可靠性設計在民用飛機設計中的應用

高鳳麟

摘 要：目前，可靠性設計理論在民用飛機設計領域中應用廣泛，有效地提升了飛機的性能與安全性。就目前狀況而言，我國民用飛機可靠性研究水平與發(fā)達國家仍有一定的差距，需要科研人員再接再厲。筆者結(jié)合工作經(jīng)驗，在本文中探討了可靠性設計在民用飛機設計中的應用概況，供有關人員參考借鑒。

關鍵詞：可靠性設計；民用飛機；民航

中圖分類號： N945.17 文獻標識碼： A 文章編號： 1673-1069（2016）17-154-2

0 引言

中國民用飛機可靠性設計工程始于上世紀70年代，經(jīng)過數(shù)十年的發(fā)展，今天的可靠性設計理論在民用飛機設計領域遍地開花，產(chǎn)生了良好的應用效果。隨著全球經(jīng)濟一體化進程的不斷推進，我國民用飛機生產(chǎn)企業(yè)面臨著巨大的競爭壓力，在此情形下，企業(yè)必須要不斷地提升飛機質(zhì)量，而大力發(fā)展改進可靠性設計技術能夠顯著地提升民用飛機的核心競爭力。

1 可靠性設計概述

規(guī)定功能、規(guī)定時間以及規(guī)定條件是可靠性設計的三大要素，可靠性設計的目標是在規(guī)定的條件以及時間內(nèi)最大程度地提高產(chǎn)品的效力，確保產(chǎn)品具備合格的經(jīng)濟性、耐久性、無故障性以及維修性。產(chǎn)品的可靠性受多類因素的影響，因此在開展可靠性設計工作要采取有效措施以規(guī)避或者降低外界因素對產(chǎn)品可靠性的影響。

2 民用飛機可靠性設計方法以及目標

2.1 民用飛機可靠性設計方法

當前，在民用飛機設計領域中較為常見的可靠性設計方法有冗雜設計法、成熟技術設計法以及標準化設計法。

①冗雜設計法。冗雜設計法的主要內(nèi)容是利用完善的備用設備體系來確保飛機的運行質(zhì)量。冗雜設計法應用過程中，設計人員會設置多套重要設備備份，在此情形下即使民用飛機某套設備發(fā)生故障，工作人員也能夠通過啟用備用設備來最大程度地保障民用飛機的安全，避免造成經(jīng)濟損失與發(fā)生人員傷亡事故。

②成熟技術設計法。成熟技術設計法應用的關鍵在于保障技術、設備的“成熟性”，為了實現(xiàn)這一目的，飛機設計人員需要選用先進的飛機零部件與設備，充分保障飛機生產(chǎn)工作的質(zhì)量，從而強化飛行系統(tǒng)的可靠性。

③標準化設計法。標準化設計法是應用較為廣泛的一類飛機可靠性設計方法，由于該方法的應用成本適中、應用時間較短，因此受到了廣大民用飛機設計人員的歡迎。在標準化設計法的應用過程中，設計人員需要使用質(zhì)量合格的標準飛機零部件、性能卓越的材料，除此之外，必須要采用成熟先進的民用飛機生產(chǎn)工藝，如此方能確保飛機成品的質(zhì)量[1]。

2.2 民用飛機可靠性設計目標

民用飛機可靠性設計的目標是在規(guī)定的時間內(nèi)，通過合理應用可靠性技術以提升民用飛機的工作性能與運行效率?，F(xiàn)階段，乘客對民航服務的要求愈來愈高，普遍反感飛機誤點現(xiàn)象。導致民航誤點現(xiàn)象的原因較多，其中便有設計不合理導致飛機無法按時起飛，所以設計人員應當充分利用專業(yè)知識，全力提升民用飛機的可靠性、降低飛機的故障率。

