中俄簽訂航發新技術合作，未來殲20可提前預測心臟病

圖：殲20

根據國防科工局網站的透露，中國航發研究院與俄羅斯中央發動機研究院簽署了合作備忘錄；目前初步確定將在航空發動機健康管理、分布式控制系統、航空發動機熱管理等關鍵技術上展開具體項目合作。

圖：豪車保養再貴，大概也不會一年的養車錢接近買車錢的三倍

這其中發動機的健康管理非常值得一談。不少車主都有買車沒有養車貴或者買車不及修車貴的感慨，如果是前者尚好，無非多出錢的問題；如果是後者，誤時、誤事、消耗精力簡直令人無法容忍。但對於航空發動機這樣複雜精密的大型動力設備，那就是不管誰家，都是買發動機的錢，遠不如養護髮動機、維修發動機花得多。

圖：根據美國航空航天局2007年論文中的統計數據，美國國防部每年大概花13億美元採購新發動機，而每年維護髮動機的費用為35億美元。

保養維護航空發動機為何如此花錢？原因是航空發動機太大、太複雜，關鍵部件又長期處於特別苛刻的工作環境下——比如極高的溫度和壓力下，保持高速運轉。這就使得航空發動機必然是一種故障率高發的設備，但它的特殊性質偏偏又對可靠性要求極高——汽車發動機壞了，還能停路上；飛機發動機壞了，那就有極高概率會墜毀機毀人亡的。

圖：李峰駕駛失去動力的殲10滑翔迫降成功。殲10的墜毀基本都是發動機導致，而最大的原因，又來源於AL31F家族的發動機主軸潤滑存在嚴重可靠性缺陷，但又難以檢測，無法提前發現、預測、排除故障。

因此傳統上，為了保證航發的可靠性，就不得不安排較短的時間間隔，對發動機進行頻繁的定期維護檢修，用高成本的維護，來保證及時發現、排除故障隱患。這麼做的缺點當然是很明顯的：幹活兒哪有不消耗各種耗材、備件、工具的；哪有人幹活兒還不給工錢；那麼複雜的機器要里里外外檢查一次，哪有那麼快搞完的。

圖：現代先進發動機隨著電子感測器和計算晶元功能的增強，已經都具備一定程度的運轉狀態監視和故障診斷能力，能夠通過維護人員的計算機完成相關信息的顯示傳遞，這些都是EHM技術的發展基礎。

從理論上說，最有效率的維護管理，當然是在發動機具備這樣性能的基礎上，進行視情況維修：它不僅能清楚的知道自己有什麼故障，能將具體的故障情況及時報告給維護人員；而且能在很大程度上，根據自身狀態的變化，提前預測故障的出現、並給出推薦的檢查和修理方案。

而這些功能，就是發動機健康管理研究（EHM）技術的發展目標，EHM技術由美國在上世紀90年代正式提出，並進入實際研究階段。雖然這一技術的基本核心理念並不複雜，非常直觀好懂；但它實用化的前提，首先建立在對於發動機各個區域、部件的運轉狀態的高度精度實時掌握上。

圖：發動機壓氣機溫度感測器——EHM技術的發動機，必須有更多的空間，安排更多的感測器到各個關鍵區域，這往往是現有發動機設計中無法提供的

圖：基於磁探測原理的發動機葉片轉速感測器

比如精確的高低壓轉子轉速、排氣溫度、燃油流量、發動機進氣總溫數據採集和調控，這在電子技術不發達的年代是完全沒有可能實現的。進一步來說，沒有全許可權數字電子控制系統的發動機，連實現EHM系統的最基本硬體基礎都沒有。

同時EHM技術涉及到的層面又遠比全許可權數字發控系統更深層、更廣泛。它不僅需要監控的發動機部件數量、數據類型都多得多，而且更關鍵、難度也更高的一點是，如何融合處理這些數據，並提取出有用的信息、給出正確合理的報告和預測。

圖：JAS39發動機的全許可權數字發動機控制系統

在這個過程中，很多以往發動機研製、使用過程中獨立程度很高的領域，必須進行高度的綜合才能滿足EHM的研製需求；比如耐受各種苛刻環境的高精度小型感測器技術、發動機原理設計、發動機維修工程經驗等多個領域。

無論是在研究體制上，研究人員的知識結構和思維方式上，還是具體的設計製造上，EHM技術都存在著非常大、異常繁瑣、方方面面的困難需要克服。特別是EHM技術至今也不成熟，美國提出至今仍然處於工程驗證階段，技術體系的很多方面自身也處於尚不確定的狀態。

但是長遠來說，EHM技術是發動機必然的發展方向——特別是對於傳統上發動機可靠性和維護性設計較差的俄羅斯和中國來說。千里之行始於足下，中國發動機研製已經在EHM技術上踏開了第一步，這是十分值得讚賞的好事。