Ин таҳқиқот барои пайгирии фарсудашавии колодкаҳои тормозҳои электромеханикӣ (E-Brake) дар тӯли парвозҳо ва пешгӯии мӯҳлати боқимондаи муфиди онҳо (Remaining Useful Life, RUL), ки дар оянда барои ҳавопаймоҳои хурд ва синфи бизнес пешбинӣ шудаанд, меъмории Prognostics and Health Management (PHM)-ро таҳия мекунад.

Мушкилоти асосӣ он аст, ки дар системаҳои авиатсионӣ маҷмӯаҳои воқеии маълумоти «то ба вуҷуд омадани носозӣ коркардашуда» хеле маҳдуданд. Азбаски қисмҳои аз ҷиҳати бехатарӣ муҳими ҳавопаймо одатан пеш аз расидан ба носозии фалокатбор ба хизматрасонӣ ё ивазкунӣ гирифта мешаванд, барои моделҳои зеҳни сунъӣ ё пешгӯии умр, ки танҳо ба маълумоти таърихии саҳроӣ такя мекунанд, сохтани маълумоти кофии омӯзишӣ душвор мегардад.

Муҳаққиқон кӯшиш мекунанд ин мушкилотро бо сохтори симулятсияи серфизикии дақиқи баланд + модели физикавии фарсудашавӣ + филтри зарраҳо + “landing repository”, ки таърихи парвозро нигоҳ медорад ҳал кунанд.

Тормози баррасишуда аз чор Актуатори Электромеханикӣ (EMA) иборат аст, ки механизми бисёрдискии тормози як чархи шассии асосиро фишор медиҳанд. Дар ҳар EMA муҳаррики бесуткаи DC, редуктори якзинагӣ, винти шарикдор, сенсори қувва ва бозхурди мавқеи муҳаррик мавҷуд аст. Система аз воқеияти физикӣ истифода мекунад, ки бо фарсуда шудани колодка фосилаи байни колодка ва диск зиёд мешавад ва барои ба вуҷуд овардани ҳамон қувваи тормоз актуатор бояд масофаи бештар ҳаракат кунад.

Қавитарин нишондиҳандаи саломатӣ дар таҳқиқот мавқеи максималии кунҷии муҳаррики барқӣ интихоб шудааст. Коэффициенти коррелятсияи Pearson байни ин тағйирёбанда ва фарсудашавии колодка `1,00` ҳисоб шудааст; дар %20 фарсудашавӣ SNR `53,71` ва дар %40 фарсудашавӣ `54,99` ёфт шудааст. Ба ибораи дигар, дар муҳити симулятсияи таҳқиқот бо зиёд шудани фарсудашавии колодка ҳаракати максималии гардишии муҳаррик ба таври мунтазам ва қавӣ меафзояд.

Алгоритми прогностикии дорои филтри зарраҳо дар 40 раванди алоҳидаи симулятсияшудаи fault-to-failure ва бо шумораи зарраҳо аз 50 то 5000 санҷида шудааст. Дар таҳлилҳои намунавӣ бо 5000 зарра филтр тавонист рушди воқеии симулятсияшудаи фарсудашавиро аз ошкор шудани носозӣ то охири мӯҳлати истифода пайгирӣ кунад; тақсимоти пешгӯишудаи RUL ба қимати воқеии симулятсияшудаи End of Life (EOL) наздик шуданд.

Дар миёнаи 40 пайдарпаии симулятсияшуда гузориш шудааст, ки қимати Relative Accuracy (RA) умуман аз остонаи %80-и истифодакардаи муҳаққиқон баландтар монд. Аммо ин натиҷаҳо муваффақияти пешгӯии умри колодкаро, ки дар ҳавопаймои воқеӣ чен шудааст, нишон намедиҳанд. Тамоми тасдиқи фарсудашавӣ ва RUL дар таҳқиқот ба маълумоти симулятсияшудаи fault-to-failure асос ёфтааст.

Аз нуқтаи назари Туркия: Таҳқиқот дар ягон ҳавопаймо ё системаи тормози мушаххаси истифодашаванда дар Туркия гузаронида нашудааст. Бо вуҷуди ин, равиши таҳияшуда методологияи PHM мебошад, ки метавонад дар таҳқиқоти авиатсия, актуаторҳои электромеханикӣ, шасси, хизматрасонии пешгӯишаванда, дугоники рақамӣ ва қобилияти парвоз дар Туркия баррасӣ шавад. Хусусан дастгирии қарори хизматрасонӣ на танҳо бо санҷиши даврии визуалӣ, балки бо нишондиҳандаҳои саломатие, ки аз сенсорҳои мавҷудаи мавқеи муҳаррик ва ҷараён гирифта мешаванд, самти муҳими таҳқиқот аст. Аммо пеш аз татбиқ ба ҳавопаймои воқеӣ дар Туркия маводи тормоз, геометрияи диск, сохтори EMA, шароити хатти парвоз, массаи ҳавопаймо, давраҳои гармӣ ва коэффициентҳои воқеии фарсудашавӣ бояд барои ҳамон платформа бо таҷриба тасдиқ карда шаванд.

