安全問題一貫是全球航空業的重中之重，隨著航空裝備的日益發展，飛機性能不斷提高、功能不斷完善，飛機系統結構愈加復雜，與之對應的維護保障成本也日益提升，如何解決這一問題依然是是航空從業者需要研究的課題，
01.飛機狀態監控
飛機狀態監控系統（Aircraft Condition Monitoring System，以下簡稱ACMS)與分布在飛機上的大量傳感器、探測器相連，是先進的機載資料采集和處理系統，具備實時收集資料的能力，涵蓋各種機載系統的廣泛飛行資料，如系統性能資料、環境和負載引數，能夠對飛機狀態、性能進行監控及完成特殊的工程調查，有助于監測和復現飛機飛行程序中各部件的故障并進行提前預測，已普遍配備于現代商用飛機，可有效提高飛機的安全性與保障性，降低維護成本，
據統計，在ACMS監測到的故障中，至少15%以上的故障來自于飛機空調系統（Aircraft air-Conditioning System，以下簡稱ACS），現代商用飛機通常在對流層飛行，而在密閉的飛機艙體內，不僅人體需要合適的溫度環境，各類設備也有作業溫度區間要求，同時，大氣中的臭氧、宇宙射線、環境噪音、空氣清潔度也會對人體有不同程度的影響，與地面空調不同的是，飛機上的空調不僅需要起到制冷和加熱的作用，還要對氣壓等進行控制，
按功效與安全的系統要求，根據不同程度的急性缺氧對人體的影響，存在下列六種生理界限值：
1. 最佳值——對人體無任何缺氧效應的生理界限值；
2. 夜航安全值——夜間飛行是保證視覺功能正常的生理界限值，高度1.5km；
3. 功效保證值——白天飛行時保證飛行人員不因缺氧而降低的生理界限值，高度2.5km；
4. 功效允許值——允許有輕度缺氧反應，但對功效無明顯影響的生理界限值，高度4km；
5. 缺氧耐限值——缺氧反應明顯，達到難以耐受的生理界限值，高度5km；
6. 缺氧極限值——引起意識障礙的生理界限值，高度7.5km，
現代ACS通常使用貝葉斯失效預測方法來對故障進行預測：通過ACS各傳感器先后采集資料，據其生成動態線性模型，并采用貝葉斯推理公式進行退化估計和預測，飛機運行較難獲得明確和具體的物理量，為實作超前預測，必須采用現有資料定義虛擬運行狀況指數并補充表征缺少的運行性能引數，否則，較低的故障預測效率極易引發安全問題，
▲圖 1 ACS部分附件
研究表明，在惡劣的大氣條件和沙質區域下運行時，飛機的ACS故障率比制造商估計的要高得多，污垢污染，如大氣中的顆粒、灰塵和沙子，被確定為ACS故障的主要原因，為ACS開發一種可靠的健康監測和故障預測系統至關重要，該系統可以對即將發生的故障進行早期預警，并預測其故障時間，以實作基礎條件維護，
02.基于SkyEye的飛機狀態監控系統
ACS需要進行多重控制，還需對多個變數進行準確和穩定的調節，但由于涉及大量硬體與先進的電子技術，系統的控制、自檢及顯示往往會存在問題，
天目全數字實時仿真軟體SkyEye，是基于可視化建模的硬體行為級仿真平臺，支持用戶通過拖拽的方式對硬體進行行為級別的仿真和建模，可實作真實物理硬體的數字孿生，可以輔助飛機ACMS開發和測驗人員快速攻克上述難點，主要體現在以下兩個方面：
（1）快速搭建ACMS
開發人員可以快速通過SkyEye實作ACMS仿真驗證，通過拖拽的方式即可對飛機硬體進行行為級別的仿真建模，模擬仿真真實ACS傳感器設備、多個子系統中復雜的反饋控制和安全機制組件，并在此基礎上運行和除錯與真實系統完全一致的二進制檔案，實作對復雜空調系統退化物理量的描述，
對有限的ACS傳感器資料進行簡單的分析還不足以實作一個完整的ACMS解決方案，SkyEye還能對飛機運行的其他背景引數進行仿真，如大氣條件、飛機飛行高度等，將其轉化為工程和維護決策的有用資訊，從而解決性能引數過少問題，
▲圖 2 飛機狀況監測系統設計總覽
（2）超實時仿真
SkyEye提供虛擬的處理器仿真平臺，能夠對處理器外圍介面、單機、演算法、遙控、遙測以及整個復雜系統的時序和邏輯進行仿真和控制，從而實作超實時仿真，仿真模型的時間程序相比系統原模型所需耗時至少縮短2倍，
根據SkyEye超實時仿真所得資料，可據其表征ACS性能并匯出表征ACS健康狀態的指數，從而獲得動態線性退化模型，利用貝葉斯推理公式，SkyEye可快速獲得ACS退化情況，在線更新預測結果，據測算，實際ACS退化時間與基于SkyEye的ACS退化預測時間相對誤差小于8%，
▲圖 3 SkyEye界面圖
現代大中型飛機的高空、高速飛行是保障旅客舒適性的必備條件，ACS的作業性能對飛機性能有著極為重要的影響，也是ACMS極為重要的功能，采用SkyEye進行前期設計、仿真能夠有效提升ACMS作業性能，降低問題出現幾率，
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