民用直升機維修保障相關(guān)故障模式及影響分析研究

趙千惠 梁海軍

摘要：作為維修工程分析中的一種，維修保障相關(guān)故障模式及影響分析（LSA FMEA）主要面向修復性維修。通過對民用直升機維修保障相關(guān)故障模式及影響分析的基礎(chǔ)理論、層級劃分以及影響決策等因素進行深入研究，建立了一套完整的LSA FMEA分析方法和決斷邏輯，以便在產(chǎn)品投入運營之前分析得出由于產(chǎn)品內(nèi)在固有故障特征而必然導致的修復性維修需求。

關(guān)鍵詞：民用直升機;故障模式及影響分析;修復性維修

0 ? ?引言

民用直升機的維修，是保證直升機持續(xù)適航、維持直升機運營商持續(xù)運營的基本手段。傳統(tǒng)的維修思想是“以預防為主”，而隨著科學技術(shù)的發(fā)展，現(xiàn)代維修理論的核心內(nèi)容已演變?yōu)橐钥煽啃詾橹行牡木S修，伴隨而生的是MSG-1法、MSG-2法和MSG-3（Rotorcraft）法。而維修保障相關(guān)故障模式及影響分析領(lǐng)域，雖然有國際S3000L及裝備保障性分析國家標準，但目前國內(nèi)還沒有一套可以指導民用直升機制造商進行維修保障相關(guān)維修任務(wù)的成熟方法和標準。

1 ? ?民用直升機LSA FMEA分析理論研究

LSA FMEA分析是建立在對現(xiàn)有FMEA/FMECA進行再次使用的基礎(chǔ)上的，同時將所需的其他數(shù)據(jù)加入現(xiàn)有的FMEA/FMECA報告，這樣可以最大限度地節(jié)約分析所需的花費。此外，維修保障相關(guān)故障模式和影響分析的子步驟在本質(zhì)上需要將FMEA/FMECA報告與系統(tǒng)或設(shè)備的物理劃分進行融合。對于維修保障相關(guān)故障模式和影響分析而言，其目的是識別出需要的修復性維修任務(wù)。

2 ? ?LSA FMEA分析程序研究

LSA FMEA的分析流程如圖1所示，具體包括：確定LSA FMEA分析候選項、FMEA報告整合、LSA FMEA故障模式分組、確定故障檢測方法、確定故障定位能力、確定排故分析需求、確定維修任務(wù)分析需求和編寫LSA FMEA分析報告。根據(jù)LSA FMEA分析報告的結(jié)果，匯總得到排故分析候選項清單和維修任務(wù)分析需求清單作為TSA和MTA的輸入數(shù)據(jù)。

2.1 ? ?確定LSA FMEA分析候選項

在開展分析前，需要確定進行LSA FMEA分析的候選項。候選項的選擇是在完整的產(chǎn)品約定層次劃分上進行的，約定層次既可以按產(chǎn)品的功能層次關(guān)系定義，又可以按產(chǎn)品的硬件結(jié)構(gòu)層次關(guān)系定義。目前，民用直升機主要采用ATA2200標準和S1000D標準對產(chǎn)品的約定層次進行劃分，開展LSA FMEA時所用的約定層級劃分與整個直升機產(chǎn)品保持一致。候選項的選擇需要結(jié)合當前的維修級別進行，通過對產(chǎn)品約定層次劃分中的零部件進行逐一篩選，確定需要進行分析的候選項。

2.2 ? ?FMEA報告整合

在確定了LSA FMEA分析候選項之后，需要為LSA FMEA分析候選項建立FMEA報告并收集分析所需的數(shù)據(jù)。

LSA FMEA是在產(chǎn)品工程FMEA分析報告的基礎(chǔ)上進行的，在為LSA FMEA分析候選項建立FMEA報告時，需要確定LSA FMEA分析候選項的部件識別號、部件功能、故障模式、故障模式編碼、故障原因、故障影響、故障率和嚴酷度等級等數(shù)據(jù)，上述數(shù)據(jù)都可從工程FMEA報告中得到。

在為LSA FMEA分析候選項建立了FMEA報告之后，需要進一步從產(chǎn)品設(shè)計文件中收集整合設(shè)計故障檢測方法、故障定位方法以及相關(guān)的維修、檢查、測試措施的數(shù)據(jù)。

