飛控系統(tǒng)區(qū)域安全性檢查方法研究

　　摘 要：介紹了區(qū)域安全性分析方法及其工作流程，并提出了區(qū)域安全性分析應(yīng)當(dāng)關(guān)注的問題。描述了區(qū)域安全性分析的區(qū)域劃分原則和檢查的重點(diǎn)內(nèi)容。區(qū)域劃分是區(qū)域安全性分析的基礎(chǔ)，直接影響了區(qū)域安全性分析的精度和復(fù)雜程度；區(qū)域安全性分析的三個方面包括設(shè)計(jì)/安裝準(zhǔn)則檢查、安裝位置檢查、系統(tǒng)/設(shè)備接口檢查。結(jié)合一個實(shí)例驗(yàn)證了該方法的有效性。
　　
　　關(guān)鍵詞：區(qū)域劃分 設(shè)計(jì)/安裝準(zhǔn)則 安裝位置檢查 接口檢查
　　中圖分類號：V22 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1672-3791(2011)10(b)-0000-00
　　
　　 民用飛機(jī)設(shè)計(jì)是一個重大的系統(tǒng)工程，需要對飛機(jī)氣動、結(jié)構(gòu)和系統(tǒng)等各個方面進(jìn)行嚴(yán)謹(jǐn)?shù)陌踩栽u估和迭代構(gòu)建。
　　區(qū)域安全性分析（Zonal Safety Analysis， ZSA）是一種在某一指定區(qū)域內(nèi)以設(shè)備的安裝位置為基礎(chǔ)，檢查區(qū)域內(nèi)各系統(tǒng)之間、系統(tǒng)內(nèi)部設(shè)備安裝相容性的方法。它能有效評估在同一區(qū)域相鄰機(jī)機(jī)械或電子設(shè)備相互影響。
　　新設(shè)計(jì)的飛機(jī)，或者對已有機(jī)型或設(shè)計(jì)方案進(jìn)行重大修改，都需要對飛機(jī)做區(qū)域安全性分析。區(qū)域安全性分析應(yīng)貫穿于飛機(jī)設(shè)計(jì)始終，在不同設(shè)計(jì)階段，對現(xiàn)有設(shè)計(jì)成熟程度進(jìn)行評估，確定在該階段是否滿足區(qū)域安全性需求。區(qū)域安全性分析在驗(yàn)證系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的合理性的同時(shí)，對系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)提出了更嚴(yán)格的要求。
　　
　　1區(qū)域劃分
　　區(qū)域劃分是區(qū)域安全性分析的基礎(chǔ)，區(qū)域劃分對后續(xù)區(qū)域安全性分析的評估復(fù)雜度、評估精度產(chǎn)生直接影響。劃分區(qū)域過多，勢必降低評估精度，導(dǎo)致一些潛在故障源被忽略掉；劃分區(qū)域過少，會大大增加工作負(fù)擔(dān)和工作難度。故在劃分區(qū)域時(shí)，應(yīng)在保證界面清晰明了的情況下，盡量保證區(qū)域包含更多的信息量。在劃分過程中，通常按照物理區(qū)域劃分，例如前貨艙、后貨艙、客艙都可以劃分為單獨(dú)的區(qū)域。
　　在進(jìn)行區(qū)域安全性分析時(shí)，由于檢查局限在劃分的區(qū)域內(nèi)，在相鄰區(qū)域的邊界上，設(shè)備之間的相互影響為進(jìn)行分析。在進(jìn)行區(qū)域安全性分析時(shí)，需要對邊界附近的設(shè)備單獨(dú)進(jìn)行分析，確保邊界附近不存在能影響另一區(qū)域的危險(xiǎn)源，或危害程度處于可接受程度。對區(qū)域邊界驗(yàn)證不需要很嚴(yán)格的分析，因?yàn)樵诠材９收戏治鲋?，所有Ⅰ類和Ⅱ類故障中的“與”事件都將進(jìn)行分析，檢查危險(xiǎn)源是否能同時(shí)危害到“與”事件中的底事件。若能避免Ⅰ類和Ⅱ類故障的“與”事件同時(shí)被觸發(fā)，則視該種安裝可以被接受。
　　
　　