Чаро тормози электромеханикии ҳавопаймо?

Дар равиши ҳавопаймои бештар электрикӣ як қисми зерсистемаҳои анъанавии гидравликӣ ва пневматикӣ бо системаҳои барқӣ иваз карда мешаванд. Тормозҳои электромеханикӣ имкони бартараф кардани хатҳои гидравликӣ, содда кардани меъмории система ва фароҳам овардани сигналҳои бештари системаеро доранд, ки рақамӣ назорат мешаванд.

Дар иваз, эътимоднокии бисёр ҷузъҳои электромеханикӣ, ба монанди муҳаррикҳои барқӣ, унсурҳои интиқол, сенсорҳо, электроникаи қувва, винтҳои шарикдор ва маводи тормоз аҳамияти муҳим пайдо мекунад.

Аз ин рӯ, ҳадафи таҳқиқот танҳо тормозгирӣ нест, балки сохтани системаест, ки метавонад пайваста то чӣ андоза фарсуда шудани тормоз ва эҳтимол чанд фуруд мӯҳлати истифода боқӣ мондааст-ро пешгӯӣ кунад.

Ҳавопаймо ва меъмории тормози омӯхташуда

Платформаи ҳадаф ҳавопаймои хурди синфи бизнес бо массаи парвози тақрибан 5,5–6,1 тонна мебошад. Дар шассии асосӣ дар тарафи рост ва чап як E-Brake мавҷуд аст.

Ҳар тормоз сохтори бисёрдискӣ дорад ва чор Актуатори Электромеханикии алоҳида ба колодкаҳои тормоз параллел қувва мерасонанд.

Фармони тормоз аз занҷири зерин мегузарад:

Фармони тормози пилот → Brake Control Unit (BCU) → идоракунии anti-skid → чор EMA → колодкаҳои тормоз → дискҳо → моменти тормози чарх.

BCU функсияҳои touchdown protection дорад, ки пеш аз тамоси чарх бо хатти парвоз аз татбиқи тормоз пешгирӣ мекунанд. Системаи anti-skid бошад, қувваи тормозро бо назардошти суръати чарх ва шароити хатти парвоз танзим мекунад.

Дар дохили EMA чӣ мавҷуд аст?

Дар ҳар Актуатори Электромеханикӣ муҳаррики бесуткаи DC мавҷуд аст. Ҳаракати гардишии муҳаррик тавассути системаи редуксияи якзинагӣ ва механизми винти шарикдор ба колодкаи тормоз ҳамчун қувваи хаттӣ интиқол дода мешавад.

Дар ҳар актуатор:

• сенсори қувва барои чен кардани қувваи татбиқшуда,
• resolver барои мавқеи муҳаррик,
• ҷараёнҳои фазаи муҳаррик,
• контурҳои идоракунии қувва ва ҷараён

мавҷуданд.

Системаи PHM махсусан муҳим аст, зеро муҳаққиқон мехоҳанд ба ҷои илова кардани сенсори махсуси нави фарсудашавӣ аз сенсорҳое, ки аллакай дар системаи идоракунии тормоз мавҷуданд истифода кунанд.

Модели дақиқи баланд чиро фаро мегирад?

Моделе, ки муҳаққиқон “high-fidelity” меноманд, танҳо аз як функсияи интиқол иборат нест. Зерсистемаҳои механикӣ, барқӣ ва гармӣ якҷоя моделсозӣ шудаанд.

Ҷузъҳои асосӣ инҳоянд:

• ҳаракатҳои тӯлии ҳавопаймо,
• динамикаи гардиши чарх,
• тамоси шина–хатти парвоз,
• рафтори anti-skid,
• актуаторҳои электромеханикӣ,
• муҳаррики бесуткаи DC,
• электроникаи қувва бо идоракунии PWM,
• редуктор ва чандирии интиқол,
• винти шарикдор,
• соиши колодка–диск,
• ҳарорати тормоз,
• фарсудашавии колодка.

