CN104344882B - 一种飞机抖动检测系统及方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种飞机抖动检测系统及方法。飞机抖动检测系统，包括：抖动探测装置，其探测飞机在俯仰和偏航的加速度；数据获取装置，其获取所述抖动探测装置所探测的两个方向上的加速度；以及抖动确定装置，根据所述数据获取装置所获取的两个方向上的加速度，提取抖动的频谱和能量信息，并判断飞机是否发生了抖动。

Description

一种飞机抖动检测系统及方法
技术领域
本发明涉及一种机载系统及方法，特别地，涉及一种飞机抖动检测系统及方法。
背景技术
在爬升或巡航阶段，由于飞机的机舱门、机腹下面的盖板、飞机的副翼和襟翼、起落架的舱门、以及飞行舵面等部件产生的自由行程会导致这些部件的一部分随气流产生不正常的摆动，使得飞机因气动力的作用而发生抖动。飞机的抖动在驾驶舱和机尾的感觉尤为明显。虽然这类抖动不会对飞行安全造成影响，但是会极大的影响机组的驾驶和旅客的乘坐舒适度。机组会因为飞机抖动无法集中注意力完成驾驶和服务工作，而旅客会因为飞机抖动而产生烦躁和不安。
现有技术中，判断飞机抖动主要依赖机组人员根据个人感受的报告。但是，因为报告中个人感受经常不准确，所以有时会出现实际上并没有故障发生或者由于无法确认由抖动源而需要对飞机进行全面检查。这种检查工作量大，且实施困难。为了避免此事件发生，维修工程部门会把部分部件的维修间隔缩短，从而导致维修成本的大量增加。
发明内容
针对上述现有技术中存在的技术问题，根据本发明的一个方面，提出一种飞机抖动检测系统，包括：抖动探测装置，其探测飞机在俯仰和偏航的加速度；数据获取装置，其获取所述抖动探测装置所探测的两个方向上的加速度；以及抖动确定装置，根据所述数据获取装置所获取的两个方向上的加速度，提取抖动的频谱和能量信息，并判断飞机是否发生了抖动。
如上所述的系统，进一步包括：模式比较装置，其根据飞机抖动的频率和方向信息，与已知抖动源引起的抖动比较，估计出现抖动的部件。
如上所述的系统，其中，抖动探测装置包括飞机的惯导计算机、惯导平台或者带有三轴重力加速度传感器的加速度计。
如上所述的系统，其中，所述数据获取装置包括飞机的DMU、QAR或FDR，或者高频采样的独立硬件装置。
如上所述的系统，进一步包括报文生成装置和通信装置，所述报文生成装置根据所述数据获取装置获取的飞机两个方向上的加速度数据，生成抖动数据报文；所述通信装置通过空地数据链将所述抖动报文传输到地面上的所述抖动确定装置。
如上所述的系统，进一步包括抖动记录启动装置。
如上所述的系统，其中所述抖动探测装置、数据获取装置或者报文生成装置，在飞机爬升或者巡航阶段起始抖动探测。
如上所述的系统，其中在爬升开始的同时或者爬升开始大约10秒或者20秒后，所述抖动探测装置、数据获取装置或者报文生成装置起始抖动探测；或者在飞机以大于260节的航速爬升时，所述抖动探测装置、数据获取装置或者报文生成装置起始抖动探测；或者，在飞机处于巡航稳态后或在飞机处于巡航稳态大约40秒后，所述抖动探测装置、数据获取装置或者报文生成装置起始抖动探测。
如上所述的系统，其中所述抖动确定装置，根据所述数据获取装置所获取的一定时间的两个方向上的加速度，确定抖动的频谱和能量信息。
如上所述的系统，其中所述抖动确定装置通过傅里叶变换，所述一定时间的飞机在俯仰和偏航两个方向上的加速度数据进行处理，获取抖动的频谱分布。
如上所述的系统，其中所述抖动确定装置通过平滑伪Wigner-ville分布和/或小波变换，对所述一定时间的飞机在俯仰和偏航两个方向上的加速度数据进行处理，获取抖动能量分布。
