控制、运行等各个方面的原始数据信息，来感知装备的健康状况，识别和诊断装备的性能退化或故障类型，预测装备的剩余使用寿命并据此做出装备运行保障决策，优化装备维修保障工作，因此被形象地比喻为“装备医生”。 放眼国际，航空装备一直是PHM的重要应用领域，目前PHM已经被美欧等航空发达国家公认为解决新一代军用飞机运行保障问题的核心技术之一，并将其作为采购武器系统的一项必备要求。

问：请您介绍一下PHM对提高航空装备的战斗力有哪些贡献吧。

胡杨：PHM对航空装备战斗力的贡献主要提现在提升其保障能力上，主要有三点：一是“感知”，能通过分析监测数据，实现对航空装备健康状态的“透明化”掌控；二是“快速”，依托自动化、智能化的故障诊断技术，能够对装备发生的各类故障或异常进行快稳准地识别与定位，有效缩短外场故障排查的时间；三是“优化”，根据装备动态变化的任务需求、飞机的健康状态以及各类维修保障设施与资源的可用情况，实时做出任务分配、维修实施和资源调度等保障行动决策，以保证飞机在一定时间内具有良好的任务执行能力，并显著降低保障成本。

同时，PHM目前也面临诸多技术挑战，例如：如何对结构、机电等不易安装传感器的系统的实施监测，并满足可靠性、能耗和数据传输的要求；如何打通融合来自机上监控、地面维护、备件资源等多源数据，实现以“上帝视角”对机群健康状态进行全知掌控；如何充分利用PHM输出的信息形成自动化的“端到端”的保障决策指令，真正降低一线维护人员的工作负担等。

问：您认为未来PHM技术会给航空装备带来什么样的变化？

胡杨：虽然PHM技术尚未完全成熟，但已经在很多航空装备上应用并收获了初步的效益。与此同时，新传感器、新材料、大数据与人工智能等技术的发展，对攻克当前PHM面临的技术难题提供了有力支撑。未来PHM在航空装备的普遍应用将全面革新了传统的以“修”为主的保障模式，从底层优化飞机使用保障的各个环节，实现了航空装备的“飞”“修”“储”“供”一体化管理，可大幅提高装备的战斗力与综合使用保障效益，这对于机群规模庞大的中国空军有巨大的军事与经济价值。