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飛機液壓系統故障診斷是飛機故障預測與健康管理(Prognostics and Health Management，PHM)領域的難點。隨著液壓系統向高壓化方向發展，其滲漏、增溫、壓力脈動導致的管道斷裂，以及回油壓力過高等諸多液壓系統的致命故障發生的概率增加。通過液壓系統試驗臺構成分析及仿真驗證，建立了完善的飛機液壓系統故障模擬試驗臺。制訂液壓系統故障模擬試驗方案，在模擬試驗臺完成試驗。采集正常狀態、不同工況、預置故障試驗和加速壽命試驗的數據，獲得可靠的飛機液壓系統關鍵征兆參數。通過對比分析不同工況數據的時頻特征，確定均方根可用于時域故障特征分析，小波包能量譜可用于頻域故障特征分析。利用時頻故障特征，通過正常及預置故障試驗數據，驗證了所提出的檢測方法的有效性。

飛機液壓系統是飛機的重要系統之一，其工作能力和運行狀態將直接影響飛機的安全性和可靠性川。據統計，飛機的液壓系統故障占機械故障的20%-30%，飛機液壓系統的維修工作量占機械維修工作量的1/32.隨著飛機技術的發展，液壓系統應用的場合變得越來越復雜，為了減小飛機的體積和質量，迫使液壓系統向高壓化方向發展，由此增加了液壓系統的滲漏、增溫、壓力脈動導致的管道斷裂，以及回油壓力過高等液壓系統致命故障的發生概率。一旦發生這類故障，將造成機毀人亡的事故或重大的經濟損失。因此如何對液壓系統工作狀態進行有效的監控及對其健康狀態進行精確的評估，確保飛機飛行品質，成為目前航空領域的熱點話題。隨著新技術的發展，液壓系統故障診斷成為一個熱門的研究領域。其使用先進的傳感器收集液壓系統的狀態信息，然后通過多樣的算法和智能模型來進行故障診斷和監測液壓系統的工作狀態1.其中，數字孿生是一種新的基于模型的健康監測方法，其通過對液壓系統仿真模型注入不同故障，使用機器學習方法確定故障的來源和位置，并通過標記值收集數據，以在設計周期早期使用機器學習方法診斷系統故障4-51。Zhou等在AMESim的多學科仿真平臺中開發了一個高級液壓伺服作動器模型，對6個典型故障進行了仿真，然后將其注入模型中以獲取故障數據，并使用BP神經網絡進行故障特征參數訓練。通過與理論故障模式進行比較，實現了對液壓伺服執行器的故障診斷。近年來，隨著人工智能的發展，基于數據驅動的液壓系統故障診斷吸引了越來越多的關注7-。黃續芳等9）提出了一種基于深度置信網絡的航空液壓管路智能故障診斷方法，其建立的分類模型不僅能夠實現對航空液壓管路狀態的準確分類，而且對管路單一故障和多故障并發情況也能做到精準識別。有研究者分析了高速飛機泵的故障機理，并提出了基于分層聚類算法【10、Dempster-Shafer證據理論11和非線性未知輸入觀測器的故障診斷方法【2】。故障診斷技術不僅能實現液壓系統工作時的狀態監控，而且能實時提供監測對象的健康狀態，自動進行故障診斷與隔離，幫助維修人員進行故障診斷，減少地面停機時間，從而提升飛機的飛行效益。由于液壓系統結構復雜，有必要研究不同的故障模式并分析所提取的監測信號，以建立液壓系統故障模式與特征參量之間的聯系。液壓泵作為液壓系統中最重要、最要害的附件，有系統“心臟"之稱（3），故其故障隨時都可能威脅飛機的飛行安全1.有學者研究了飛機液壓泵的典型失效模式（如磨損、疲勞和熱老化），并提出了加速壽命試驗方法，包括加強負載和使運行條件惡化1.15-17.液壓泵最容易發生故障的部位是供壓油源系統，即從油源到蓄壓器這一段，該段的故障約占系統故障的70%~80%。由于供壓系統靠近發動機，溫度高、振動大，環境條件惡劣，再加上液壓系統內在的壓力脈動大等，其發生故障后會產生較嚴重的后果。本文通過飛機液壓系統故障模式、影響及危害性分析（Failure Mode Effect and Criticality Analysis,FMECA），確定飛機液壓系統關鍵征兆參數和液壓系統故障模式。基于液壓系統原理圖，搭建了液壓系統仿真模型，驗證了液壓系統原理模型的可行性，隨后搭建了飛機液壓系統故障模擬試驗臺，并基于液壓泵開展正常狀態試驗、不同工況試驗、預置故障試驗和加速壽命試驗，通過對獲得的飛機液壓系統正常狀態、不同工況下的數據與故障數據進行時頻分析，驗證了液壓系統故障模擬試驗臺的實用性和所提出的檢測方法的有效性。1基于FMECA的關鍵征兆參數提取液壓系統是高壓系統，危險性高，部件精度要求嚴格，易發生油氣泄漏等系統污染【1，可靠性設計壓力較大。飛機液壓系統故障的主要原因及對應檢測對象如下。①系統污染嚴重：污染是造成液壓附件提前損壞的主要原因，據美國資料統計，液壓系統故障有70%以上是由于系統污染造成的，其中20%是腐蝕造成的，50%是機械磨損引起的。而5~15 um的剛性顆粒正是造成滑閥、柱塞磨損或卡死的主要危險因素，因而需要對液壓系統中的油液污染度進行檢測（19）。②機械振動：機械振動是造成管路疲勞斷裂和附件功能失效的主要原因，供壓系統總是靠近發動機，因此又增加了一個機械振動源，再加上環境溫度較高，更容易出現疲勞斷裂，因而需要對振動信號進行檢測。③液壓系統溫度：高溫使得液壓系統工作介質黏度降低，造成油液泄漏故障增多；高溫導致的工作介質氧化使系統壽命受到影響，氧化物對系統結構的可靠性也產生了不可控的影響，使得系統故障大幅增加；液壓系統中有大量橡膠元件作為連接密封件，高溫會使其更快老化。因此高溫大幅增加了液壓系統的故障概率，要對液壓系統的工作溫度進行實時監控。根據飛機液壓系統故障的上述3個主要原因，列寫液壓系統 FMECA，如表 1 所示。引起液壓系統流量異常、壓力異常、溫度異常及其他典型故障的原因很多，表2對此進行了分析，確立了需研究的液壓系統故障模式及對應的關鍵征兆參數，用于系統故障模擬試驗方案的制訂。

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