3 民用飛機可靠性設計指標

在開展民用飛機可靠性設計工作前，必須要全面詳盡地了解民用飛機可靠性指標。目前，簽派可靠度以及平均故障間隔時間是民用飛機可靠性指標的主要組成成分。平均故障間隔時間是反映民用飛機總體性能的重要依據(jù)，因此需要精準測算民用飛機的平均故障間隔時間。在規(guī)定時間、條件內(nèi)統(tǒng)計飛機的故障總數(shù)，隨后用飛機總飛行時間除以故障總數(shù)，最終獲得的數(shù)據(jù)便是民用飛機的平均故障間隔時間。

民用飛機簽派可靠度指的是飛機未發(fā)生技術性故障的條件下撤銷或者延誤航班的百分數(shù)。簽派可靠度數(shù)值可以用1減去飛機出勤延誤率來獲取。

4 民用飛機可靠性指標分配方法以及原則

4.1 民用飛機可靠性設計指標分配方法

為了獲取民用飛機可靠性指標，需要收集航空公司的運營數(shù)據(jù)。在得到相關運營數(shù)據(jù)后，需要及時計算各系統(tǒng)可靠性分配值在全機可靠性指標中的比例，隨后便可以開展可靠性指標分配工作。在上述工作結(jié)束后，應當充分利用飛機生產(chǎn)商提供的各類數(shù)據(jù)來最大程度地修正初步分配值，從而實現(xiàn)促使初步分配值準確化、嚴謹化的目的。

在初步分配值修正工作完畢后，需進一步檢驗分配值的準確性，進而為系統(tǒng)可靠性指標獲取工作奠定堅實的基礎[2]。

4.2 可靠性設計指標分配原則

為了充分保障民用飛機可靠性指標分配工作的質(zhì)量以及效率，技術人員在指標分配工作應當遵循相應的技術原則。通常情況下，民用飛機可靠性分配原則有二，一是要求在分配平均故障間隔時間的過程中重視余量，二是在指標分配工作中充分利用ATA章節(jié)。事實表明，只有在可靠性設計指標分配工作中嚴格遵循上述分配原則方能有效地保障可靠性設計的質(zhì)量。

5 民用飛機的可靠性分析

5.1 系統(tǒng)MTBF分析

民用飛機系統(tǒng)各部件故障率代數(shù)和的倒數(shù)便是系統(tǒng)MTBF的數(shù)值。經(jīng)驗表明，如果貨架產(chǎn)品的技術非常成熟，則可以從航空公司運營統(tǒng)計數(shù)據(jù)中獲取部件的MTBF。需要明確的是，在規(guī)定時間以及規(guī)定條件下，飛機總的飛行時間除以相同時間內(nèi)故障的總數(shù)所得到的數(shù)值即為部件的MTBF數(shù)值。

在民用飛機設計制造領域，每天都會誕生許多新技術、新理論，由此催生了大量新型產(chǎn)品的出現(xiàn)。新型產(chǎn)品應用次數(shù)不多，因此相關故障率數(shù)據(jù)不足，在此情形下，建議參考與新型產(chǎn)品功能、構(gòu)成類似的部件的故障率來計算部件的MTBF。

5.2 可靠性框圖

對于民用飛機可靠性分析工作而言，可靠性框圖具有重要的意義，其能夠有效地簡化可靠性分析工作，在一定程度上提升可靠性分析數(shù)據(jù)的質(zhì)量。之所以認為可靠性框圖在可靠性分析工作中占有舉足輕重的地位，主要是因為其能夠準確有效地確定飛行系統(tǒng)在發(fā)生故障后，需要維修人員進行檢修的全部可更換單元，英文縮寫為LRU，民用飛機飛行系統(tǒng)全部LRU是可靠性框圖的主要構(gòu)成成分。

