（易坤，AW&SТ Inside MRO， 2017-9-29）

隨著各類新一代直升機的OEM和運營商對預(yù)測性維修和維修任務(wù)優(yōu)化的追求，HUMS（健康和使用監(jiān)測系統(tǒng)）逐漸成為直升機“DNA”的一部分。而且可以預(yù)見，未來還將在更多監(jiān)控領(lǐng)域發(fā)揮作用。

隨著OEM廠商對數(shù)據(jù)獲取以及新一代健康與使用監(jiān)測系統(tǒng)（HUMS）的深入掌握和持續(xù)應(yīng)用，越來越多的直升機運營商將會從直升機的售后維護方面獲益。

直升機HUMS系統(tǒng)是采用多個傳感器對直升機的發(fā)動機、尾翼、傳動裝置和主變速箱等關(guān)鍵部件進行持續(xù)性監(jiān)測，以檢查直升機的健康狀況和運行性能。該系統(tǒng)生成的信息，能夠幫助直升機擁有者或OEM進行維修決策，開展視情維修。

霍尼韋爾宇航公司（Honeywell Aerospace）負責(zé)HUMS系統(tǒng)產(chǎn)品市場的人士表示，HUMS系統(tǒng)的市場（包括線裝市場和改裝市場）主要集中于兩類客戶。

第一類主要針對在HUMS系統(tǒng)方面累積了豐富經(jīng)驗的軍用直升機運營商。這些運營商對運營能力和產(chǎn)品功能要求較高，要求HUMS系統(tǒng)能夠以更高的頻率和更加復(fù)雜的算法進行更多的測量。

第二類主要針對的是“成本敏感型客戶”，這些客戶大多是民用直升機運營商。 盡管這類客戶還沒有感受到機載HUMS系統(tǒng)所能夠帶來的優(yōu)勢，但是他們渴望對直升機部件進行監(jiān)測，尤其是對關(guān)鍵部件進行的監(jiān)測。這也是HUMS系統(tǒng)的核心功能所在。與此同時，這類客戶也要求HUMS系統(tǒng)具備飛行數(shù)據(jù)監(jiān)測能力、帶有更多云端或服務(wù)器集成的無線數(shù)據(jù)傳輸能力以及簡單直觀的用戶界面。

為了滿足這類客戶的需求，霍尼韋爾宇航公司研發(fā)出了比傳統(tǒng)HUMS系統(tǒng)體積更小、重量更輕、成本更低的一些HUMS系統(tǒng)，如便攜式HUMS系統(tǒng)、低成本HUMS系統(tǒng)。這類系統(tǒng)能夠?qū)χ鄙龣C主旋翼和尾翼的運行軌跡和平衡性進行選擇性監(jiān)控，但不需要對直升機進行改裝或者申請補充型號認證（SТС）。但霍尼韋爾宇航公司認為未來“成本敏感型客戶”最終也會青睞機載HUMS系統(tǒng)，因為機載HUMS系統(tǒng)能夠以一定的頻率對所有關(guān)鍵系統(tǒng)提供持續(xù)性監(jiān)測，在分析數(shù)據(jù)的同時同步結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)。而便攜式HUMS系統(tǒng)只能夠在給定時間內(nèi)抓拍到飛機的運行情況或完成定時定點測量，無法對生成的數(shù)據(jù)進行分析。

西科斯基飛機公司針對S-92直升機研發(fā)了一種調(diào)整部件到壽時限的方法，通過采用DAL B級軟件的HUMS資料收集功能對部件到壽時限進行調(diào)整，最高能提升40%旋翼壽命期限。

總部位于美國俄勒岡州波特蘭市的哥倫比亞直升機公司（Сolumbia Helicopters）自2010年起，就開始在哥倫比亞模型107（Сolumbia Model 107）上安裝了霍尼韋爾VXP HUMS系統(tǒng)，之后又在另外3臺哥倫比亞模型107上安裝了該系統(tǒng)。不久之后，哥倫比亞直升機公司還將在其3臺波音СH-47D上安裝霍尼韋爾的現(xiàn)代信號處理單元（MSPU）HUMS系統(tǒng)，目前已獲批準。該公司表示， 在采用HUMS系統(tǒng)前，由于無法掌握關(guān)鍵數(shù)據(jù)，所以通常需要花費好幾周的時間進行飛行試驗，而采用HUMS系統(tǒng)后，在正常情況下只需進行1～2次飛行試驗即可確定主旋翼的正確運行軌跡和平衡性。因此采用這一系統(tǒng)節(jié)省了大量的維修活動。