Соиши шина–хатти парвоз чӣ гуна моделсозӣ шудааст?

Таносуби лағжиш:

\[ \lambda = \frac{V-\omega_wR}{V} \]

муайян карда мешавад. Дар ин ҷо \(V\) суръати хаттии ҳавопаймо, \(\omega_w\) суръати кунҷии чарх ва \(R\) радиуси самараноки ғелиш мебошад.

Коэффициенти лаҳзавии соиши шина–хатти парвоз бо модели тағйирёфтаи Burckhardt ҳисоб мешавад:

\[ \mu=\mu_0(\lambda)\mu_{max}(p_{tire},v_{air}) \]

Аз ин рӯ, рафтори тормозгирӣ на танҳо ба механизми тормоз, балки ба таносуби лағжиш, фишори шина, суръати ҳавопаймо, навъи шина ва шароити хатти парвоз низ вобаста аст.

Дар мутобиқсозии сатҳи дараҷаи дуюм, ки ба маълумоти истинодии таҷрибавӣ татбиқ шудааст, қиматҳои \(R^2\) барои асфалти хушк 0,9976, барои шинаи протектордор–асфалти тар 0,9941 ва барои шинаи ҳамвор–асфалти тар 0,9892 гузориш шудаанд.

Чаро ҳарорати тормоз барои PHM муҳим аст?

Ҳангоми тормозгирӣ қисми зиёди энергияи механикӣ ба гармӣ табдил меёбад. Дар модели манбаъ қувваи тормоз:

тавассути соиши диск–колодка ба системаи гармӣ интиқол дода мешавад ва ҳарорати колодка \(T_{brake}\) ва ҳарорати корпуси тормоз \(T_{case}\) ҳамчун гиреҳҳои ҷудогонаи гармӣ пайгирӣ мешаванд.

Тавозуни содашудаи гармӣ:

\[ P_{fr} - \frac{T_{brake}-T_{case}}{R_{br,c}} = C_{brake}\frac{dT_{brake}}{dt} \]

ва:

\[ \frac{T_{brake}-T_{case}}{R_{br,c}} - \frac{T_{case}-T_{amb}}{R_{amb,c}} = C_{case}\frac{dT_{case}}{dt} \]

бо ин муносибатҳо ифода мешавад.

Барои соддагардонӣ модел фарз мекунад, ки тамоми қувваи тормоз ба гармӣ табдил меёбад; механизмҳои дуюмдараҷаи талафот ба монанди садо ва ларзиш сарфи назар шудаанд.

Фарсудашавии колодка чӣ гуна моделсозӣ мешавад?

Фарсудашавии колодка ба модел ҳамчун афзоиши рафти озоде ворид шудааст, ки барои расидан ба диск лозим аст.

Афзоиши фарсудашавӣ:

\[ \Delta x_{thr} = \int f_{wear}(T) K_{wear}(T) v(t) p(t)\,dt \]

ҳисоб карда мешавад.

Дар ин ҷо фарсудашавӣ бо тағйирёбандаҳои физикӣ ба монанди ҳарорат, суръати лағжиши колодка–диск ва фишори тамос вобаста карда шудааст.

Аммо коэффициентҳои фарсудашавии истифодашуда аз озмоишҳои воқеии трибологии ҳамин колодкаи прототипӣ гирифта нашудаанд. Азбаски маълумоти таҷрибавии маводи махсус ҳанӯз мавҷуд нест, қиматҳои адабиёт барои ҷуфтҳои соиши монанд асос гирифта шуда, коэффициентҳо дар симулятсия ҳамчун тағйирёбандаҳои стохастикӣ коркард шудаанд.

Дар симулятсия кадом номуайяниҳо мавҷуданд?

Муҳаққиқон ба ҷои як фуруди идеалӣ шароити зиёди кориро ба вуҷуд оварданд. Дар байни тағйирёбандаҳо:

• массаи ҳавопаймо ҳангоми фуруд,
• ҳарорати хатти парвоз,
• тарии хатти парвоз,
• навъи шина,
• фишори шина,
• суръати наздикшавӣ,
• тормозгирии муқаррарӣ ё фавқулода,
• таҳаммулҳои истеҳсолӣ,
• вақти вокуниши пилот,
• садои сенсор

мавҷуданд.

Массаи ҳавопаймо аз тақсимоти якхела дар тақрибан 5,5–6,1 тонна, суръати наздикшавӣ аз тақсимоти нормалӣ бо миёнаи 110 knot ва инҳирофи стандартии 5 knot, фишори шина бошад аз тақсимоте бо миёнаи 200 psi ва инҳирофи стандартии 30 psi намунагирӣ шудааст.

