航空裝備技術(shù)保障中易燃易爆類危險(xiǎn)源識(shí)別的FTA 模型構(gòu)建研究

胡英波，楊春周

（海軍航空大學(xué) 航空基礎(chǔ)學(xué)院，山東 煙臺(tái) 264001）

0 引言

航空裝備技術(shù)保障危險(xiǎn)源是引發(fā)安全事故的源頭，危險(xiǎn)源識(shí)別是安全管理工作的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。研究危險(xiǎn)源引發(fā)事故的基本條件，尋求科學(xué)高效的危險(xiǎn)源識(shí)別方法，對(duì)提升航空裝備技術(shù)保障安全管理工作效益具有十分重要的意義。故障樹法（Fault Tree Analysis，F(xiàn)TA）是研究裝備故障特點(diǎn)和規(guī)律的有效方法，借鑒其識(shí)別故障的基本思路，建立基于故障樹法的航空裝備技術(shù)保障易燃易爆類危險(xiǎn)源識(shí)別模型，可以有效提升危險(xiǎn)源識(shí)別效率，為航空裝備技術(shù)保障安全管理工作提供理論依據(jù)和實(shí)用方法。

1 FTA 模型構(gòu)建的基本思路

故障樹法是一種以復(fù)雜系統(tǒng)各子系統(tǒng)及其構(gòu)成要素為研究對(duì)象，通過分析系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和各要素之間的邏輯關(guān)系，按照故障樹的路徑尋求引發(fā)事故的源頭的方法［1］。運(yùn)用該方法構(gòu)建危險(xiǎn)源識(shí)別模型的主要思路如下：一是確定故障事件，包括故障頂事件和基礎(chǔ)事件；二是分析故障樹的層次結(jié)構(gòu)；三是建立定性與定量相結(jié)合的危險(xiǎn)源識(shí)別模型。在航空裝備維修保障易燃易爆類危險(xiǎn)源識(shí)別的過程中，首先應(yīng)分析飛機(jī)維修保障過程中的各類事件，尤其是頂事件。頂事件是指所有事件中由危險(xiǎn)源直接導(dǎo)致最終結(jié)果的事件。該故障樹的頂事件為火災(zāi)爆炸。其他各個(gè)層次的事件為不同層級(jí)的基礎(chǔ)事件。危險(xiǎn)源識(shí)別主要研究的是如何采用故障樹法識(shí)別出危險(xiǎn)源，而不是分析危險(xiǎn)源引發(fā)事故可能造成損失的后果，這樣既可以有效簡(jiǎn)化引發(fā)火災(zāi)爆炸事故的危險(xiǎn)源識(shí)別分析過程，構(gòu)建合理的危險(xiǎn)源識(shí)別模型，又可以根據(jù)分析結(jié)果與已有航空裝備技術(shù)保障火災(zāi)預(yù)防措施進(jìn)行比對(duì)分析，以改進(jìn)原有預(yù)防措施，提出更好的安全管理策略。

2 易燃易爆類危險(xiǎn)源分析

航空裝備技術(shù)保障危險(xiǎn)源的梳理與隱患排查是做好安全管理工作的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。就火災(zāi)危險(xiǎn)源識(shí)別而言，一是要對(duì)航空裝備維修過程中可能發(fā)生火災(zāi)爆炸事故的條件進(jìn)行梳理，主要包括火源、可燃物和助燃物等火災(zāi)發(fā)生條件的排查；二是航空裝備技術(shù)保障作業(yè)部位可能用到的或者是存在的火源，主要包括高溫?zé)嵩春兔骰鸬呐挪?；三是可燃物，主要包括航空裝備技術(shù)保障作業(yè)過程中因違規(guī)操作或工裝設(shè)備故障而泄漏的各種油料、油蒸汽及其他易燃雜物等。一般而言，在機(jī)內(nèi)維修保障作業(yè)中，由于空間比較狹小，可燃物與助燃物往往會(huì)伴隨存在，如果不按照規(guī)定操作，很可能會(huì)造成火災(zāi)甚至是爆炸。

在航空裝備技術(shù)保障過程中引發(fā)火災(zāi)爆炸事故的條件中，可燃物和火源主要存在于機(jī)上多個(gè)子系統(tǒng)中，主要包括飛機(jī)液壓系統(tǒng)、燃油系統(tǒng)、氧氣系統(tǒng)、發(fā)動(dòng)機(jī)系統(tǒng)、引氣系統(tǒng)和航電系統(tǒng)等［2］。飛機(jī)上任何一個(gè)部位的維修活動(dòng)都會(huì)伴隨著空氣，因此只要有可燃物和易燃物同時(shí)存在，就會(huì)滿足火災(zāi)發(fā)生或爆炸的條件，在空氣的助燃下就有可能引起火災(zāi)爆炸事故發(fā)生。可見，識(shí)別航空裝備技術(shù)保障過程中的危險(xiǎn)源，可以從引發(fā)易燃易爆的條件入手進(jìn)行分析。一是分析飛機(jī)各個(gè)維修部位可能存在的各類可燃物及其燃燒爆炸條件；二是分析維修作業(yè)過程中可能存在或產(chǎn)生的火源及其各類可燃物。