如上所述的系统，其中所述抖动确定装置在抖动能量超过预设阈值时，确认发生抖动。
如上所述的系统，其中所述预设阈值为抖动的能量密度大于150分贝，且傅里叶变换后的幅值大于0.0003平方米/秒。
如上所述的系统，其中所述模式比较装置结合抖动的位置信息，判断抖动的来源。
根据本发明的另一个方面，提出一种飞机抖动检测方法，包括：探测飞机在俯仰和偏航的加速度；获取所述抖动探测装置所探测的两个方向上的加速度；以及根据所述数据获取装置所获取的两个方向上的加速度，提取抖动的频谱和能量信息，并判断飞机是否发生了抖动。
如上所述的方法，进一步包括根据飞机抖动的频率和方向信息，与已知抖动源引起的抖动比较，估计出现抖动的部件。
如上所述的方法，进一步包括根据所述数据获取装置获取的飞机两个方向上的加速度数据，生成抖动数据报文。
如上所述的方法，进一步包括通过空地数据链将所述抖动报文传输到地面。
如上所述的方法，进一步包括在飞机爬升或者巡航阶段起始抖动探测。
如上所述的方法，其中在爬升开始的同时或者爬升开始大约10秒或者20秒后，起始抖动探测；或者，在飞机以大于260节的航速爬升时，起始抖动探测；或者，在飞机处于巡航稳态后或在飞机处于巡航稳态大约40秒后，起始抖动探测。
如上所述的方法，进一步包括通过傅里叶变换，所述一定时间的飞机在俯仰和偏航两个方向上的加速度数据进行处理，获取抖动的频谱分布。
如上所述的方法，进一步包括通过平滑伪Wigner-ville分布和/或小波变换，对所述一定时间的飞机在俯仰和偏航两个方向上的加速度数据进行处理，获取抖动能量分布。
如上所述的方法，进一步包括在抖动能量超过预设阈值时，确认发生抖动。
如上所述的方法，其中所述预设阈值为抖动的能量密度大于150分贝，且傅里叶变换后的幅值大于0.0003平方米/秒。
如上所述的方法，进一步包括结合抖动的位置信息，判断抖动的来源。
根据本发明的另一个方面，提出一种飞机抖动故障的维修方法，包括：获取抖动数据，其中抖动数据包括一定时间飞机在俯仰和偏航两个方向上的加速度；以及获得抖动的频谱和能量分布信息，确定是否真实发生了抖动。
如上所述的方法，进一步包括根据抖动的频率和方向，得出抖动故障的可能来源。
如上所述的方法，进一步包括根据抖动的频率和方向以及抖动的位置信息，得出抖动故障的可能来源。
如上所述的方法，进一步包括根据得出的所述可能抖动故障来源，对飞机的抖动故障进行维修。
根据本发明的另一个方面，提出一种飞机维护的方法，包括：建立如上所述的飞机抖动监测系统，或应用如上所述的飞机抖动监测方法；以及延长飞机上可能发生抖动的部件的更换时间。
如上所述的方法，其中可能发生抖动的部件为选择如下所述的群组中的一个或多个：方向舵的杆端、方向舵的作动筒和升降舵的杆端。
附图说明
下面，将结合附图对本发明的优选实施方式进行进一步详细的说明，其中：
图1是飞机升降舵的结构示意图；
图2是飞机方向舵的结构示意图；
图3是根据本发明的一个实施例的飞机抖动检测系统的结构示意图；
图4是根据本发明的一个实施例的飞机抖动监测方法的流程图；
图5是根据本发明的一个实施例的俯仰(即上下方向)上和偏航(即左右方向)上的抖动数据经过傅里叶变换后得到的频谱数据；
图6是图5所述实施例的抖动数据经过平滑伪Wigner-ville分布处理后得到的振幅(即能量)分布的示意图；
图7是图6所述实施例的分布进一步经过小波变换处理后得到的即能量密度分布的示意图；
图8是根据本发明的一个实施例的飞机抖动故障的维修方法；
图9是根据本发明的一个实施例的飞机维护的方法。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