Таъхири вокуниши пилот байни 0,1–0,5 сония тағйир дода мешавад.

Шароити хатти парвоз ба масофаи тормоз чӣ гуна таъсир мекунад?

Ин қиматҳо масофаҳои воқеии тормози саҳроии ҳавопаймои ҳадаф нестанд; онҳо тақсимотҳое мебошанд, ки симулятсияи дақиқи баланд ба вуҷуд овардааст.

Ҳароратҳои тормоз

Бо вуҷуди масофаи кӯтоҳтари тормоз дар хатти хушк, ба вуҷуд омадани ҳарорати баландтар дар тормозҳо ба он мувофиқ аст, ки системаи шина–хатти парвоз метавонад қувваи бештари тормозро интиқол диҳад.

Нишондиҳандаи саломатӣ чӣ гуна интихоб шуд?

Азбаски алгоритми PHM сенсори махсусе надорад, ки фарсудашавиро мустақим чен кунад, дар байни сигналҳои мавҷудаи тормоз health indicator-е ҷустуҷӯ шуд, ки бо фарсудашавӣ мунтазам тағйир ёбад.

Хусусиятҳои номзад ҳам бо коррелятсияи Pearson ва ҳам бо Signal-to-Noise Ratio (SNR), ки устуворӣ нисбат ба шароити берунии кориро ифода мекунад, арзёбӣ шуданд.

Чаро кунҷи максималии муҳаррик ин қадар нишондиҳандаи қавӣ аст?

Азбаски механизм винти шарикдорро истифода мебарад, гардиши муҳаррик мустақиман ба ҳаракати хаттии актуатор вобаста аст. Бо тунук шудани колодка фосилаи ибтидоии байни колодка ва диск зиёд мешавад.

Дар ин ҳолат пеш аз оғози тормозгирӣ актуатор бояд масофаи бештар тай кунад. Агар винти шарикдор ҳаракати хаттии бештар анҷом диҳад, муҳаррики барқӣ низ бояд бештар давр занад.

Ҳамин тавр:

Фарсудашавии колодка ↑ → фосилаи диск–колодка ↑ → рафти озоди EMA ↑ → ҳаракати винти шарикдор ↑ → мавқеи максималии кунҷии муҳаррик ↑

муносибат ба вуҷуд меояд.

Бартарии ин нишондиҳанда танҳо коррелятсияи баланд нест. Дар Расми 13-и манбаъ нишон дода мешавад, ки сарфи назар аз шароити гуногуни хатти парвоз, шина ва тормозгирӣ қиматҳо мувофиқи сатҳи фарсудашавӣ дар як тамоюли тахминии хаттӣ боқӣ мемонанд.

Чаро филтри зарраҳо интихоб шуд?

Дар таҳқиқот ба ҷои моделҳои комилан маълумотбазавӣ ба монанди LSTM филтри зарраҳо интихоб шудааст. Сабаби асосӣ набудани маҷмӯаи калони физикии run-to-failure барои тормози прототипии воқеӣ мебошад.

Модели калони қуттии сиёҳ, ки танҳо бо маълумоти синтетикӣ омӯзонида шудааст, метавонад ба ҷои тормози физикӣ фарзияҳои модели симулятсияро омӯзад.

Particle Filtering бошад, модели физикии рушди фарсудашавӣ ва нишондиҳандаи ченшудаи саломатиро дар чаҳорчӯбаи Байесӣ муттаҳид мекунад. Ҳамчунин метавонад равандҳои деградатсияи ғайрихаттиро, ки ҳатман ба тақсимоти Gaussian мувофиқ нестанд, бо тақсимоти зарраҳо ифода кунад.

Сохтори асосии филтри зарраҳо

Тақсимоти эҳтимолияти ҳолат тақрибан бо шумораи муайяни зарраҳо ва вазнҳои онҳо ифода мешавад:

\[ p(x_t|y_{1:t}) \approx \sum_i w_t^i \delta(x_t-x_t^i) \]

Дар равиши SIR вазнҳои зарраҳо мувофиқи эҳтимолияти ченкунии нав нав карда мешаванд:

\[ w_t^i \propto w_{t-1}^i p(y_t|x_t^i) \]

Дар таҳқиқот модели раванди филтри зарраҳо:

\[ x_{N+1} = K_{wear}(E_{brake,N}) + x_N + \omega(N) \]

ва модели ченкунӣ:

\[ y_{N+1} = f(x_{N+1},\nu(N)) \]

бо ҳамин мантиқ сохта шудаанд.