航空裝備系統(tǒng)中儀電設(shè)備密集，電路管線復(fù)雜密布，要想準(zhǔn)確識(shí)別出引起易燃易爆的各類危險(xiǎn)源，應(yīng)構(gòu)建科學(xué)合理、完備可靠的故障樹［3］。深入分析航空裝備各類故障產(chǎn)生的原因，找出故障維修部位可能引發(fā)火災(zāi)爆炸事故的主要因素以及技術(shù)保障作業(yè)活動(dòng)與易燃易爆之間的關(guān)聯(lián)。故障樹的構(gòu)建過程同時(shí)也是一個(gè)不斷完善、持續(xù)改進(jìn)航空裝備技術(shù)保障安全管理工作的過程。當(dāng)引發(fā)火災(zāi)爆炸事故的客觀條件發(fā)生變化時(shí)，故障樹也必須與之相適應(yīng)進(jìn)行必要的調(diào)整，以提高其進(jìn)行危險(xiǎn)源識(shí)別的適應(yīng)性。

3 易燃易爆類危險(xiǎn)源識(shí)別FTA 模型

航空裝備技術(shù)保障中危險(xiǎn)源識(shí)別故障樹的層次結(jié)構(gòu)是變量設(shè)計(jì)和識(shí)別模型建立的基礎(chǔ)與前提條件。因此，在構(gòu)建危險(xiǎn)源故障樹層次結(jié)構(gòu)的過程中，應(yīng)充分考慮故障樹的完整性和完備性。

運(yùn)用故障樹尋找航空裝備技術(shù)保障過程中可能存在的可燃物以及作業(yè)過程中可能與這些可燃物接觸的火源，形成航空裝備技術(shù)保障易燃易爆類危險(xiǎn)源識(shí)別故障樹的基本結(jié)構(gòu)，如圖1 所示。

圖1 易燃易爆類危險(xiǎn)源識(shí)別故障樹

圖1 中，A1為技術(shù)保障作業(yè)引發(fā)的火災(zāi)爆炸事故；B1為飛機(jī)液壓系統(tǒng)技術(shù)保障作業(yè)產(chǎn)生的可燃物可能引發(fā)的火災(zāi)爆炸事故，B2為引氣系統(tǒng)維修作業(yè)時(shí)產(chǎn)生的可燃物引發(fā)的火災(zāi)爆炸事故，B3為航電系統(tǒng)維修作業(yè)時(shí)產(chǎn)生的可燃物引發(fā)的火災(zāi)爆炸事故，B4為發(fā)動(dòng)機(jī)系統(tǒng)維修作業(yè)時(shí)產(chǎn)生的可燃物可能引發(fā)的火災(zāi)爆炸事故，B5為燃油系統(tǒng)維修作業(yè)時(shí)產(chǎn)生的可燃物可能引發(fā)的火災(zāi)爆炸事故，B6為氧氣系統(tǒng)維修作業(yè)時(shí)可能產(chǎn)生的火災(zāi)爆炸事故；C1為飛機(jī)液壓系統(tǒng)技術(shù)保障作業(yè)可能接觸的火源，C2為燃油系統(tǒng)維修作業(yè)可能接觸的火源，C3為氧氣系統(tǒng)維修作業(yè)可能接觸的火源，C4為發(fā)動(dòng)機(jī)系統(tǒng)維修作業(yè)可能接觸的火源，C5為引氣系統(tǒng)維修作業(yè)可能接觸的火源，C6為航電系統(tǒng)維修作業(yè)可能接觸的火源，C7為技術(shù)保障作業(yè)時(shí)泄露的燃油引發(fā)的火災(zāi)爆炸事故，C8為技術(shù)保障作業(yè)時(shí)泄露的燃油汽揮發(fā)引發(fā)的火災(zāi)爆炸事故；D1為燃油系統(tǒng)泄漏出的油料所接觸的火源，D2為技術(shù)保障作業(yè)時(shí)揮發(fā)的噴氣燃料所接觸的火源，D3為可能與氧氣系統(tǒng)泄露的氧氣所接觸的火源，D4為可能與其他揮發(fā)出的油汽所接觸的火源；G1為飛機(jī)液壓系統(tǒng)漏油，G2為引氣系統(tǒng)，G3為航電系統(tǒng)漏電，G4為發(fā)動(dòng)機(jī)系統(tǒng)漏油，G5為燃油系統(tǒng)油料溢出，G6為燃油系統(tǒng)油汽揮發(fā)，G7為氧氣系統(tǒng)氧氣泄露，G8為維修作業(yè)引發(fā)氧氣管路泄露，G9為系統(tǒng)密封圈失效，G10為發(fā)動(dòng)機(jī)系統(tǒng)過熱，G11為系統(tǒng)表面絕緣失效，G12為維修焊接時(shí)留下的焊渣，G13為排氣管表面絕緣失效，G14為違規(guī)動(dòng)火，G15為靜電引起明火。