在以下的详细描述中，可以参看作为本申请一部分用来说明本申请的特定实施例的各个说明书附图。在附图中，相似的附图标记在不同图式中描述大体上类似的组件。本申请的各个特定实施例在以下进行了足够详细的描述，使得具备本领域相关知识和技术的普通技术人员能够实施本申请的技术方案。应当理解，还可以利用其它实施例或者对本申请的实施例进行结构、逻辑或者电性的改变。
飞机上引起抖动的原因有很多种。如背景技术中所描述的，飞机的机舱门、机腹下面的盖板、飞机的副翼和襟翼、起落架的舱门、以及飞行舵面等部件的自由行程都可能引起飞机的抖动。以下以升降舵和方向舵这两个最容易发生抖动的部件为例，说明飞机抖动的一些特点。
图1是飞机升降舵的结构示意图。如图1所示，在飞机的尾部的左右两侧各安装有一个升降舵。在升降舵的作动筒通过铰链控制升降舵舵面的角度，从而实现飞机的升降。对于升降舵而言，作动筒和铰链都可能出现松脱而出现自由行程，甚至可能是作动筒和铰链之间的间隙过大而引起自由行程。这些自由行程的出现都有可能使飞机发生抖动。
图2是飞机方向舵的结构示意图。如图2所示，在飞机的尾部的中部安装有一个方向舵。方向舵的作动筒通过铰链控制方向舵舵面的角度，实现飞机的转向。同样地，方向舵的作动筒和铰链也可能出现松脱而出现自由行程，从而引起飞机的抖动。
飞机的机舱门、机腹下面的盖板、飞机的副翼和襟翼、以及起落架的舱门都有可能由于这些装置上的某些部件的松脱而出现自由行程，或者操作不当而部分部件没有在其应处的位置上而出现自由行程，从而引起飞机发生抖动。
本申请的发明人通过研究发现，不同部位或者不同部件的抖动有着各自的特点。例如，它们在抖动的频率和方向上存在着很大的差别。舱门或盖板，频率很高，一般在100Hz以上；而舵面的抖动，频率一般就不高，在20Hz以下。而且，抖动的方向上也存在着区别。例如，升降舵的抖动方向是上下的，而方向舵的抖动方向是左右的。如果再结合抖动出现在飞机不同部位的情况，就可以区分出抖动的不同的成因，从而确定可能发生故障的位置。这样就可以大大减少飞机抖动故障的排故时间，提高飞机的适航时间，延长部分部件的固定维护期限，降低维护成本。本发明以A320系列飞机为例，其他类型的飞机或类似的系统也可以应用本发明。
图3是根据本发明的一个实施例的飞机抖动检测系统的结构示意图。如图3所示，飞机抖动检测系统300包括抖动探测装置301、数据获取装置302、抖动确定装置303、以及模式比较装置304。
抖动探测装置301探测飞机在俯仰(即上下方向)和偏航(即左右方向)的加速度。通过这些方向上加速度的变化即可反映出飞机在这些方向上的抖动。
数据获取装置302获取抖动探测装置301所探测的两个方向上的加速度，并可将这些加速度信息存储。抖动确定装置303根据数据获取装置302所获取的两个方向上的加速度，提取抖动的频谱和能量信息，并根据提取的信息判断飞机是否发生了抖动。模式比较装置304根据飞机抖动的频率和/或位置信息，与已知的抖动源引起的抖动比较，估计引起抖动的部件。
根据本发明的一个实施例，抖动探测装置301的实例是飞机的惯导计算机。飞机的惯导计算机是飞机上的重要部件，其包括激光陀螺和三轴加速度计。在飞机飞行过程中，惯导计算机每时每刻根据飞机相对于激活陀螺定义的参考平面的位置，计算飞机在俯仰(即上下方向)和偏航(即左右方向)的加速度，从而确定飞机的姿态，并将飞机姿态的信息提供到飞机的驾驶舱。因此，飞机的惯导计算机可以应用于本发明的技术方案中，探测抖动的相关信息。
根据本发明的一个实施例，抖动探测装置301的实例是飞机的惯导平台。惯导平台是应用在早期飞机上的一种装置，其功能与现有的惯导计算机类似，也可以应用于本发明中。