2.3 ? ?故障模式分組

在LSA FMEA分析候選項完成了FMEA報告整合之后，對于每個分析候選項，需要從維修工作的角度對故障模式進行分組合并，形成新的LSA故障模式。LSA FMEA分析的最終目的是確定修復性維修需求，因此從維修的角度上對故障模式進行分組整合從而形成新的LSA故障模式，可以最大限度地減少后續(xù)分析的工作量。FMEA中的故障模式是否可以分組合并的標準為：

（1）故障模式是否屬于同一個LSA FMEA分析候選項？

（2）故障模式是否會導致一個或者一系列相同的維修工作？其中維修工作包括維修/修理程序和故障檢測/定位程序。

在故障模式分組合并之后，原有候選項FMEA報告中的故障原因、故障影響、故障率、嚴酷度類別、故障檢測率、虛警率等數(shù)據(jù)也要合并進入新的LSA故障模式中。如果沒有故障率、故障檢測率、虛警率的可用定量數(shù)據(jù)，可以基于工程判斷使用定性的評估方法。

2.4 ? ?確定故障檢測方法

對于分析候選項的每個LSA故障模式，確定故障檢測方法的主要工作內(nèi)容包括：

（1）核對是否可以用BIT的方式進行檢測，BIT主要包括I-BIT、C-BIT和P-BIT。如果可以，需要評估BIT的故障檢測率和虛警率;

（2）核對故障是否可以觸發(fā)FDE，以便對飛行機組進行故障告警，典型的FDE告警包括故障燈、故障告警語音、故障旗、CAS信息等;

（3）核對是否可以用人工測試或檢查的方式進行識別;

（4）核對是否有相應的OMS信息用于機務(wù)人員進行故障識別;

（5）核對是否有相應的功能/物理征兆來幫助機組/機務(wù)人員識別故障，可以將FMEA報告中的故障影響和相似機型使用經(jīng)驗作為主要依據(jù);

（6）列出并記錄以上適用的故障檢測方法;

（7）列出通過以上方法不能檢測到的LSA故障模式。

2.5 ? ?確定故障定位能力

該步驟的主要目的是確定故障檢測方法對故障隔離/定位的模糊度和能夠降低模糊度的測試/檢查方法。

模糊度是指故障檢測方法可以將故障模式隔離到可更換單元的個數(shù)或被隔離到系統(tǒng)、子系統(tǒng)的情況，上述一組可更換單元或系統(tǒng)/子系統(tǒng)被定義為故障隔離/定位的模糊組。如果故障可通過確定的故障檢測方法被準確定位到1個可更換單元，則模糊度為1;如果被定位到2個及以上的可更換單元或系統(tǒng)、子系統(tǒng)上，則模糊度等于模糊組中包含的可更換單元個數(shù)。

如果模糊度無法從FMEA報告或測試性分析報告中直接獲得，可以通過工程判斷故障定位能力等級，或根據(jù)故障檢測方法開展故障樹分析FTA確定模糊組中包含的可更換單元個數(shù)。

2.6 ? ?確定排故分析需求

根據(jù)確定的故障定位能力等級，可以篩選出需要通過執(zhí)行排故工作才能定位的LSA故障模式作為排故分析需求，判斷標準為：

（1）故障檢測方法的模糊度或故障定位能力等級大于1，即故障檢測方法無法將已發(fā)生故障的可更換單元進行準確定位，僅能定位到一組個數(shù)為N的可更換單元中，故障部件是具體N中的哪一個是不確定的;

（2）故障檢測方法與BIT相關(guān)，即使故障檢測方法的模糊度或故障定位能力等級等于1，但虛警率較高。

2.7 ? ?確定維修任務(wù)需求

根據(jù)上述分析涉及的故障模式檢測、定位、修復，LSA FMEA得到的維修任務(wù)需求主要包括維修/修理需求、人工檢查需求和測試需求。

3 ? ?結(jié)語

本文以某民用直升機LSA FMEA分析為例，闡述和分析了民用直升機LSA FMEA分析工作流程，包括LSA FMEA候選項確定準則、FMEA報告整合、故障模式分組、確定故障檢測方法、確定故障定位能力、確定排故分析需求。本文的研究方法可為今后國內(nèi)直升機使用任務(wù)分析提供參考。

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收稿日期：2020-02-10

作者簡介：趙千惠（1987—），女，吉林舒蘭人，碩士研究生，工程師，研究方向：直升機維修工程。