　　設(shè)備維護(hù)；
　　確定設(shè)計(jì)已滿足FTA基本事件的獨(dú)立性聲明。
　　區(qū)域安全性分析是定性分析方法，其流程主要包括參照設(shè)計(jì)/安裝準(zhǔn)則檢查、安裝位置檢查和接口檢查。
　　2.1設(shè)計(jì)/安裝準(zhǔn)則
　　設(shè)計(jì)/安裝準(zhǔn)則是飛機(jī)進(jìn)行區(qū)域安全性分析的依據(jù)，進(jìn)行檢查時(shí)需要參照該準(zhǔn)則，逐步對機(jī)械和電子設(shè)備的安裝進(jìn)行檢查。新型號研制，區(qū)域安全性分析的第一個步驟是為后續(xù)工作確定設(shè)計(jì)/安裝準(zhǔn)則；而針對飛機(jī)的衍生系列，盡量沿用基本型號飛機(jī)的設(shè)計(jì)/安裝準(zhǔn)則，這樣可以盡可能多地利用成熟的工作方法，減少出現(xiàn)新的不可預(yù)知問題的可能性。
　　在進(jìn)行區(qū)域安全性分析時(shí)，首先檢查系統(tǒng)的設(shè)備安裝是否滿足設(shè)計(jì)、安裝準(zhǔn)則。飛控系統(tǒng)在設(shè)計(jì)安裝時(shí)，滿足以下設(shè)計(jì)安裝需求：
　　系統(tǒng)不出現(xiàn)使操縱機(jī)構(gòu)與所要反向工作的可能性，駕駛桿、腳蹬的操縱與舵面運(yùn)動方向應(yīng)協(xié)調(diào)一致，符合適航規(guī)章。
　　駕駛桿、腳蹬的工作行程及腳蹬的調(diào)整應(yīng)符合設(shè)計(jì)規(guī)定的需求；
　　在可能存在設(shè)備安裝錯誤的地方，應(yīng)當(dāng)具有防差錯設(shè)計(jì)；
　　可能導(dǎo)致災(zāi)難級故障發(fā)生的冗余設(shè)備相互之間應(yīng)當(dāng)具有足夠距離，盡量不安裝于同一區(qū)域；
　　運(yùn)動件與結(jié)構(gòu)件之間相距應(yīng)為15mm，最小不能超過6mm；
　　必須住避免發(fā)生外來物落入操縱系統(tǒng)造成卡死的情況；
　　
　　2.2檢查區(qū)域內(nèi)的安裝
　　在區(qū)域安全性分析的第二個步驟中，檢查內(nèi)容為檢查該區(qū)域內(nèi)設(shè)備的安裝情況。需要重點(diǎn)檢查以下幾個方面：
　　1）設(shè)備的可達(dá)性是否良好，是否易于維護(hù)。飛機(jī)上的每一設(shè)備通常都安裝有維護(hù)口蓋，在設(shè)備確定好安裝位置后，只需檢查通過維護(hù)口蓋是否能容易地接近設(shè)備，只要不出現(xiàn)難于接近設(shè)備或者在接近設(shè)備的同時(shí)可能會影響其它設(shè)備的情況，即可接受。
　　2）設(shè)備的安裝位置是否存在危險(xiǎn)，例如某設(shè)備位置離高壓管路較近，需要考慮該設(shè)備在高壓管路爆裂后是否會遭受到泄露的氣體或是液壓油的沖擊或腐蝕。
　　在進(jìn)行安裝檢查的過程中，為了防止出現(xiàn)漏檢查的情況，在檢查初期，需要確定該區(qū)域內(nèi)的所有危險(xiǎn)源。在確定了所有危險(xiǎn)源后，逐一確定各設(shè)備針對所有危險(xiǎn)源的情況。危險(xiǎn)源包含各種形式，主要包括高壓管路、腐蝕性氣體與液體、高能設(shè)備和鋼索等。判明了各種危險(xiǎn)源后，再依次選取各設(shè)備，確認(rèn)各危險(xiǎn)源是否對該設(shè)備會造成影響。
　　以某型號飛機(jī)某艙區(qū)域安全性分析為例，分析飛控系統(tǒng)的區(qū)域安全性，在該區(qū)域內(nèi)飛控系統(tǒng)設(shè)備僅有水平安定面電子控制裝置。表1為該艙危險(xiǎn)源列表。
　　
　　
　　
　　燃油系統(tǒng)從燃油箱或燃油導(dǎo)管內(nèi)泄漏出的燃油及燃油蒸汽1）泄漏的油氣被火花或高溫源點(diǎn)燃
　　2）泄漏
　　
