基于中医诊断理论的航空发动机故障诊断技术转公众号艾维升

作者： 房红征， 于功敬， 董云帆，樊煥贞

择要

航空动员机的组成极其繁杂，部件之间的互相作用和影响普遍，而且机理繁杂。我国航空动员机短缺正向设计履历，因而一旦动员机产生故障，很难进行基于设计图纸和数学模子的正向推理。国产动员机实验和试飞进程中的相称一部门故障，在探求缘故原由的时刻，因为短缺完备的机理和模子库，无法精确对故障进行定位、演绎和推理。本文联合航空动员机故障诊断利用需求现实， 联合传统中医理论中的整体观念、动态辩证观以及履历积聚的办法，抽象出新的办法论，应用中医诊断理论的思维方式，提出了航空动员机故障诊断的新技术。经由过程研讨，基于中医整体建模、辨证论治思维及履历积聚的办法论，树立新的动员机故障诊断理论系统，进步航空动员机的体系级诊断才能，为实现航空动员机地面测试与运行阶段海量数据的充足应用提供根基，为设备典型功效体系的多参数之间的综合阐发评估、猜测提供支持，为历久服役繁杂设备高靠得住、长寿命的设计事情提供强有力的根据，确保设备的稳固康健运行。

症结词：航空动员机，中医理论，故障，诊断

I. 弁言

我国航空动员机工业短缺正向研发积聚。

我国今朝尚短缺正向研发的、全自立常识产权的动员机型号，绝年夜多半重点国产型号动员机技术（例如今朝国产已经批产阶段的推崇比 7 以上的重型涡喷动员机）为逆向研讨而来，在某种水平上存在“知其然、不知其以是然”的征象[1]。如对动员机症结部件毁伤机理和动员机康健治理根基构架设计短缺深入的懂得，在康健治理方面短缺自上而下的正向设计理论系统作为理论支持。从科研体系体例看，我国今朝航空动员机的研发是追随型号的，即研制一款飞机，才会去研发一款配套的动员机；飞机假如下马，动员机也随之下马[2]。但英美等蓬勃国度，动员机与飞机的研发是离开的，动员机焦点机的研发更是重中之重，要比动员机型号和飞机型号的研制提前许多。以“太行”涡扇动员机为例，其焦点机就源于 CFM-56。 其虽已研制胜利 11 年了， 然则拆解 CFM-56 的难度仍旧很年夜， CFM-56 的维护都是由专业公司来完成的，海内无法维护。短缺正向设计履历，寄托琢磨和仿照，基本无法将其机理彻底摸透[3]。该型动员机在 05 年完成设计定型，但 11 年曩昔了仍旧问题赓续，只用在双发的歼 11 战役机上。单发的歼 10 战役机对动员机靠得住性要求高，直到歼 10B 量产，歼 10 系列战机都只能采纳俄制 AL-31FN 动员机。

2.动员机故障机理繁杂，故障难“归零”

航空动员机的组成极其繁杂，部件之间的互相作用和影响普遍，而且机理繁杂。我国航空动员机短缺正向设计履历，因而一旦动员机产生故障，很难进行基于设计图纸和数学模子的正向推理。国产动员机实验和试飞进程中的相称一部门故障，在探求缘故原由的时刻，因为短缺完备的机理和模子库，无法精确对故障进行定位、演绎和推理。只能寄托穷举法，对各个相关部件进行依次试验，探求根源。因为经费所限以及体系繁杂，如许的故障诊断计划年夜多半无法完成，导致故障无法“归零” [4]。

3．中医理论思维对动员机康健治理具有启迪作用

由上文所述，若何依据我国军用航空动员机行业近况，探索出一套既相符现有现实环境(短缺正向设计才能、缺少现实设计履历)、可以或许办理现请安题(相称一部门动员机故障机理未能掌握)，而且和国际先进程度接轨的动员机康健治理办理计划，是当下迫切必要办理的问题。因为今朝我国军用航空动员机行业近况缺少正向设计才能、短缺故障机理研讨等特色，这与西方国度如美国开展的动员机诊断与康健治理的条件和前提不尽雷同[5]，因而要满意今朝海内军用航空动员机康健治理的需求，除借鉴已有的西方先进的动员机康健治理体系的设计和技术、履历外，还应该依据海内的详细环境如技术成熟度程度和成长近况，开拓出一条奇特相符中国国情的动员机康健治理技术道路。传统中医理论中的整体观念、动态辩证观以及履历积聚的办法论，更得当今朝我国航空动员机故障诊断和康健治理的近况和国情，具有诸多的借鉴意义。从中医理论思维动身，或许能开拓动身念头康健治理的一条全新技术路径。