\(x_N\) ҳолати фарсудашавии колодка, \(y\) мавқеи максималии кунҷии муҳаррик ва \(E_{brake,N}\) нишондиҳандаи умумии энергияеро ифода мекунад, ки тормоз дар фуруди N-ум коркард кардааст.

Энергияи тормози як фуруд

Нишондиҳандаи энергияи тормоз тавассути қувваҳои чор актуатор ва суръати кунҷии чарх:

\[ E_{brake,N} = r_{ebrake} \int_{t_0}^{t_{end}} \sum_{i=1}^{4} F_i\omega_w\,dt \]

ҳисоб карда мешавад.

Ин қимат пас аз ҳар фуруд ба “landing repository” сабт мешавад.

Landing repository чист?

Ин сохтор яке аз унсурҳои ҷолиби таҳқиқот мебошад. Алгоритм мӯҳлати истифодаи ояндаро бо фарзияи собити «ҳар фуруд якхела аст» ҳисоб намекунад.

Пас аз ҳар парвоз ба базаи маълумот:

• энергияи тормозгирӣ,
• шароити хатти парвоз,
• массаи ҳавопаймо,
• маълумоти шина,
• ҳарорати тормоз,
• маълумоти марбут ба кори сатҳи ҳавопаймо

илова шуда метавонанд.

Ҳангоми пешгӯии дарозмуддати RUL фурудҳои эҳтимолии оянда аз ин тақсимоти таърихии истифода ба таври тасодуфӣ намунагирӣ мешаванд. Ҳамин тавр, мӯҳлати боқимонда на аз як профили собити вазифа, балки аз таърихи амалиётии худи ҳавопаймо, ки тадриҷан калон мешавад, бароварда мешавад.

RUL чӣ гуна муайян мешавад?

Алгоритм ҳолати фарсудашавиро ба оянда пеш бурда, тақсимоти эҳтимолии шумораи фурудҳои боқимондаро барои расидан ба минтақаи муайяншудаи End of Life месозад.

Relative Accuracy:

\[ RA = 1- \frac{|RUL_r-RUL|}{RUL_r} \]

ҳисоб мешавад.

Дар ин ҷо \(RUL_r\) мӯҳлати боқимондаи воқеии симулятсияшуда ва \(RUL\) мӯҳлати боқимондаи пешгӯишудаи алгоритм мебошад.

Prognostic Horizon бошад, аз нуқтае арзёбӣ мешавад, ки пешгӯӣ бори аввал ба банди ±%20-и қимати воқеии RUL дохил мешавад.

Модел ва алгоритми прогностикӣ қасдан яксон сохта нашудаанд

Ҳамчун ҷузъиёти муҳими методологӣ, модели дақиқи баланди фарсудашавӣ, ки маълумоти fault-to-failure истеҳсол мекунад, ва модели фарсудашавие, ки филтри зарраҳо истифода мекунад, комилан яксон нестанд.

Ҳангоми сохтани маълумоти симулятсия коэффициенти фарсудашавӣ ба тағйирёбандаҳои монанди ҳарорати лаҳзавӣ ва фишори тамос вобаста аст. Дар филтри зарраҳо бошад, қонуни содатари фарсудашавӣ истифода шуда, коэффициенти фарсудашавӣ ба яке аз параметрҳои стохастикии онлайн арзёбишаванда табдил дода шудааст.

Ин интихоб барои пешгирӣ аз он аст, ки филтри зарраҳо танҳо модели тавлидкунандаи худро дубора ҳисоб кунад ва барои санҷиши рафтори он ҳангоми номувофиқии сохтории модел анҷом шудааст.

Усул ва Натиҷаҳои Таҳқиқот

Инфрасохтори симулятсия

Модели динамикии дақиқи баланд, зерсистемаҳои барқӣ, механикӣ ва гармӣ ва сохтори филтри зарраҳо дар муҳити MATLAB R2022a/Simulink таҳия ва симулятсия шудаанд.

Прототипи физикии E-Brake барои ҳамгироӣ ба системаи санҷиши заминии Iron Bird дар оянда таҳия шуда истодааст. Аз ин рӯ, дар ин марҳила базаи васеи run-to-failure аз прототипи воқеӣ мавҷуд нест.

Сохтани базаи маълумот

Барои сохтани базаи рафтори асосӣ махсусан манёврҳои тормозгирии фавқулода истифода шудаанд. Сабаб кам кардани таъсири тағйирёбандаи фармони пилот ҳангоми тормозгирии фавқулода ва таҳқиқи назоратшавандатари динамикаи худи системаи E-Brake мебошад.

