无线传感器提升航空发动机的监测能力

 不断增长的大数据处理能力正在与另一个不太知名的趋势——传感器的发展相结合，并使得飞机预测性维护成为现实：传感器的使用越来越多，而且成本相对越来越低，传感器也变得越来越智能化。随着传感器数量的增加或更多的使用它们，运营商和制造商更好地监测和了解许多飞机和航空发动机的状态，现在无线传感器的出现正在创造出一系列新的可能性。

首先，维护部门的经理已经发现，测量和软件解决方案的综合增强正在使飞机更加智能化。根据普惠加拿大公司诊断和健康管理项目经理Bjorn Stickling表示：“我们看到新的传感器数量正在增加，同时产品也在不断降价。”

同时，UTC航空航天系统(UTAS)智能系统高级研究员Thomas Wiegele表示，材料和零件的发展使得现代传感器的价格不断下降。从产品的整个生命周期来看，传感器成本不仅包括购买，还包括安装和维护。

巴西航空工业公司服务和支持副总裁Johann Bordais指出，传感器的可靠性改进也在显著的降低了这些成本。

但是ATR公司推进系统负责人Fabien Darsonval表示，他还没有看到传感器变得越来越不贵。大多数用户认为，传感器变得越来越便宜的趋势并不十分明显。Wiegele表示：“通过增加软件，计算能力和连接功能，传感器正变得更加智能化，这些功能为飞机和航空发动机的智能化提供了极大的价值，但并非没有增加成本。”换句话说，制造商面临两个选择，更低的价格或者更高的钱买更多的服务。

Stickling也认为：“价格仍然是小型飞机的挑战。”

传统的有线传感器主要用于控制和故障监测，现在他们越来越多地被采用在其它系统上，如综合健康管理系统。例如，巴航工程公司正在开发一种基于计划维修的结构健康监测(S-SHM)解决方案。Bordais说：“它可以通过简单快速的自动评估飞机的结构状况，来代替复杂和耗时的检查。我们的S-SHM解决方案已经应用在了一位客户的E-Jets飞机上进行飞行。”

ATR和英国麦吉特(Meggitt)传感系统公司正在研发螺旋桨平衡趋势系统。该系统能连续监测螺旋桨的振动，这样运营商可以更频繁的自动收到报告，而不必经常进行地面测试。ATR公司的Darsonval表示，由于该系统能够提前警示运营商，消除螺旋桨不平衡对发动机配件的影响，这相当于提高了可靠性，降低了维护成本。

普惠加拿大公司也正在研发类似的系统。Stickling说：“我们预计6月份将批量应用在ATR飞机上，我们刚刚在庞巴迪Q400飞机上安装了第一个系统，这将使得航空公司将螺旋桨平衡维护活动纳入“视情”模式，真正实现维修维护的优化。”

而传感器的下一步是无线通信，这肯定是一个影响深远的技术。2年来，ATR飞机一直在使用无线传感器进行飞行测试。发动机数据集中在机舱级别，然后发送到中央系统中，飞行测试中获得的经验可用于认证飞机能力的扩展。

UTAS的Wiegele表示：“我们预计非安全相关系统将成为无线传感器的首选应用。”比如空调系统，下一步可能是“烟雾探测器，应急照明，客舱压力感测，发动机测量和最终飞行控制致动系统”。

当前通过民用航空认证的无线传感器具有更高的内存容量，更好的无线卸载能力和更长的电池寿命。因此，尽管灵敏度和频率方面不如有线传感器，但它们可以记录更多的高质量数据。

巴航工程公司的Bordais则现对保守。他说：“只有无线传感器的抗干扰有所改善，才能创造出新的实施可能性。” 2015年世界无线电通信大会同意了无线电信内部通信(WAIC)的频谱，标准化机构RTCA和Eurocae的目标是在2019年上半年为WAIC发布最低业务绩效标准。

无线传感器的潜在优势是巨大的。第一是在设计重量，对于一架大型飞机来说，有11000-13,000磅的布线，该技术可能意味着减重高达3300-4,000磅。

对于维护人员来说，滑油状态监测可以检测诸如金属屑等问题，而无线技术可以提供对飞机上一些难以到达的位置的测量，比如旋转元件，也可以进行临时安装。

普惠加拿大公司也正在探索新的传感器技术，以监测发动机和机舱以及滑油系统的一系列参数：包括振动、温度和压力数据。但这些无线传感器的布置主要是基于维护目的，并且它的可靠性不会影响发动机的控制和可用性。

Stickling表示：“发动机控制系统中仍然存在大量尚未开发的信息，因为我们作为制造商有能力利用分析技术，这将有助于改进主动，预防和状态维护。”他认为，现在数据量的分析能力已经有很大的提高。

但是随着传感器数量、数据传输能力和在飞机上的存储能力的大幅增加，新的挑战也在不断出现。一方面硬件能力有了很大的提高，同时软件上，模式识别和并行计算也被应用了进来。

ATR飞机公司担心数据所有权和利用率可能会在航空运营商和服务供应商之间产生争议，特别是航空发动机制造商，这将阻碍无线传感器在飞机和航空发动机上的发展。