II.中医理论系统研讨

中医学以阴阳五行作为理论根基，将人体当作是气、形、神的同一体，经由过程“望闻问切”四诊合参的办法，寻找病因、病性、病位、阐发病机及人体内五脏六腑、经络枢纽关头、气血津液的变化、断定邪正消长，进而得出病名，归纳出证型，以辨证论治原则，订定“汗、吐、下、和、温、清、补、消”等治法，使用中药、 针灸、 按摩、 推拿、 拔罐、 气功、 食疗等多种治疗手腕，使人体到达阴阳折衷而康复[7]。

中医理论系统有三个根本特色：“天人合一”的整体观念、“阴阳五行”的动态辩证论治以及“神农尝百草式”的履历积聚办法论。

“天人合一”的整体观念

中医的整体观念其内在有二：一是以为人体是一个有机的整体；二是看重人与天然界的同一。中医把人体当作一个以心为主宰，五脏为中心的同一体，这个同一体可分为五个体系。五个体系经由过程经络互相贯穿连接在一路，而以气、血、津液为其运动的物资根基，同时又经由过程恶马恶人骑而互相调节，维持整体程度的和谐和均衡；中医在整体观念指示下，衍生出了一个紧张概念，便是“均衡”，强调人与外界情况的均衡；强调人体内各部门的和谐与均衡[8]。这种整体观念贯穿于中医的心理、病因、发病、诊断、治疗、摄生等所有范畴。

是以，在上述这种整体观念指示下，中医在诊察疾病时，老是斟酌到疾病产生的季节，患者的栖身情况、生涯前提、饮食癖好等天然情况及社会情况。患者某一部位的病变，不会仅注意患病的局部，更会从上面说的五个体系内部之间的关系来阐发或从五个体系之间的关系来阐发。中医不是“头痛医头，脚痛医脚”，而是依据整系统统的内部联系关系，探求病症根源，经由过程“治本”来到达“治标”的目标。

2.“阴阳五行”的动态辩证关系

动态的“辩证论治”，是中医所特有而西医没有的[8]。西医是对症治疗，也便是头痛医头、脚痛医脚。而中医是依据诊断的病理结论，拔取诊断的手腕，而不局限于所诊断的部位。中医可以或许进行为态的辩证论治，其焦点就在于不局限于外面产生的征象，而因此整体观、动态视角为根基，针对每个特殊的个别，探求产生雷同和分歧征象背后的本色病理，以及人体各个体系之间的互相联系关系影响。然后依据病理，再得出诊治计划。

依据上述阐发，中医不只把人体器官的功效用“行”来描写， 形象反映各自功效； 另外， 用“阴阳”理论论述了各“行”之间的互相关系，附之以“恶马恶人骑”学说进行弥补， 体系周全了归纳综合了人体的事情模式。

3.“神农氏尝百草式”的履历积聚

中医进行辨证诊断的精确性，和中医本人的履历积聚呈正相关的关系[9]。因而常有老中医诊断更精到、更令人佩服的征象[10]。因为中医重在对人体各体系间互相影响机理的考察和思辨，而体系间的影响机理极为繁杂[11]，因而履历的积聚所形成的直觉断定才能对付中医而言至关紧张。

依据中医履历积聚办法论的启迪，在动员机故障诊断和康健治理的进程中，按照中医“履历积聚”的进程，在完成动员机多作用处整体建模后，对动员机多个作用处的运行数据进行周全网络，以过往数据为根基，对动员机的故障及其机理进行积聚和进修。

这种积聚和进修因此年夜量的“履历”作为根基的。因而对付“直觉断定”才能的晋升是正相关的。这种进修的目标是为了经由过程过往的数据，感知动员机各个作用处及其所涉及的参数之间的互相影响和联系关系关系，获得基于动员机多作用处全局数据的深度联系关系神经收集。从而为辩证诊断提供根据

III． 动员机康健治理研讨

1．动员机康健治理（ PHM）同医学的关系

动员机康健治理技术的工具是动员机整体以及各分体系部件；医学的工具是人体各轮回体系、脏器器官。二者在本色上，都是针对特定工具，进行理论建模、信息采集、诊断评估和实施改良步伐的进程。