Илова бар ин, тормозгирии муқаррарӣ низ барои санҷидани таъсири шароити кор ба нишондиҳандаи саломатӣ арзёбӣ шудааст.

Интихоби нишондиҳандаи саломатӣ

Барои интихоби хусусият симулятсияҳо то тақрибан сатҳи %50 фарсудашавии ҷамъшуда идома дода шуда, коррелятсияи сигналҳои номзад бо фарсудашавӣ таҳқиқ шудааст.

Мавқеи максималии кунҷии муҳаррик:

• Коррелятсияи Pearson: 1,00
• SNR, %20 фарсудашавӣ: 53,71
• SNR, %40 фарсудашавӣ: 54,99

бо ин қиматҳо ҳамчун нишондиҳандаи асосии саломатӣ интихоб шудааст.

Санҷишҳои fault-to-failure

Алгоритми прогностикӣ дар 40 раванди гуногуни симулятсияшудаи fault-to-failure арзёбӣ шудааст.

Шумораи зарраҳо:

\[ N_p=50\ldots5000 \]

тағйир дода шудааст.

Дар мисолҳои муфассал бо 5000 зарра тақсимоти зарраҳо бо қиматҳои симулятсияшудаи ground-truth фарсудашавӣ аз ошкор шудани носозӣ то минтақаи наздикшавӣ ба охири мӯҳлати истифода рушди мувофиқ нишон додааст.

Тақсимоти RUL чиро нишон медиҳад?

Дар Расми 17-и манбаъ тақсимоти RUL дар вақтҳои гуногун барои раванди намунавии fault-to-failure нишон дода шудааст, ки дар он EOL ҳамчун 600 фуруд муайян шудааст.

Дар мисол пешгӯиҳо пас аз:

• фуруди 60-ум,
• фуруди 192-юм,
• фуруди 357-ум,
• фуруди 522-юм

аз нав ҳисоб шудаанд.

Бо пеш рафтани мӯҳлати истифодаи ҳавопаймо тақсимоти пешгӯишудаи RUL ба нуқтаи воқеии симулятсияшудаи EOL наздик мешавад. Тибқи манбаъ, қимати воқеии EOL дар дохили тақсимоти пешгӯишудаи нишон додашуда боқӣ мемонад.

Натиҷаҳои RA ва CRA

Натиҷаҳои Relative Accuracy ва Cumulative Relative Accuracy, ки аз 40 пайдарпаии симулятсияшудаи фуруд гирифта шудаанд, дар Расми 19-и манбаъ дода шудаанд.

Муҳаққиқон мегӯянд, ки қимати миёнаи RA умуман аз остонаи қабули %80 баландтар монд ва қиматҳои CRA низ сатҳи баланд нишон доданд.

Аммо манбаъ барои ин натиҷаҳо як қимати ягонаи ниҳоии «дақиқии миёна = X%» намедиҳад. Аз ин рӯ, аз график рақами тахминӣ хонда шуда, дар ин ҷо ҳамчун натиҷаи дақиқ истифода нашудааст.

Натиҷаҳое, ки таҳқиқот дастгирӣ мекунад

• Бо истифода аз маълумоти симулятсияи дақиқи баланд барои E-Brake дар марҳилаи прототип алгоритми PHM таҳия карда шудааст.
• Дар муҳити симулятсия байни фарсудашавии колодка ва мавқеи максималии кунҷии муҳаррики барқӣ робитаи ниҳоят қавӣ ёфт шудааст.
• Нишондиҳандаи интихобшудаи саломатӣ нисбат ба номзадҳои дигар ба шароити хатти парвоз ва тормозгирӣ устувории баланд нишон додааст.
• Филтри зарраҳо тавонист ҳолати пинҳонии фарсудашавии колодкаро параллел ба ground-truth симулятсияшуда пайгирӣ кунад.
• Тақсимоти эҳтимолии RUL дар раванди намунавии fault-to-failure ба нуқтаи симулятсияшудаи EOL наздик шуданд.
• Иҷрои миёнаи RA-и 40 пайдарпаии симулятсия умуман болотар аз остонаи %80 гузориш шудааст.
• Азбаски ченкуниҳои мавҷудаи мавқеъ ва ҷараёни EMA метавонанд барои PHM истифода шаванд, эҳтимол сенсори иловагии махсуси фарсудашавӣ лозим набошад.
• Равиши landing repository метавонад шароити таърихии истифодаи ҳавопайморо ба пешгӯии стохастикии ояндаи RUL дохил кунад.

