随着现代航空技术的飞速发展，飞机的功能日益完善，性能不断提升，随之而来的是飞机系统、子系统和设备的日益复杂化。这种复杂性不仅增加了测试和诊断的难度，也给飞机的维护保障和使用安全带来了严峻挑战。
这些系统中，机电系统作为飞机机载系统的重要组成部分，承担着保障飞机正常运行的关键任务。其中，燃油系统作为机电系统的核心子系统之一，直接影响飞机的持续动力供应，其安全性维护至关重要。
飞机燃油系统的主要功能是为发动机和辅助动力装置（APU，Auxiliary Power Unit）储存和供应燃油。航空燃料在航空发动机中被转化为热能，进而转化为动能，确保飞机的正常飞行。燃油系统的基本要求是在一定压力和流量下，持续不断地向发动机提供无污染的燃油，以维持飞机的正常运行。然而，随着飞机性能的提升，燃油系统从最初的简单结构发展为包含多个油箱、复杂输油控制系统和通气增压系统的复杂系统。这种复杂性使得燃油系统的维护和故障诊断变得更加困难。
传统的飞机故障诊断和维修方式主要依赖人工检测和排查。然而，燃油系统结构复杂，部件众多，仅靠人力进行故障排查，往往难以及时发现微小故障和潜在隐患。
▲波音737NG燃油盖板渗漏形式
一旦这些隐患导致飞机功能异常，可能造成无法挽回的损失。因此，传统的故障诊断方式不仅消耗大量人力物力，其检测效率和效果也不够理想。考虑到燃油系统各结构、模块之间存在密切的耦合关系，如何在众多复杂的功能模块中提高检测效率，保障各模块正常运行，同时满足经济性要求并保证飞机的可靠性和安全性，成为航空领域亟待解决的问题。
以波音737NG飞机为例，其燃油系统由多个油箱组成，包括左翼、右翼和中央油箱。这些油箱通过复杂的管路和阀门连接，以确保在不同飞行阶段为发动机提供稳定的燃油供应。然而，这种复杂的结构也增加了故障发生的可能性。例如，燃油渗漏、油泵故障或阀门失灵等问题，可能导致燃油供应中断，严重影响飞行安全。
在实际操作中，燃油系统的维护和故障诊断需要专业人员具备丰富的经验和技能。然而，即使是经验丰富的技术人员，也可能因为系统的复杂性和故障的隐蔽性，而难以及时、准确地发现问题。因此，依赖传统的人工检测方式，既耗时耗力，又存在较大的安全隐患。
为应对这些挑战，智能化故障诊断和故障预测技术应运而生。通过实时监控飞机的运行状况，这些技术能够对运行过程中出现的故障进行诊断定位，并对尚未出现的故障进行预测和剩余寿命评估。这使得维修策略更加科学合理，降低了人力物力的消耗，避免了过度维修或维修不足的情况。然而，实施这些智能化技术，需要依赖高精度的仿真工具，以模拟和分析燃油系统的复杂行为。
在此背景下，数字样机技术作为一种先进的仿真手段，逐渐在航空领域得到应用。数字样机是一种基于计算机技术的虚拟模型，能够真实地模拟实际产品的性能和行为。通过数字样机，工程师可以在设计阶段对产品进行虚拟测试，提前发现潜在问题，优化设计方案。这不仅缩短了研发周期，降低了成本，也提高了产品的可靠性和安全性。
天目全数字实时仿真软件SkyEye作为一种先进的仿真工具，为航空领域的数字样机构建、仿真和测试提供了有力支持。SkyEye是基于可视化建模的硬件行为级仿真平台，支持用户通过拖拽的方式对硬件进行行为级别的仿真和建模。通过SkyEye，工程师可以构建虚拟的燃油系统模型，对其进行实时仿真，分析系统在不同工况下的表现，预测潜在故障，制定相应的维护策略。
作为一个通用的仿真平台，SkyEye支持主流的嵌入式硬件平台，可运行主流的国内外操作系统。通过利用基于LLVM的动态二进制翻译技术，SkyEye的虚拟处理器在典型的桌面计算机上运行速度可以达到2000MIPS以上。这使得SkyEye在航空发动机系统仿真、嵌入式系统开发等领域具有广泛的应用前景。
在实际应用中，SkyEye已被用于航空电子系统的多机多功能系统仿真。航空发动机控制系统规模庞大，需要多个目标系统以及多个上位机软件联合协作，且因其为分布式结构，协同测试环境构建困难。SkyEye能够为综合航空电子系统提供多机多功能目标系统的仿真环境，采用分布式部署方式，通过多路传输数据总线把多种机载电子分系统交联在一起，实现信息的测量、采集、传输、处理、监控和显示功能，并完成飞行控制、发动机控制、导航、性能管理等任务，从而解决大规模航电系统硬件测试环境搭建费时费力且不易维护的问题。
参考文献
[1] 刘怡.波音737NG飞机燃油系统常见故障浅析[J].航空维修与工程,2024,(01):64-65.DOI:10.19302/j.cnki.1672-0989.2024.01.010.
[2] 郭宇俤.基于深度学习的飞机燃油系统故障诊断与故障预测技术研究[D].南京航空航天大学,2022.DOI:10.27239/d.cnki.gnhhu.2022.001145.