根据本发明的一个实施例，抖动探测装置301的实例是独立的硬件装置，其包括带有三轴重力加速度传感器的加速度计。加速度计也可以用于探测飞机在两个方向上的加速度，也可以用于本发明的技术方案中。
根据本发明的一个实施例，本发明利用了飞机的数字式飞行数据接口和管理组件FDIMU(Flight Data interface and Management Unit)。FDIMU接收来自机载传感器或其他设备的航空器状态数据。FDIMU的数据获取子系统将获取的航空器状态数据转换为数字信号进行广播。快速存取记录器QAR(Quick Access Recorder)接收到广播的航空器状态数据并进行存储。其中，一部分数据被存储到飞行数据记录器FDR(Flight Data Recorder)，即“黑匣子”中，以便在航空器发生突发性事件后，供有关人员进行调查分析。
航空器状态监控系统ACMS(Aircraft Condition Monitoring System)也从FDIMU的数据获取子系统接收广播的航空器状态数据。ACMS监视，收集，记录航空器状态数据，并且在特定触发条件下输出预定航空器状态数据，供航务和机务人员日常监控航空器状态和性能使用。由于其数据内容和格式可由用户更改，所以称为报文。
ACMS报文由集成的应用软件控制产生。报文由特定航空器状态参数的阈值或多项特定航空器状态参数的组合逻辑，即特定的报文触发逻辑来触发。ACMS的生产厂家设计和测试的报文触发逻辑产生的ACMS报文称为基本报文。很多基本报文已经成为了民用航空管理部门规定的标准。以空客A320系列飞机为例，其使用的ACMS基本报文约有20多个。
通过自行编写ACMS报文触发逻辑可以产生客户化报文。客户化报文可以使得本领域技术人员不再受制于基本报文中参数的限制，而能直接面对数万个航空器状态参数。这样就可以更好地监控航空器的状态。
根据本发明的一个实施例，数据获取装置302的实例是飞机的FDIMU的DMU、QAR或FDR。
根据本发明的一个实施例，数据获取装置302的实例是独立硬件的易失性或非易失性数据存储装置。由于FDIMU的DMU的采样频率会受到限制，一般不大于32Hz(即每秒32次)，因此无法获取某些高频抖动的数据。而采用可以高频采样的数据获取装置就可以避免这一问题。
根据本发明的一个实施例，抖动确定装置303的实例是飞机的主控计算机、辅助计算机、FDIMU的ACMS或其他机载计算机或地面的计算平台。
根据本发明的一个实施例，模式比较装置304的实例是飞机的主控计算机、辅助计算机、ACMS或其他机载计算机或地面的计算机。换言之，数据获取装置302以及模式比较装置304可以有同一机载计算平台或者不同的计算平台实施。
根据本发明的一个实施例，由于飞机上的主控计算机、辅助计算机、FDIMU的ACMS或其他机载计算机都有着各自的任务而没有更多的计算资源，而获得抖动的频谱和能量信息又需要大量的计算，所以抖动确定装置303和模式比较装置304优选为地面上的计算平台。
根据本发明的一个实施例，飞机抖动检测系统300包括报文生成装置305和通信装置306。报文生成装置305根据数据获取装置302获取的飞机两个方向上的加速度数据，生成抖动数据报文。根据本发明的一个实施例，由于加速度数据量比较大，为了保证报文传输的顺利进行，报文生成装置生成多于一个的抖动数据报文。通信装置306将报文传输到抖动确定装置303。
根据本发明的一个实施例，报文生成装置305的实例是FDIMU的ACMS，或其他的机载报文产生装置。根据本发明的一个实施例，通信装置306的实例是例如ACARS系统的地空数据链，防冰活门性能报文通过地空数据链传输到地面工作站，进而传输到航空公司的地面计算平台或服务器上。