5.3 簽派可靠度分析

簽派可靠度是一類非常重要的可靠度數(shù)據(jù)，其在數(shù)值上與飛行系統(tǒng)各部件簽派可靠度的乘積相等。經(jīng)驗表明，影響部件簽派可靠度的因素主要有部件MTBF、部件檢修以及更換時間等，因此在實際的民用飛機可靠性設計工作中，設計人員要注意采取有效措施避免上述因素對部件簽派可靠度造成負面影響，提升可靠度數(shù)值的客觀性與準確性[3]。

6 如何提升民用飛機可靠性設計工作的質(zhì)量

6.1 提高設計人員的綜合素質(zhì)

無論是何種工作，在其中發(fā)揮最關鍵作用的因素是“人才”，民用飛機可靠性設計工作也不例外。通過調(diào)查走訪，發(fā)現(xiàn)部分民用飛機設計人員綜合素質(zhì)不高，主要表現(xiàn)為對可靠性設計理論理解不透徹，在應用可靠性設計方法的過程中不遵循相關技術規(guī)范，從而造成了民用飛機可靠性設計工作質(zhì)量不高、效率低下的局面，為了解決這一問題，建議飛機制造企業(yè)從以下幾方面著手來提升設計人員的綜合素質(zhì)：

①引進高素質(zhì)、復合型人才。民用飛機制造企業(yè)應當積極引進高素質(zhì)、復合型人才，從而實現(xiàn)擴充企業(yè)高級人才儲備量、增強自身核心競爭力的目的。除此之外，企業(yè)可以與相關高校合作辦學，培養(yǎng)專業(yè)對口、能力出眾的飛機設計人才。

②強化在崗設計人員的綜合素質(zhì)。應當著力于提升在崗飛機設計人員的綜合素質(zhì)，打造一支現(xiàn)代化的專業(yè)民用飛機設計隊伍。企業(yè)可以通過定期舉辦行業(yè)專家講座以及組織專業(yè)技能培訓活動等形式來切實有效地擴充設計人員的理論知識儲備、強化其專業(yè)能力，從而使其更加地適應新時期民用飛機可靠性設計工作的需求。

值得注意的是，企業(yè)可以建立合理可行的薪資分層制度與獎罰制度。前者可以通過物質(zhì)方面的刺激來激發(fā)設計人員的工作積極性，使其主動地提升自身的綜合素質(zhì)。設立獎罰制度的目的是及時表彰在可靠性設計工作中作出積極貢獻的人員、處分不求上進的飛機設計人員，從而實現(xiàn)發(fā)揮榜樣的帶頭作用、遏止不良現(xiàn)象出現(xiàn)的目的。

6.2 建立可靠性設計質(zhì)量標準

民用飛機可靠性設計工作設計多個技術領域、具有較高的難度，部分企業(yè)缺乏切實可行的設計質(zhì)量標準，導致可靠性設計理論的應用效果不佳。所以，企業(yè)應當組織專家盡快制定合理可行的民用飛機可靠性設計質(zhì)量標準，在此過程中應當注意征詢各設計人員的意見與建議，從而促成質(zhì)量標準的不斷健全完善[4]。

7 結(jié)語

新的發(fā)展形勢下在民用飛機涉及工作中應用可靠性設計理論與方法具有重要的現(xiàn)實意義，為此，民用飛機制造企業(yè)應當制定科學的飛機設計質(zhì)量標準，設計人員需要積極學習先進的可靠性設計理論、不斷地借鑒優(yōu)秀的飛機設計經(jīng)驗，從而促進我國民航事業(yè)的長足發(fā)展。

參 考 文 獻

[1] 王超，閆永剛，劉清饒.可靠性分析及其在飛機零件分布中的應用[J].電腦知識與技術，2012（25）.

[2] 管瑜琳.民用飛機機載內(nèi)話系統(tǒng)設計考慮[J].電子世界，2016（08）.

[3] 趙凈凈.民用飛機研發(fā)過程中的權(quán)衡研究[J].科技創(chuàng)新導報，2011（34）.

[4] 韓國政府首次向民用飛機發(fā)放制造認證[J].空運商務，2014（01）.