機載維護系統(OMS)

聲明:本文結合工作介紹傳統的機載維護系統(OMS)以及一些新的OMS特點和不同。


簡介

機載維護系統(Onboard Maintenance System, OMS)的主要功能是接收飛機機組告警系統的告警信息(CAS消息等)和其他系統計算機內置自檢模塊(BITE)記錄的故障數據,利用中央維護計算機或者中央維護功能軟件將二者關聯生成維護報告。維護人員通過維護報告查詢手冊確定故障源,但是飛機最終是否可以投入運行一般根據CAS消息和MMECL確定。同時,OMS還為維護人員提供開展地面測試,數據加載,查看構型,監控飛機狀態等功能。

機載維護系統主要分為三個部分:

  • 中央維護系統(Centel Maintenance System, CMS)
  • 飛機狀態監控系統(Aircraft Condition Monitoring System, ACMS)
  • 數據加載系統(Data Load System, DLS)

中央維護系統

中央維護系統的功能

中央維護系統(Central Maintenance System, CMS)的核心部件是中央維護計算機(Central Maintenace Computer, CMC),負責系統的正常工作,連接著機載維護系統的輸入和輸出設備及顯示器。當飛機系統出現故障並且產生駕駛艙效應(Flight Deck Effect, FDE)時,系統計算機內置自檢設備(Built-In Test Equipment, BITE)存儲的故障信息和中央警告系統觸發的警告信息(CAS消息等)都將發送給中央維護系統,中央維護計算機將故障信息與警告信息關聯在一起,生成維護報告。維護人員參考維護報告查詢手冊進行系統的測試找到故障原因。

當現代飛機故障時,維護人員隻需要使用中央維護系統(CMS)就可以簡單高效的找到真正故障源,快速排除機組人員反饋的故障。CMS還可以存儲飛機系統的構型信息,包括飛機系統部件的安裝件號、序號、部件中安裝軟件的版本號等數據。

CMS的部件

中央維護系統的組成

中央維護系統包括:

  1. 1或2部中央維護計算機(CMC)或位於航空電子設備艙中的CMC電子模塊
  2. 駕駛艙中2或3個多功能控制和顯示組件(MCDU),作為維護人員和CMS系統之間的主接口
  3. 駕駛艙中的打印機,用於打印相關的維修報告和故障報告以及測試結果
  4. 空地數據通訊系統(ACARS系統),用於將警告和故障信息發送到地面主控制中心
  5. 飛機系統電子計算機內置自檢模塊(BITE),用於向CMS系統提供故障分析和測試信息

飛機維護系統駕駛艙部件識別

中央維護系統的工作原理

BITE(內置自檢設備)的介紹

CMS系統與飛機各個系統進行交聯,飛機系統主要由航線可更換件(Line Replaceable Unit)組成。LRU包括數字計算機、控制面板、傳感器、作動筒和監控器等,除計算機外,所有其他部件通過BITE模塊來進行管理和監控。BITE模塊是飛機系統計算機內部的一個獨立模塊,它與計算機的其它操作部件完全無關。

BITE原理圖

BITE模塊具有兩個功能:

  • 第一個功能是故障的檢測和存儲:

在系統正常運行期間來檢測發生的實時故障,識別故障的可能原因,然後存儲到BITE模塊的非易失存儲器(Non Volatile Memory, NVM)中,並同時將其發送給中央維護計算機(CMC)。

  • 第二個功能是執行測試。

BITE的測試分為自動和人工兩種。

  • 自動測試包括上電測試和循環測試。上電測試是當計算機獲得電源時,BITE自動進行系統的上電自檢(Power-up BIT, PBIT),來測試系統的完整性;循環測試(Continuous BIT, CBIT)是BITE在飛機系統工作過程中持續監控系統的工作情況,它不會影響或中斷飛機系統的正常工作以及操作。
  • 人工測試(Initated Test)包括系統的功能測試(Functional Test)、操作測試(Operational Test)和更為復雜的專項測試。這些測試需要維護人員在多功能控制顯示組件中通過CMC人工啟動,測試結束後BITE會將測試結果發送到CMC。

中央維護系統的操作模式

  • 正常(NORMAL)模式或報告(REPORTING)模式

在空中或者地面工作,CMC自動掃描所有交聯的系統,記錄每個系統計算機內置自檢設備(BITE)發送的信息進行相關處理,產生相應報告;它還記錄從電子中央監控系統發送的警告信息。

  • 交互(INTERACTIVE) 模式

交互模式隻能在地面選擇,維護人員通過中央維護計算機實現地面測試和排除故障。通過CMC的人機交互接口MCDU選擇飛機系統,進入系統的報告和測試菜單,CMS進入交互模式進行相應系統的測試,測試結果發給CMC進行讀取或者打印。維護人員還可以在MCDU 上查看系統的其他維護報告(如上一航段報告,歷史報告等)。