根据本发明的一个实施例，飞机抖动检测系统300包括抖动记录启动装置307。抖动并不是每时每刻都发生，而是具有一定的随机性。因此，除了在飞机爬升和巡航这些比较容易发生抖动的时间进行抖动探测意外，额外的抖动记录启动装置307可以由机组或者空乘人员启动，而获取抖动发生的时候的抖动数据。根据本发明的一个实施例，抖动记录启动装置307连接到抖动探测装置301而起始整个抖动的探测过程，这对于抖动探测装置301是独立硬件时非常有用。根据本发明的一个实施例，抖动记录启动装置307连接到数据获取装置302而起始整个抖动的探测过程，这对于数据获取装置302是独立硬件时非常有用。根据本发明的一个实施例，抖动记录启动装置307连接到报文生成装置305而起始抖动数据获取和抖动报文的生成过程。
图4是根据本发明的一个实施例的飞机抖动监测方法的流程图。作为一种应用，图4的飞机抖动监测方法可以应用在图3所示实施例的飞机抖动监测系统上。
如图4所示，飞机抖动监测方法400包括：在步骤410，确定飞机是否处于爬升或者巡航状态；在步骤420，如果飞机处于爬升状态或者巡航状态，则启动抖动探测装置301、数据获取装置302或者报文生成装置305，起始抖动探测。
根据本发明的一个实施例，在爬升开始的同时或者爬升开始后一段时间后，优选10秒或者20秒后，起始抖动探测。根据本发明的一个实施例，在飞机以大于260节的航速爬升时，起始抖动探测。根据本发明的一个实施例，在飞机处于巡航稳态后，起始抖动探测；或者在飞机处于巡航稳态一段时间后，优选40秒或更久时间后，起始抖动探测。
又或者，在步骤430，由机组成员或空乘人员利用抖动记录启动装置307手动启动抖动探测装置301、数据获取装置302或者报文生成装置305，起始抖动探测。
在起始抖动探测后，在步骤440，数据获取装置302以固定的时间间隔，从抖动探测装置获得飞机的一定时间的抖动数据。或者，报文生成装置305从数据获取装置302，如FDIMU的DMU，QAR，或FDR，或者独立硬件的数据获取装置302中获得飞机的一定时间的抖动数据。
抖动数据包括但不限于飞机在在俯仰(即上下方向)和偏航(即左右方向)两个方向上的加速度。根据本发明的一个实施例，前后方向的加速度对抖动的情况影响不大，可以获得也可以省略。如前所述的，如果抖动记录装置即为FDIMU的DMU、QAR或者FDR，这些装置的采样频率在目前的很多飞机中受到限制，最高为每秒32次，即32Hz。如果数据获取装置302是为针对抖动记录而专门设计的硬件或软件，则可以不受采样频率这一限制，可以探测到频率范围更广的飞机抖动。
根据本发明的一个实施例，为了确定抖动的模式，数据获取装置302获取20-120秒的抖动数据；优先为20-60秒或20-40秒的抖动数据。
在步骤450，将包括在俯仰(即上下方向)和偏航(即左右方向)的加速度的抖动记录数据通过通信装置306，利用例如ACARS的空地数据链，传输都地面的工作站，进而传输到航空公司的计算平台或数据服务器上。
由于飞机上的主控计算机、辅助计算机、ACMS或其他机载计算机在飞行过程中都有着各自的任务，而进行抖动数据的处理需要大量的计算资源，并且抖动一般不会对飞行安全产生影响，因此，将抖动数据发送到地面的服务器上处理是一个很好的选择。当然，步骤450是可选的，这些计算过程也可以在机载计算机上完成。
根据本发明的一个实施例，报文生成装置305通过一系列报文将所记录的一定时间的抖动数据传输到地面的服务器。例如，通过5个抖动报文，将包括在俯仰(即上下方向)和偏航(即左右方向)两个方向上的加速度的抖动数据发送到地面的服务器。