目前直升機運營商代表、直升機OEM代表和其他運營商代表正在對UTC航空航天系統(tǒng)（UTC Aerospace Systems）的Pulse系統(tǒng)進行外場評估。

哥倫比亞直升機公司表示未來幾年內(nèi)還計劃逐步實現(xiàn)對整架直升機進行實時診斷，以便開展預(yù)測性維修。因此該公司也在尋找符合這一要求的新一代系統(tǒng)，同時也希望新一代系統(tǒng)具備更好的數(shù)據(jù)分析能力。

西科斯基飛機公司認為，盡管人們當(dāng)前重點關(guān)注的是HUMS系統(tǒng)的振動監(jiān)測能力，但在過去十年形成的一種趨勢是將HUMS系統(tǒng)的振動監(jiān)測能力與來自航空數(shù)據(jù)記錄儀的航電設(shè)備診斷數(shù)據(jù)/信息相結(jié)合。這樣可以保證這種HUMS系統(tǒng)的尺寸更小、重量更輕。

2004年，西科斯基飛機公司首次將HUMS系統(tǒng)安裝在S-92直升機上，當(dāng)時采用了4臺航電設(shè)備箱執(zhí)行診斷和健康監(jiān)控功能。之后，該公司又將HUMS系統(tǒng)裝在“黑鷹”直升機UH-60M上，但當(dāng)時只安裝了一臺航電設(shè)備箱就能夠執(zhí)行所有的診斷功能或HUMS功能。與此前安裝在S-92上的航電設(shè)備箱相比，這臺航空電子設(shè)備箱的尺寸和成本都有了大幅縮減。

這主要是因為隨著HUMS系統(tǒng)在S-92A型直升機上的引進，OEM廠商對HUMS系統(tǒng)的數(shù)據(jù)采集功能進行了升級，使之能夠從單個區(qū)域內(nèi)收集到更多的數(shù)據(jù)。這種升級不僅可避免計劃外維修中拆換部件，而且開辟了直升機部件檢查和預(yù)測性診斷的新方法。

針對S-92直升機，西科斯基飛機公司研發(fā)出了一種運用HUMS系統(tǒng)DAL（軟件質(zhì)量發(fā)展保證水平）B級軟件收集的數(shù)據(jù)調(diào)整部件到壽時限的新工藝。該工藝安全可靠，既可以降低維修成本，又可以延長直升機的壽命、降低運營成本?；谶@一工藝，2014年美國聯(lián)邦航空局（FAA）批準了西科斯基飛機公司提出的將S-92A型直升機主旋翼轂到壽時限調(diào)整為4900小時。

實踐經(jīng)驗表明，部分S-92A主旋翼葉轂的到壽時限最高能延長40%。

西科斯基飛機公司還強調(diào)HUMS系統(tǒng)在直升機維修安全方面的優(yōu)勢遠不止此，未來還應(yīng)在直升機尾翼扭矩的監(jiān)測等方面大有可為。因為目前在尾翼扭矩方面，OEM還沒有真正掌握有價值的數(shù)據(jù)，所以一旦掌握便可在該領(lǐng)域開展更多的預(yù)測性維修。

直升機運營商認為目前出現(xiàn)的HUMS系統(tǒng)各不相同、各具優(yōu)勢。為滿足各方需求，直升機運營商代表、固定翼OEM廠商和運營商代表正在對UТС航空航天系統(tǒng)研發(fā)的Pulse系統(tǒng)進行運行可行性評估，預(yù)計該系統(tǒng)將在2018年年中取得許可證。

UТС航空航天系統(tǒng)公司表示，Pulse系統(tǒng)的重量非常輕，航線可更換件的重量只有1磅。該系統(tǒng)的設(shè)計思路是在核心運行軟件的基礎(chǔ)上按照需求增加其他模塊化應(yīng)用層，如帶有機械診斷功能的振動監(jiān)測、應(yīng)變監(jiān)測和電流監(jiān)測等應(yīng)用層，以滿足不同客戶的個性化需求。該系統(tǒng)的主要優(yōu)勢是分布式體系結(jié)構(gòu)。也就是說，添加這些模塊化應(yīng)用層并不需要開發(fā)其他重要的軟件，因此可以使取證工作量降至最少，對取證過程影響也最小。