CMC交互模式

數據加載系統

數據加載系統的功能

數據加載系統定義為機載計算機和地面數據處理站的接口,它有兩大功能:加載功能和下載功能。

  • 加載功能用來更新數據庫(如飛行管理系統的導航數據庫)或升級計算機的操作軟件;
  • 下載功能用來把系統操作數據和維護數據下載到飛機以外的存儲器上(如U盤,維護筆記本電腦的硬盤等)。

數據加載系統常用的協議式ARINC 615和ARINC 615A,前者常見於傳統ARINC 429設備,後者常見於ARINC664設備。

數據加載系統的組成

數據加載系統主要由數據加載選擇器或者選擇面板、機載加載機(或者便攜式加載計算機)和數據加載路由器組成。

  • 數據加載選擇器或者選擇面板用來選擇需要安裝數據的目標計算機;
  • 機載加載機(或者便攜式加載計算機)用來存儲或讀取要加載的數據;
  • 加載路由器是加載機和計算機之間的接口,用於提供輸入/輸出數據。

數據加載系統組成便攜式加載計算機

飛機狀態監控系統

飛機狀態監控系統的功能

飛機狀態監控系統(Aircraft Condition Monitoring System, ACMS)能夠獲取並處理飛機的狀態系統,一是能夠幫助維護人員查閱更加豐富的狀態數據,從而幫助故障定位和排除,二是能夠給地面提供更多的狀態數據(相較於QAR),從而幫助航空公司開展性能監測、趨勢監測等活動,深入挖掘這些數據一定程度上能夠給航空公司帶來一定的收益。

飛機狀態監控系統可以將數據以一些方式(例如,ACARS報文等)實時傳輸至地面,通過特定的系統(例如,空客公司的Airman,波音的AHM等)可以查看,下載以及分析等,當然,各大航空公司也會搭建屬於自己的分析監控系統。

波音的AHM案例

新一代飛機的中央維護系統

部件和數據傳輸方式的變化

新一代飛機中央維護系統的部件變化是不再有獨立的中央維護計算機。隨著航空電子技術的發展,以軟件代替硬件成為瞭一種趨勢,中央維護功能模塊(軟件)取代傳統的中央維護計算機成為機載維護系統的核心。新一代飛機上安裝有航線可更換模塊(LRM),LRM內加載瞭多種軟件,每種軟件可以模擬一臺傳統計算機來進行運算,一個LRM就綜合瞭數臺傳統計算機的功能,這樣省去瞭眾多的傳統計算機,大大減輕瞭飛機的重量。 新一代飛機中央維護系統數據傳輸方式的變化是飛機計算機的BITE數據通過特定的網絡接口模塊(NIM)傳輸到飛機的局域網中,中央維護功能軟件模塊在局域網中接收數據實現數據共享。飛機公共核心系統或者電子全傳輸交換式以太網技術的發展,中央維護功能軟件模塊和其他功能軟件共享公用的存儲數據,通過數據下載系統與地面維護中心傳輸數據,通過綜合顯示系統顯示數據。航空電子系統模塊綜合化使得機載維護系統在數據綜合處理能力、顯示和控制方面得到瞭進一步發展。

新一代飛機中央維護系統的數據交聯

維護方式的變化

新型飛機的中央維護系統與傳統飛機相比維護方式發生瞭較大變化,尤其是飛機故障處理方面,全面采用計算機故障診斷和排故程序化的方式。飛機故障信息的收集、處理,故障隔離和修理,故障排除後的測試以及電子記錄本的簽署,均可采用機載顯示系統來進行,也可通過有線或者機載局域網無線連接的方式使用維護筆記本來進行,極大地節省排除故障的時間,提高瞭工作效率。

電子查詢系統

新型飛機上安裝有機載電腦,機載電腦裡預裝瞭電子飛機包(Electronic Flight Bag, EFB),EFB不但包含瞭與機組人員有關的一些技術文件,如飛行機組操作手冊(Flight Crew Operating Manual, FCOM),最低設備放行清單(Minimum Equipment List, MEL)等,也包含與維護人員有關的維護應用程序和軟件加載等功能。 機組人員也可以通過駕駛艙中正副駕駛滑動臺上的鍵盤在EFB技術文件專用顯示器上讀取飛行和維護的技術文件。為瞭維護的便捷性,飛機上還安裝瞭機載維護終端(Onboard Maintenance Terminal, OMT),它將維護應用軟件和飛機維修手冊相互關聯,使維護人員可以在飛機上直接查詢飛機的維修手冊。

電子查詢系統部件

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