2．中西医思维的差异

若将动员机视为人体，对其进行诊治，则有两种判然不同的思绪：一种是借鉴西医的归纳程序思维，注重从特殊到一样平常，总结出体现事物运行纪律的理论和模子系统，体现事物的共性。归纳法的弊端在于容易犯不完全归纳的缺点，无法找出真正普适的纪律。今朝西方先进的航空动员机制作厂商由于其正向设计的履历、完整的理论系统以及完备的模子库，具备了使用相似西医的归纳程序思维进行动员机诊断与康健治理的前提。而我国动员机研制单元因为短缺正向设计、短缺完整的理论模子库，例如在专家体系方面，只有单方面的、不完备的常识，常识库程度严重滞后，难以给出深度描绘康健参数之间联系关系关系的、完整成系统的专家常识系统。由此导致在利用归纳法时容易有不完全归纳的短板，无法树立有用的动员机康健治理系统。

另一种是借鉴中医的演绎程序的思维，从一样平常到特殊，依据古人由履历总结和实践演绎树立的整体诊管理论系统，进行闭环演绎，对个别动员机的奇特的故障进行整体的、体系的、周全的、动态的体察，因“人”施治，从动员机内涵机理之间的互相作用、互相影响的角度动身，进行动员机的故障诊断、猜测和康健治理。

3．中医思维式的动员机康健治理更相符国情

要言之，归纳法和演绎法之间，中医和西医之间，并不是矛盾的。而是相辅相成，互补的。二者都被证实是行之有用，有代价和意义的。选择此中一种思维方式，并不意味着对另一种思维方式的背离。在详细实践中，可以有主有辅，互相联合。但必需清晰的是，两种思维所根据的条件是有所分歧的。

我们在选择技术路线的时刻，不仅要进修借鉴西方先进的办法论，同时也要斟酌详细国情，因地制宜地选择最适当的办法。由上文所述，依据我国航空动员机行业今朝的近况，因为短缺正向设计完整性，海内尚不具备完备归纳（归纳法行之有用的前提）的条件。因而依据中医的演绎程序的思维获取启迪，大概加倍实际、更具有现实指示意义。

Iv. 基于中医理论的航空动员机故障诊断根基理论的树立

基于“天人合一”中医整体观的动员机整机建模技术

人体因此心为主宰，五脏为中心的同一体，这个同一体可分为五个体系。

人体以五脏为中心，分为五个体系，经由过程经络互相贯穿连接在一路，而以气、血、津液为其运动的物资根基。

动员机体系一样平常由动员机主机机、传动体系、润滑体系、节制体系、康健治理体系构成。根据中医的整体观，可将动员机作如下图所示的建模：

1）五脏根据“天人合一”的整体观，以能量传播递、作用的视角，动员机可以视作以机器布局、滑油路、气路、燃油路、节制体系这“五行”为中心的同一体。

图中的五行同人体的心、肝、脾、肺、肾的类比为近似的对照，参考的是中医对人体建模的思维方式，并非完全逐一对应的映射。

中医理论中，心、肝、脾、肺、肾五行并非指心、肝、脾、肺、肾器官自己，而是指以心、肝、脾、肺、肾为主的五年夜体内轮回体系。

因而参考中医理论中对五行的界说，可做以下类比：

心为人体能量之源，因而将燃油路（包括燃烧室、输油路等）类比于人体的“心”轮回。

肝主怒，肝伤则易怒，性格急躁。滑油路主导动员机的传动及其附件，决议动员机的事情状况，因而将滑油路类比于人体的肝轮回。

脾胃反面，则肌肉不蓬勃、四肢无力。主筋骨。因而将机器布局类比于人体的脾轮回。

肺主呼吸、新陈代谢，为人体提供氧气，因而将气路类比于人体的肺轮回。

肾主精神，肾功效不强时，影响骨骼康健，因而将节制体系类比于人体的肾轮回。

2）气、血、津液空气/燃气、燃滑油、电作为动员机事情的物资根基，以“场”为序言相互作用、互相调节，维持事情状况的和谐和均衡。

3）人体“经络” 对付航空动员机康健治理技术研讨，将动员机子体系交互作用序言看作一个宏观的“场”，即对应人体“经络”，由六部门组成：气路场、温度场、振动场、油路场、声场、红外场