　　廢水系統(tǒng)：經(jīng)過實(shí)物檢查，廢水系統(tǒng)其中一個接頭處在設(shè)備左上方，具有腐蝕性的廢水可能滴到設(shè)備上，造成腐蝕。需對設(shè)備采取額外的防護(hù)措施；
　　燃油系統(tǒng)：輸油管路采用雙層套管，具有很好的防漏功能，且輸油管路距離設(shè)備距離較遠(yuǎn)，對設(shè)備不會造成影響；
　　防冰系統(tǒng)：正常情況下，該段管路沒有氣體通過，即使防冰活門故障和氣體泄露同時(shí)發(fā)生，也可以通過引氣調(diào)節(jié)關(guān)斷活門隔離過熱氣源。當(dāng)管路工作通有高溫高壓氣體并且出現(xiàn)泄漏時(shí)，距離也較遠(yuǎn)，短時(shí)間沖擊不會對設(shè)備造成影響；
　　液壓系統(tǒng)：液壓管路的液壓油只會出現(xiàn)溢流的情況，不噴射就不會濺到設(shè)備上，故該危險(xiǎn)源不會對設(shè)備造成影響。
　　2.3檢查系統(tǒng)/設(shè)備接口
　　在該步驟中，將在每個區(qū)域內(nèi)檢查設(shè)備之間是否存在接口。系統(tǒng)/設(shè)備接口檢查的目的見圖2。在圖2中，若只局限與區(qū)域內(nèi)設(shè)備檢查，而忽略區(qū)域外的檢查，可能導(dǎo)致檢查不完整。執(zhí)行該檢查，依賴于系統(tǒng)設(shè)備功能與系統(tǒng)框架，僅通過目擊檢查將無法完成檢查。在進(jìn)行系統(tǒng)/設(shè)備接口檢查時(shí)，需要查閱安裝圖、樣機(jī)和設(shè)備之間的通信等資料，在確定設(shè)備的故障時(shí)，可參考FMEA/FMES等文件。
　　
　　在設(shè)備安裝時(shí)，軟件與電子設(shè)備應(yīng)盡量避免相互存在接口的軟件與電子設(shè)備安裝在同一區(qū)域中。在無法規(guī)避的情況下，才能安裝在同一區(qū)域內(nèi)。
　　檢查系統(tǒng)/設(shè)備接口時(shí)，其步驟與檢查區(qū)域內(nèi)的安裝步驟相似。
　　確定區(qū)域內(nèi)所有設(shè)備，并依次序進(jìn)行編號；
　　選取序號中的首個設(shè)備，確定區(qū)域內(nèi)所有在功能上與該系統(tǒng)存在接口的設(shè)備；
　　假設(shè)該設(shè)備故障，檢查該故障是否會對存在接口的設(shè)備造成影響。當(dāng)確定出該設(shè)備故障對某個存在接口的設(shè)備有故障影響時(shí)，需要確定該影響在可接受的范圍內(nèi)，否則需要重新對設(shè)備進(jìn)行設(shè)計(jì)。記錄下接口存在影響的設(shè)備；
　　選擇下一個設(shè)備，直到該區(qū)域內(nèi)所有設(shè)備均已檢查完畢；
　　分析結(jié)果，對于兩兩之間存在接口影響的設(shè)備，并且在評估中確定出該種情況在可接受的范圍內(nèi)，還需分析被影響設(shè)備的該種故障情況是否會對下個設(shè)備造成故障影響，以此類推，不斷追溯，直至最后一個設(shè)備在被影響后，不會對其它設(shè)備造成影響為止。
　　3結(jié)論
　　本文對區(qū)域安全性分析從整體上進(jìn)行了概述，并以實(shí)例對提出的區(qū)域安全性分析方法進(jìn)行說明，表明文中描述的檢查方法是合理的。本文描述的區(qū)域安全性分析方法對工程設(shè)計(jì)具有一定的借鑒意義。
　　
　　參考文獻(xiàn)：
　　[1] DELINES AND METHODS FOR CONDUCTING THE SAFETY ASSESSMENT PROCESS ON CIVIL AIRBORNE SYSTEMS AND EQUIPMENT[S]. ARP4761. SAE International. 1996-12.
　　[2] 馮福來. 飛機(jī)區(qū)域安全性分析[J]. China Academic Journal Electronic Publishing House. 2