4 FTA 模型的構(gòu)建

4.1 FTA 模型的構(gòu)建步驟

FTA 模型的構(gòu)建步驟如下：一是求出航空裝備技術(shù)保障作業(yè)可能導(dǎo)致火災(zāi)爆炸事故的最小割集，共30 個(gè)；二是建立航空裝備技術(shù)保障作業(yè)可能引發(fā)火災(zāi)爆炸事故的故障樹的對(duì)偶樹，求出各級(jí)的最小徑集，共232 個(gè)。

4.2 基礎(chǔ)事件概率模型

航空裝備技術(shù)保障易燃易爆類危險(xiǎn)源識(shí)別故障樹基礎(chǔ)事件發(fā)生概率模型為：

式（1）中，Ei為最小割集Ki的全部底事件發(fā)生概率。

4.3 基礎(chǔ)事件的重要度序關(guān)系

在危險(xiǎn)源識(shí)別故障樹中，頂事件一般是由多個(gè)底事件組成，每一個(gè)底事件在頂事件發(fā)生過程中的重要度是不同的。底事件的重要度越大，說明該底事件所處的環(huán)節(jié)越薄弱，位置越重要［4］。確定這些底事件的重要度序關(guān)系，有利于確定危險(xiǎn)源識(shí)別故障樹的整體方案，優(yōu)化危險(xiǎn)源識(shí)別故障樹的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，可以運(yùn)用最小割集法求出基礎(chǔ)事件的重要度序關(guān)系?；A(chǔ)事件的重要度序關(guān)系遵循以下規(guī)則：一是當(dāng)最小割集中基礎(chǔ)事件數(shù)相同時(shí)，在最小割集中多次重復(fù)出現(xiàn)的基礎(chǔ)事件比出現(xiàn)次數(shù)少的基礎(chǔ)事件重要度更高。二是當(dāng)最小割集中基礎(chǔ)事件數(shù)不等時(shí)，在最小割集中出現(xiàn)次數(shù)少的基礎(chǔ)事件比出現(xiàn)次數(shù)多的基礎(chǔ)事件重要度更高［5］。將航空裝備技術(shù)保障易燃易爆類危險(xiǎn)源識(shí)別故障樹的基礎(chǔ)事件按照重要度求出其序關(guān)系：

求出底事件的重要度：

式6 中，Qφ(i)為第i個(gè)基礎(chǔ)事件的重要度，nj為第j個(gè)基礎(chǔ)事件所在Kj中的各基礎(chǔ)事件，Kj為Xi所在最小割集中的基礎(chǔ)事件總數(shù)，則：

通過上述分析可得出如下結(jié)論：一是基礎(chǔ)事件的重要度序關(guān)系與最小割集法求得的序關(guān)系是一致的；二是任何一個(gè)最小割集都會(huì)對(duì)應(yīng)導(dǎo)致頂事件發(fā)生的一種可能性，故障樹中的30 個(gè)二階最小割集就對(duì)應(yīng)了30 種可能性，在航空裝備技術(shù)保障過程中可以依據(jù)最小割集對(duì)應(yīng)的可能性對(duì)危險(xiǎn)源進(jìn)行識(shí)別，這樣可以有效提升識(shí)別效率；三是每個(gè)最小徑集都會(huì)對(duì)應(yīng)一種事故預(yù)防的途徑，可以依據(jù)232 個(gè)最小徑集提出相應(yīng)的預(yù)防方案；四是基礎(chǔ)事件的重要度序關(guān)系反映了各個(gè)基礎(chǔ)事件對(duì)頂事件發(fā)生的重要性程度，為航空裝備技術(shù)保障過程中危險(xiǎn)源識(shí)別提供了可行的途徑。

5 結(jié)語(yǔ)

航空裝備技術(shù)保障安全管理工作涉及維修保障作業(yè)安全，應(yīng)運(yùn)用FTA 模型對(duì)影響技術(shù)保障工作的危險(xiǎn)源進(jìn)行全面梳理，以形成危險(xiǎn)源庫(kù)，為隱患排查和事故預(yù)防提供理論依據(jù)和實(shí)用方法。