根据本发明的一个实施例，抖动报文包括三个部分：第一部分包括报文预设参数，例如：机号、航班号、空速、发动机转速等信息。第二部分包括：飞机的飞行阶段、抖动记录的起始时间、结束时间等。第三部分是报文的主体部分，包括不同时刻飞机在俯仰(即上下方向)和偏航(即左右方向)两个方向上的加速度。
返回图4，在步骤460，在抖动确定装置303，对各个方向上的抖动数据进行处理，以获得抖动数据的频谱特征。根据本发明的一个实施例，数据获取装置进一步获得抖动数据的能量特征。如前所述，不同抖动源引起的抖动有着相对独特的频率，通过抖动数据的频谱特征可以确定抖动的模式。通过抖动数据的能量特征可以确定飞机是否真实地发生了抖动，从而可以略去抖动能量很低的干扰振动，避免误报。
根据本发明的一个实施例，通过傅里叶变换、平滑伪Wigner-ville分布和小波变换，对原始采样的飞机在俯仰(即上下方向)和偏航(即左右方向)两个方向上的加速度数据进行处理，获取抖动的频谱和抖动能量分布。本领域技术人员应当理解，上述分析方法仅出于举例的目的，其他的频谱分析、模拟方法和/或数值分析方法也可以应用于抖动数据的分析，从而获得抖动数据的频率和能量特征。
在步骤470，抖动确定装置303确定飞机是否发生了抖动。根据本发明的一个实施例，抖动的能量密度大于150分贝(优选200分贝)，且傅里叶变换后的幅值大于0.0003(优选0.0005)平方米/秒时才能确认发生抖动。不同类型的飞机由于大小和结构的差异，确定抖动存在的阈值可能不同。通过步骤470，可以排除绝大多数的低能量扰动，从而确定抖动的真实存在。
图5是根据本发明的一个实施例的俯仰(即上下方向)上和偏航(即左右方向)上的抖动数据经过傅里叶变换后得到的频谱数据。这是作为测试的一个实施例，在该实施例中飞机的机翼上引入了一个2Hz的垂直振动源。利用本发明的前述系统和方法得到了在该振动源下的抖动数据。
如图5所示，在俯仰(即上下方向上)的抖动数据经过傅里叶变换后得到的频谱数据在2Hz附近的区域出现了一个峰值。偏航(即左右方向)上的抖动数据经过傅里叶变换后得到的频谱数据没有出现任何的峰值。由此可以判断飞机上很有可能存在一个2Hz左右的抖动。
图6是图5所述实施例的抖动数据经过平滑伪Wigner-ville分布处理后得到的振幅(即能量)分布的示意图。如图6所示，在2Hz附近的区域有着最高的能量密度。
图7是图6所述实施例的分布进一步经过小波变换处理后得到的即能量密度分布的示意图。从图7上可以更加清晰地看出，在2Hz附近存在着高能量的抖动。
参见图5，该抖动的振幅经过傅里叶变换后幅值大于0.0003平方米/秒；且参见图8，抖动的能量密度大于150分贝。由此，可以确定飞机上真实存在一个2Hz左右的上下方向抖动的抖动源。
返回图4，在步骤480，在模式比较装置304，将抖动确定装置303获得的抖动方向和频率特征与已知的抖动模式进行比较，确定可能的故障来源。如前所述，根据已知的抖动模式可以初步判断故障的来源。例如舱门或盖板，抖动频率很高，一般在100Hz以上；而舵面的抖动，频率一般就不高，在20Hz左右。在抖动的方向上，例如，升降舵的抖动方向是上下的，而方向舵的抖动方向是左右的。
根据本发明的一个实施例，结合抖动的位置信息，可以更加准确的判断抖动的来源。一般而言，不同来源的抖动，机组人员或乘客在飞机机舱的不同位置感觉不同。这个信息相对比较准确。因此，在故障来源的确定时，可以结合机组人员的报告。根据本发明的一个实施例，可以根据飞机上不同位置的传感器来确定抖动的大致方位。这一信息更为准确，因此也可以作为确定抖动故障来源的依据。
