可靠性設(shè)計在民用飛機中的應用

閆旭東

上海飛機設(shè)計研究院

可靠性設(shè)計在民用飛機中的應用

閆旭東

上海飛機設(shè)計研究院

民用飛機可靠性設(shè)計的目標是保證飛機達到規(guī)定的可靠性定量指標和定性要求，以提高飛機的可靠度，降低運營費用，使飛機具有良好的經(jīng)濟性和市場競爭能力。民用飛機在設(shè)計中大量采用了冗余設(shè)計、成熟技術(shù)及標準化設(shè)計等設(shè)計手段，以保證飛機的可靠性和安全性。通過可靠性分析驗證飛機平均故障間隔時間和簽派可靠度是否滿足設(shè)計要求。

民用飛機可靠性設(shè)計目標及方法

民用飛機可靠性設(shè)計的目標是保證飛機達到規(guī)定的可靠性定量指標和定性要求，以提高飛機的可靠度，降低運營費用，使飛機具有良好的經(jīng)濟性和市場競爭能力。民用飛機在設(shè)計中大量采用了冗余設(shè)計、成熟技術(shù)及標準化設(shè)計等設(shè)計手段，以保證飛機的可靠性和安全性。

a）冗余設(shè)計： 民用飛機中安全性影響大的設(shè)備都有多套備份，當一套設(shè)備出現(xiàn)故障時，備份的設(shè)備仍然可以保證飛機的功能正常，不會導致航空公司運營受到影響；

b）成熟技術(shù)： 民用飛機設(shè)備大量采用國內(nèi)外民機的成熟技術(shù)及貨架產(chǎn)品，在滿足性能、可靠性、安全性、重量、外形等要求的情況下，采用已成功應用在成熟機型的貨架成品和改進產(chǎn)品，大大提高了系統(tǒng)可靠性；

c）標準化設(shè)計： 民用飛機設(shè)計時選用成熟的標準零部件、成熟的材料及工藝加工方法，以提高設(shè)備的可靠性。

民用飛機可靠性設(shè)計指標

民用飛機可靠性指標主要有平均故障間隔時間（MTBF）和簽派可靠度（DR）指標兩部分。

a）平均故障間隔時間Mean Time Between Failures（MTBF）是可修復產(chǎn)品使用可靠性的一種基本參數(shù)。其度量方法為：在規(guī)定的條件下和規(guī)定的時間內(nèi)，產(chǎn)品累積的總飛行小時除以同一時間內(nèi)的故障總數(shù)；

b）簽派可靠度Dispatch Reliability（DR）是指沒有因技術(shù)原因而延誤營運離站或撤銷航班的百分數(shù)。在數(shù)值上，簽派可靠度=1-出勤延誤率（出勤延誤率是在規(guī)定的日歷時間內(nèi)或規(guī)定的累計商務離站次數(shù)內(nèi)，因技術(shù)原因的延誤及航班撤銷總次數(shù)除以商務離站總次數(shù)）。簽派可靠度又稱派遣可靠度。

民用飛機可靠性設(shè)計指標的分配原則及分配方法

可靠性設(shè)計指標分配原則

民用飛機的可靠性常按照如下分配原則進行分配：

a） 根據(jù)ATA 章節(jié)劃分進行指標分配；

b） 對平均故障間隔時間分配時考慮一定的余量（余量10%）。

可靠性設(shè)計指標分配方法

根據(jù)飛機整機級的設(shè)計目標與要求，參考航空公司的運營數(shù)據(jù)確定各系統(tǒng)可靠性分配值占全機可靠性指標的比例，并對各系統(tǒng)進行可靠性指標初步分配，結(jié)合設(shè)備部件制造商提交的數(shù)據(jù)對初步分配值進行修正，最終得到各系統(tǒng)的可靠性分配指標。假設(shè)飛機及各主要系統(tǒng)的故障率服從指數(shù)分布。具體如公式（1）、（2）和（3）：

其中：λ為整機的故障率，λi為各系統(tǒng)的故障率，MTBF 為整機的平均故障間隔時間值。

可靠性分析

可靠性框圖

可靠性框圖是可靠性分析中必不可少的一部分。可靠性框圖確定系統(tǒng)發(fā)生故障需要維修的全部可更換單元（以下簡稱LRU）。

可靠性框圖由系統(tǒng)全部LRU組成。它不區(qū)分影響飛機簽派的LRU和不影響飛機簽派的LRU?？煽啃钥驁D范例如圖1所示。

系統(tǒng)MTBF分析

系統(tǒng)MTBF等于系統(tǒng)各部件故障率代數(shù)和的倒數(shù)。表1是部件MTBF統(tǒng)計表。對于成熟的貨架產(chǎn)品，部件的MTBF來源于運營的統(tǒng)計數(shù)據(jù)，部件的MTBF值等于在規(guī)定的條件下和規(guī)定的時間內(nèi)，產(chǎn)品累積的總飛行小時除以同一時間內(nèi)的故障總數(shù)；對于新研產(chǎn)品，部件的MTBF需參考相似部件的故障率進行計算和預計。

10.3969/j.issn.1001-8972.2015.06.009