Натиҷаҳое, ки таҳқиқот исбот намекунад

• Исбот нашудааст, ки алгоритм дар ҳавопаймои воқеӣ ҳамон дақиқии RUL-ро таъмин мекунад.
• Бо прототипи воқеии E-Brake таҷрибаҳои физикии run-to-failure ҳанӯз анҷом дода нашудаанд.
• Коэффициентҳои фарсудашавии колодка аз озмоишҳои воқеии трибологии прототипи ҳадаф калибр нашудаанд.
• Нишон дода нашудааст, ки нишондиҳандаи мавқеи кунҷии муҳаррик барои ҳамаи тормозҳои электромеханикии ҳавопаймо нишондиҳандаи универсалии саломатӣ мебошад.
• Системае, ки ҳамзамон якчанд навъи носозӣ дорад, ба таври фарогир тасдиқ нашудааст.
• Фарсудашавии диск ҳадафи асосии модели ҷории ҳолати прогностикӣ нест.
• Фоидаи амалиётӣ дар парвози воқеӣ, кори кормандони техникӣ ва равандҳои сертификатсия ҳанӯз бо санҷиши саҳроӣ чен нашудааст.

Маҳдудиятҳои асосии илмӣ

Маҳдудияти муҳимтарин он аст, ки арзёбии иҷрои системаи PHM ба маълумоти синтетикии fault-to-failure асос ёфтааст.

Гарчанде модели дақиқи баланд дониши физикиро фарогир дар бар мегирад, симулятсия худи системаи воқеӣ нест. Хусусан ҳанӯз таҷрибавӣ муайян нашудани коэффициентҳои фарсудашавии махсуси маводи колодка яке аз номуайяниҳои муҳими суръати воқеии фарсудашавӣ мебошад.

Илова бар ин, нишондиҳандаи интихобшудаи саломатӣ мустақиман ба геометрияи EMA–винти шарикдор–колодка вобаста аст. Дар системаҳои тормози электромеханикӣ бо меъмории дигар шояд нишондиҳандаҳои дигар интихоб шаванд.

Дар манбаъ инчунин қайд шудааст, ки равиши классикии Sequential Importance Re-sampling, ки дар филтри зарраҳо истифода шудааст, дар ифодаи тақсимоти эҳтимолӣ, махсусан дар минтақаҳои дум, маҳдудиятҳо дорад. Муҳаққиқон дар ин марҳила усулро барои таҳқиқоти пешакӣ кофӣ мешуморанд.

Кори оянда

Вақте системаи санҷиши физикӣ дастрас мешавад, тасдиқи таҷрибавӣ ҳамчун қадами ҳатмии навбатии таҳқиқот муайян шудааст.

Дар оянда ҳамчунин:

• калибровкаи модел бо маълумоти воқеии фарсудашавии тормоз,
• илова кардани фарсудашавии диск ба система,
• идоракунии якчанд режими носозии ҳамзамон,
• ҳамгироии маълумоти Байесӣ,
• дохил кардани шароити ояндаи обу ҳаво/хатти парвоз ба намунагирии landing repository мувофиқи минтақаи амалиёт

ба нақша гирифта шудаанд.

Ёддошт оид ба Манбаъ ва Усул

Номи пурраи аслии таҳқиқот: A Simulation Study on Wear Monitoring and Prognosis in Electro-Mechanical Brakes for a Small Passenger Aircraft

Муаллифон: Riccardo Achille; Andrea De Martin; Antonio Carlo Bertolino; Giovanni Jacazio; Massimo Sorli.

Муаллифи масъул: Riccardo Achille.

Муассиса: Department of Mechanical and Aerospace Engineering, Politecnico di Torino, Torino, Italy.

Навъи манбаъ: Мақолаи таҳқиқотии рецензияшуда.

Маҷалла: Actuators.

Ношир: MDPI.

Нашр: 2026, Ҷилд 15, Мақола 161.

Санаи ирсол: 19 January 2026.

Санаи бозбинӣ: 6 March 2026.

Санаи қабул: 8 March 2026.

Санаи нашр: 11 March 2026.

DOI: 10.3390/act15030161.

Пайванди расмӣ:https://doi.org/10.3390/act15030161

Иҷозатнома: Creative Commons Attribution (CC BY).