根据本发明的一个实施例，参考下表来确定抖动故障来源：(因抖动跟飞机的构造有关，以下列举A320系列抖动特性)
图8是根据本发明的一个实施例的飞机抖动故障的维修方法。如图8所述，飞机抖动故障的维修方法800包括：在步骤810，获取飞机发生抖动故障时的抖动数据，其中抖动数据包括一定时间飞机在俯仰(即上下方向)和偏航(即左右方向)两个方向上的加速度。本文上述实施例中所描述的系统和方法可以用于获得本实施例中的抖动数据。
在步骤820，获得抖动的频谱和能量分布信息，确定是否真实发生了抖动。本文上述实施例中所描述的系统和方法可以用于获得本实施例中的是否发生抖动的信息。
在步骤830，根据抖动的频率和方向，可选地以及抖动的位置信息，得出抖动故障的可能来源。本文上述实施例中所描述的系统和方法可以用于获得本实施例中抖动故障来源的信息。
在步骤840，根据步骤830中得出的可能抖动故障来源，对飞机的抖动故障进行维修。
图9是根据本发明的一个实施例的飞机维护的方法。如图9所示，飞机维护的方法900包括：在步骤910，针对飞机，建立如本申请前文所述的飞机抖动监测系统，或应用如本申请前文所述的飞机抖动监测方法。在步骤920，延长飞机上可能发生抖动的部件的更换时间。例如，对于方向舵的杆端和作动筒，维修间隔为1个推荐维护周期改变为间隔4个周期。一次需要更换4件的升降舵的杆端，维修间隔为2个周期推荐间隔修改为4个周期。应用本发明的方案，仅材料费一项，每架飞机最低的成本降低为CNY35,000/年。
本发明通过准确地还原飞机抖动时各轴加速度状态和频谱和能量分布，可以帮助维修人员准确判定抖动故障的可能来源，显著降低了抖动故障的排故时间，并且可以延长易发生抖动故障的部件的维护周期，降低了飞机维护的成本。
上述实施例仅供说明本发明之用，而并非是对本发明的限制，有关技术领域的普通技术人员，在不脱离本发明范围的情况下，还可以做出各种变化和变型，因此，所有等同的技术方案也应属于本发明公开的范畴。

Claims (29)

1.一种飞机抖动检测系统，包括：
抖动探测装置，其探测飞机在俯仰和偏航方向上的加速度；
数据获取装置，其获取所述抖动探测装置所探测的两个方向上的加速度；
抖动确定装置，根据所述数据获取装置所获取的两个方向上的加速度，提取抖动的频谱和能量信息，并判断飞机是否发生了抖动；以及
模式比较装置，其根据飞机抖动的频率和方向信息，与已知抖动源引起的抖动比较，估计出现抖动的部件。
2.根据权利要求1所述的系统，其中，抖动探测装置包括飞机的惯导计算机、惯导平台或者带有三轴重力加速度传感器的加速度计。
3.根据权利要求1所述的系统，其中，所述数据获取装置包括飞机DMU、QAR或FDR，或者高频采样的独立硬件装置。
4.根据权利要求1所述的系统，进一步包括报文生成装置和通信装置，所述报文生成装置根据所述数据获取装置获取的飞机两个方向上的加速度数据，生成抖动数据报文；所述通信装置通过空地数据链将所述抖动报文传输到地面上的所述抖动确定装置。
5.根据权利要求1所述的系统，进一步包括抖动记录启动装置。
6.根据权利要求1所述的系统，其中所述抖动探测装置或数据获取装置在飞机爬升或者巡航阶段起始抖动探测。
7.根据权利要求4所述的系统，其中所述报文生成装置在飞机爬升或者巡航阶段起始抖动探测。
8.根据权利要求7所述的系统，其中在爬升开始的同时或者爬升开始大约10秒或者20秒后，所述抖动探测装置、数据获取装置或者报文生成装置起始抖动探测；或者，在飞机以大于260节的航速爬升时，所述抖动探测装置、数据获取装置或者报文生成装置起始抖动探测；或者，在飞机处于巡航稳态后或在飞机处于巡航稳态大约40秒后，所述抖动探测装置、数据获取装置或者报文生成装置起始抖动探测。