4）人体“穴位” 用于动员机康健治理的传感器症结测点，即为经络中的“穴位”，经由过程浩繁“穴位”分歧状况，断定动员机康健状态。

2..基于中医“阴阳五行”辨证论治办法论的加强检测

中医理论中将阴阳五行的金、木、水、火、土齐心、肝、脾、肺、肾相对应。金、木、水、火、土肺（年夜肠）、肝（胆）、肾（膀胱）、心（小肠）、脾（胰、胃）。压气机（电扇、压气机）、燃烧室（主燃、加力）、涡轮（高压涡轮、低压涡轮）、传动体系（主轴、附件传动）、节制体系（ ECU、传感器、执行机构、燃油泵）

根据“天人合一”的整体观，以能量传播递、作用的视角，可将动员机视作以压气机、燃烧室、涡轮、传动体系、节制体系为中心的同一体。此中，每一个子体系之间经由过程机器、气路、电气等方式耦互助用、互相接洽，如图所示。

1）能量流主线：

 节制体系给定动员机主燃油，燃烧室中进行燃烧发生热能；

 高温燃气颠末涡轮，将热能转化为动能；

 动能使涡轮带动动员机传动体系转动；

 进而带动压气机做功；

 燃气轮机事情轮回树立，同时各子体系将自身状况参数反馈到节制体系，保障节制体系正常事情。

2）互相接洽支线：

 后级部件的气流状况，作为前级部件的出口界限前提，具有反作用；

 前级部件气路状况产生变化，对付后面级险些所有部件气路都发生影响；

 发生功率通报的部件之间，都存在机器特征的耦合（磨损、振动等）。

3．基于中医“神农尝百草”履历积聚办法论的动员机故障诊断

参照图 5，诊断办法描写如下：

 康健治理研讨，将动员机故障诊断比作人体医治疾病；

 人体经络即为五脏互相作用机理，穴位为身材康健状况的表征道路，组成人体运行机理；分离与动员机物理场、症结测点对应。

 中医望闻问切即经由过程分歧感官网络人体信息，与动员机康健治理体系经由过程分歧测点采集多源信息对应；

 中医经由过程对付上述人体运行机理的认知，形成了普适性的病理常识、经络常识；与动员机康健治理研讨形成故障模子与故障效应阐发相对应；

 基于信息和病理常识，并联合经络常识，可断定病症（治标）、肯定病源（治本）；

 经由过程履历的积聚，可赓续对付病理常识（故障模子）进行弥补和完美，进步中医（康健治理体系）的思辨与断定才能。

参考文献

[1]王志,艾延廷,沙云东.基于神经收集的航空动员机整机振动故障诊断技术研讨[C].沈阳:辽宁省航宇学会动力装配专业第十四届学术交流会.2006:66-73

[2]艾延廷,王志,沙云东.基于 LMSTest.lab 的航空动员机整机振动丈量与阐发[C].LMs 技术交流会议,2006

[3]王志,艾延廷,沙云东.基于 BP 神经收集的航空动员机整机振动故障诊断技术研讨[J].仪器仪表学报,2006(已任命)

[4]艾延廷,何家葵,王志,闻邦椿.内燃机整机振动隐约自顺应自动节制技术研讨[J].内燃机工程,2004,25(6):55-59(已被 El 检索)

[5]艾延廷,王志,甘世俊.多自由度车辆模子半自动悬架隐约节制[J].振动与冲击.(已任命)

[6]艾延 廷 , 王志 .内燃 机整 机振动神 经收集 自顺应 自动节制 技术研 究 [J]. 内燃 机工程,2006,27(1):71-75

[7]李致重.从国粹看中医[J]. 中医药传递,2006,5(1):1-4.

[8]沈自尹.再从证的研讨探究中、西医的互补性［ J］ .中国中西医联合志， 1999,19(3):180-182

[9]李振吉，于文明，张先恩，等.973 方案中医理论根基研讨专项实施概要(2005-2009) [M].北京: 中国中医药出书社， 2011.

[10]李致重.论中、西医的弗成通约性[J].科技导报， 2001(8):24-27.

[11]周鸿艳，李志平，李和伟.近代中医教育的反废止尽力: 以课程教材建设为例[J].中国中医药信息杂志， 2010,27(4):131-132.