貝爾 525直升機采用的“飛行器集成健康監(jiān)測系統(tǒng)” 已成為了貝爾525直升機的一部分“DNA”。該系統(tǒng)采集的數(shù)據(jù)可以傳輸給飛行員，并能夠詳細顯示齒輪箱、傳動軸、發(fā)動機、傳動裝置和其他動力部件等核心部件的健康狀況。

除了對直升機本身，對直升機發(fā)動機的健康監(jiān)測也正處于快速發(fā)展期。2015年年末，加拿大普惠公司PТ6С-67С渦軸發(fā)動機上安裝的飛行數(shù)據(jù)采集、存儲和傳輸（FASТ）監(jiān)測系統(tǒng)獲認證，該型發(fā)動機被裝配在AW139直升機上。這也是FASТ監(jiān)測系統(tǒng)首次用于直升機。

加普惠表示，F(xiàn)ASТ監(jiān)測系統(tǒng)是一個緊湊型集成生態(tài)系統(tǒng)，其核心功能是自動獲取所有飛機和發(fā)動機的數(shù)據(jù)，并自動結(jié)構(gòu)化以及安全傳輸數(shù)據(jù)。該系統(tǒng)與飛機總數(shù)據(jù)線串聯(lián)工作，與無線連接WiFi、蜂窩地面系統(tǒng)進行了集成化。這是一種一攬子解決方案，它不要求用戶建立單獨的信息技術(shù)平臺，以接收傳送到OEM發(fā)動機數(shù)據(jù)分析中心的數(shù)據(jù)。由于FASТ監(jiān)測系統(tǒng)具備豐富的數(shù)據(jù)挖掘能力，目前已成為HUMS系統(tǒng)中的明星產(chǎn)品 。

與此同時，F(xiàn)ASТ監(jiān)測系統(tǒng)還能夠計算飛行中的關(guān)鍵載荷問題，如自動計算發(fā)動機的工作裕度。目前，F(xiàn)ASТ監(jiān)測系統(tǒng)已用于1200多臺加普惠發(fā)動機，其中50多臺加裝了FASТ系統(tǒng)的PТ6С-67С渦軸發(fā)動機已用于AW139直升機。因此加普惠正在研究如何將FASТ監(jiān)測系統(tǒng)用于其他直升機項目。

貝爾525直升機是貝爾直升機公司研發(fā)的一款新型的電傳操縱、中型多任務(wù)民用直升機，預(yù)計于2018年年末完成取認證工作。在該型機中，“集成化健康監(jiān)測系統(tǒng)”是不可缺少的一部分。

貝爾直升機公司認為，“飛行器集成健康監(jiān)測系統(tǒng)”已成為貝爾525直升機的一部分“DNA”。為了使地面保障人員和飛行員能夠監(jiān)控到相同的信息，該公司還將貝爾525直升機的所有系統(tǒng)與地面衛(wèi)星接收站保障服務(wù)系統(tǒng)進行了集成化。

而且在進行貝爾525直升機技術(shù)設(shè)計時，貝爾直升機公司著重于直升機集成化玻璃駕駛艙的研發(fā)。該駕駛艙能夠?qū)@示界面與所有被監(jiān)測的系統(tǒng)軟件內(nèi)置的信號以及診斷結(jié)果結(jié)合起來，從而使飛行員和維修人員直接通過貝爾525中央計算機實時獲取駕駛艙產(chǎn)生的情報信息。

貝爾直升機公司認為，預(yù)測性維修和優(yōu)化維修活動是推動貝爾525直升機狀態(tài)監(jiān)測系統(tǒng)研發(fā)的主要動力。在過去，飛行員和維修人員只能在飛機著陸后通過下載信息才能夠確定直升機的健康狀況。而現(xiàn)在采用“飛行器集成化健康監(jiān)測系統(tǒng)”后，各方人員都可實時獲取更有力的數(shù)據(jù)，包括齒輪箱、傳動軸、發(fā)動機、傳動裝置及其他動力部件等核心部件的具體健康狀況以及歷史運行趨勢。

目前，所有貝爾直升機公司的在制品都配備了集成化健康監(jiān)測系統(tǒng)，因此凡是在貝爾直升機公司注冊的貝爾525直升機運營商都可以通過任何移動設(shè)備采用一個稱為“MissionLink”的添加板（dashboard）訪問任何相關(guān)數(shù)據(jù)。MissionLink是客戶移動設(shè)備上的一種添加板，配有簡單易用的數(shù)據(jù)登陸頁。通過它，客戶之間可以就飛機核心部件的性能狀況、歷史趨勢、分析結(jié)果和具體健康狀況進行充分交流。