Робита бо кори қаблӣ: Мақола версияи бозбинӣ ва васеъшудаи кори “Development of a PHM system for electrically actuated brakes of a small passenger aircraft” мебошад, ки 3–5 July 2024 дар 8th European Conference of the Prognostics and Health Management Society дар Прага пешниҳод шуда буд.

Маблағгузорӣ: Таҳқиқот дар доираи European Commission Horizon 2020 Framework Programme аз ҷониби лоиҳаи “Electromechanical Landing Gear System Integration for Small Aircraft” (E-LISA), созишномаи грантӣ 887222 маблағгузорӣ шудааст.

Кумитаи ахлоқ: Татбиқ намешавад.

Розигии огоҳона: Татбиқ намешавад.

Дастрасии додаҳо: Дастрасӣ ба додаҳо маҳдуд аст. Додаҳо аз E-LISA Consortium гирифта шудаанд ва бо иҷозати консорсиум метавонанд аз муаллифон дастрас шаванд.

Бархӯрди манфиатҳо: Муаллифон гузориш медиҳанд, ки бархӯрди манфиатҳо вуҷуд надорад. Гуфта шудааст, ки маблағгузор дар тарҳи таҳқиқот, таҳлил ва тафсири додаҳо, омода кардани матн ё қарори нашр нақш надоштааст.

Хулосаи усул: Таҳқиқот рафтори механикӣ, барқӣ ва гармии тормози электромеханикии ҳавопайморо дар муҳити симулятсияи дақиқи баланд муттаҳид карда, барои фарсудашавии колодка равандҳои синтетикии fault-to-failure истеҳсол мекунад. Шароити кор ба таври стохастикӣ тағйир дода мешавад; нишондиҳандаҳои саломатии вобаста ба фарсудашавӣ бо коррелятсияи Pearson ва SNR интихоб мешаванд; мавқеи максималии кунҷии муҳаррик ҳамчун health indicator-и асосӣ истифода шуда, арзёбии ҳолат ва пешгӯии RUL бо филтри зарраҳо дар асоси Sequential Importance Re-sampling анҷом дода мешавад.

Ёддошти муҳим дар бораи тасдиқи таҷрибавӣ

Истифодаи “модели дақиқи баланд” дар ин таҳқиқот ва “системаи PHM-и тасдиқшуда дар E-Brake-и воқеии физикӣ” будан як чиз нестанд.

Мақола равшан мегӯяд, ки прототипи физикӣ ҳанӯз дар марҳилаи таҳия аст ва маҷмӯаи таърихии run-to-failure вуҷуд надорад. Аз ин рӯ, ҳамаи 40 раванди fault-to-failure ва қиматҳои ground-truth-и RUL аз ҷониби симулятсия тавлид шудаанд.

Бинобар ин, натиҷаҳои бадастомада татбиқшавандагӣ ва иқтидори равиши тарроҳии алгоритмро дар муҳити симулятсия дастгирӣ мекунанд; онҳо дақиқии прогностикии сатҳи сертификатсияро дар ҳавопаймои воқеӣ исбот намекунанд.

Ёддошти муҳим дар бораи модели фарсудашавӣ

Коэффициентҳои фарсудашавии колодка аз маводи соиши махсуси прототипи E-Brake-и ҳадаф бо таҷриба гирифта нашудаанд. Таҳқиқоти манбаъ равшан мегӯяд, ки ин параметрҳо аз адабиёт барои ҷуфтҳои соиши монанд гирифта шуда, ба таври стохастикӣ коркард шудаанд.

Аз ин рӯ, мӯҳлати мутлақи колодка ё шумораи фурудҳои боқимонда набояд ҳамчун қиматҳои тасдиқшудаи мӯҳлати хидматии тормози воқеии ҳадаф истифода шаванд.

Ёддошти муҳим дар бораи иҷрои RUL

Расми 19-и манбаъ нишон медиҳад, ки Relative Accuracy-и миёна умуман аз остонаи %80 баландтар аст; аммо таҳқиқот иҷрои ниҳоиро бо як фоизи миёнаи дақиқ гузориш намекунад. Аз ин рӯ, аз график рақамҳои тахминӣ бароварда шуда, ҳамчун маълумоти илмӣ пешниҳод нашудаанд.

Ба ҳамин монанд, дар Расми 17-и манбаъ як мисоли муайяни симулятсия бо EOL = 600 фуруд мавҷуд аст. Ин қимати 600 фуруд нуқтаи охири мӯҳлати як мисоли муайяни синтетикии fault-to-failure мебошад; мӯҳлати сертификатсияшуда ё умумии хидматии тормози ҳавопаймои омӯхташуда нест.