9.根据权利要求1所述的系统，其中所述抖动确定装置，根据所述数据获取装置所获取的一定时间的两个方向上的加速度，确定抖动的频谱和能量信息。
10.根据权利要求9所述的系统，其中所述抖动确定装置通过傅里叶变换，对所述一定时间的飞机在俯仰和偏航两个方向上的加速度数据进行处理，获取抖动的频谱分布。
11.根据权利要求9所述的系统，其中所述抖动确定装置通过平滑伪Wigner-ville分布和/或小波变换，对所述一定时间的飞机在俯仰和偏航两个方向上的加速度数据进行处理，获取抖动能量分布。
12.根据权利要求11所述的系统，其中所述抖动确定装置在抖动能量超过预设阈值时，确认发生抖动。
13.根据权利要求12所述的系统，其中所述抖动能量超过预设阈值是指抖动的能量密度大于150分贝，且傅里叶变换后的幅值大于0.0003平方米/秒。
14.根据权利要求2所述的系统，其中所述模式比较装置结合抖动的位置信息，判断抖动的来源。
15.一种飞机抖动检测方法，包括：
探测飞机在俯仰和偏航方向上的加速度；
获取所探测的两个方向上的加速度；
根据所获取的两个方向上的加速度，提取抖动的频谱和能量信息，并判断飞机是否发生了抖动；以及
根据飞机抖动的频率和方向信息，与已知抖动源引起的抖动比较，估计出现抖动的部件。
16.根据权利要求15所述的方法，进一步包括根据获取的飞机两个方向上的加速度数据，生成抖动数据报文。
17.根据权利要求16所述的方法，进一步包括通过空地数据链将所述抖动报文传输到地面。
18.根据权利要求15所述的方法，进一步包括在飞机爬升或者巡航阶段起始抖动探测。
19.根据权利要求18所述的方法，其中在爬升开始的同时或者爬升开始大约10秒或者20秒后，起始抖动探测；在飞机以大于260节的航速爬升时，起始抖动探测；或者，在飞机处于巡航稳态后或在飞机处于巡航稳态大约40秒后，起始抖动探测。
20.根据权利要求15所述的方法，进一步包括通过傅里叶变换，对一定时间的飞机在俯仰和偏航两个方向上的加速度数据进行处理，获取抖动的频谱分布。
21.根据权利要求15所述的方法，进一步包括通过平滑伪Wigner-ville分布和/或小波变换，对一定时间的飞机在俯仰和偏航两个方向上的加速度数据进行处理，获取抖动能量分布。
22.根据权利要求21所述的方法，进一步包括在抖动能量超过预设阈值时，确认发生抖动。
23.根据权利要求22所述的方法，其中所述抖动能量超过预设阈值是指抖动的能量密度大于150分贝，且傅里叶变换后的幅值大于0.0003平方米/秒。
24.根据权利要求15所述的方法，进一步包括结合抖动的位置信息，判断抖动的来源。
25.一种飞机抖动故障的维修方法，包括：
获取抖动数据，其中抖动数据包括一定时间飞机在俯仰和偏航两个方向上的加速度；
获得抖动的频谱和能量分布信息，确定是否真实发生了抖动；以及
根据飞机抖动的频率和方向信息，估计出现抖动的部件。
26.根据权利要求25所述的方法，进一步包括根据抖动的频率和方向以及抖动的位置信息，得出抖动故障的可能来源。
27.根据权利要求26所述的方法，进一步包括根据得出的所述可能抖动故障来源，对飞机的抖动故障进行维修。
28.一种飞机维护的方法，包括：
建立如权利要求1-14中任一项所述的飞机抖动检测系统，或应用如权利要求15-24所述的飞机抖动检测方法；以及
延长飞机上可能发生抖动的部件的更换时间间隔。
29.根据权利要求28所述的方法，其中可能发生抖动的部件为选择自如下群组中的一个或多个：方向舵的杆端、方向舵的作动筒和升降舵的杆端。
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