艙門微動開關(guān)系統(tǒng)誤示概率分析

魏宇宏 賈偉 王博龍 王俊 張帆 羅旭東

摘要：針對飛機微動開關(guān)系統(tǒng)誤示艙門關(guān)閉和鎖定故障，以微動開關(guān)系統(tǒng)工作原理為基礎(chǔ)，分析導(dǎo)致該故障模式的故障原因，構(gòu)建微動開關(guān)系統(tǒng)誤示艙門關(guān)閉和鎖定故障樹，提出了失效概率分析方法，對艙門機構(gòu)故障失效進行定量概率計算，改變了以往僅靠定性分析的思路，可對相似機構(gòu)故障失效分析提供有益參考。

關(guān)鍵詞：艙門；微動開關(guān)；機構(gòu)；失效

Keywords：cabin door；micro-switch；mechanism；failure

0 引言

CCAR 25.783（e）條款[1]要求必須布置目視警告裝置，一旦外部艙門未完全關(guān)閉鎖定時可告知飛行機組成員。對于打開時首先做非內(nèi)向運動的艙門，該裝置必須設(shè)計為使任何導(dǎo)致誤示關(guān)閉和鎖定的故障或故障組合的概率很小，即概率為10-7。

目視警告裝置誤示關(guān)閉和鎖定是指處于駕駛艙的艙門指示系統(tǒng)顯示艙門已關(guān)閉而實際艙門未關(guān)閉或鎖定的情況，當(dāng)飛機爬升到一定高度、艙內(nèi)已達(dá)到一定增壓時，艙門將被增壓載荷自動打開，此時內(nèi)外壓差有可能引起結(jié)構(gòu)系統(tǒng)的損壞，甚至造成人員傷亡。

目前，對目視警告裝置的研究主要集中在實現(xiàn)功能的定性方面，文獻(xiàn)[2]～文獻(xiàn)[4]提出了一種民用飛機艙門信號系統(tǒng)設(shè)計理念，文獻(xiàn)[5]～文獻(xiàn)[8]對民用飛機艙門傳感器的工作原理、安裝要求、選用原則進行了詳細(xì)闡述，文獻(xiàn)[9]和文獻(xiàn)[10]對某型飛機起落架及艙門信號采用接近度傳感器的功能、改進方案進行了論述，文獻(xiàn)[11]～文獻(xiàn)[16]對艙門指示系統(tǒng)故障的原因進行了分析，并給出了解決方案。但未見文獻(xiàn)提出對目視警告裝置誤示概率的計算方法。鑒于目視警告裝置誤示關(guān)閉和鎖定將嚴(yán)重威脅飛行安全，有必要探討目視警告裝置誤示關(guān)閉和鎖定概率的定量計算方法，以表明飛機設(shè)計滿足適航條款要求。

本文針對某型飛機艙門設(shè)計微動開關(guān)系統(tǒng)作為目視警告裝置，以該型飛機前服務(wù)門微動開關(guān)系統(tǒng)為例進行目視警告裝置誤示關(guān)閉和鎖定概率分析。

1 前服務(wù)門微動開關(guān)系統(tǒng)工作原理

前服務(wù)門微動開關(guān)系統(tǒng)是判斷前服務(wù)門是否關(guān)閉到位的裝置。微動開關(guān)系統(tǒng)由包含微動開關(guān)、頂桿、插銷鎖機構(gòu)的電門傳動機構(gòu)組成，如圖1所示。

關(guān)門時，插銷鎖機構(gòu)伸出，推動頂桿，按壓微動開關(guān)，觸點被壓入工作行程，微動開關(guān)電路接通并輸出鎖閉信號，駕駛艙內(nèi)的儀表指示燈滅，顯示艙門已關(guān)閉并鎖定。

開門時，插銷鎖機構(gòu)縮回，脫離頂桿，頂桿在助力彈簧作用下脫開微動開關(guān)，微動開關(guān)電路斷開，駕駛艙內(nèi)的儀表指示燈亮，顯示艙門已開啟。

2 故障概率分析

2.1 故障原因

1）微動開關(guān)故障

微動開關(guān)自身電路故障，本體老化導(dǎo)致內(nèi)部線路短路或斷路，或者由于微動開關(guān)工作在門附近，容易沾到雨水，導(dǎo)致傳感器內(nèi)部進水，引起內(nèi)部線路短路。

2）插銷鎖鎖閉不到位

插銷鎖機構(gòu)運動過程中，桿系中的零組件產(chǎn)生相對運動，長期使用或潤滑不當(dāng)情況下會在關(guān)節(jié)交點位置產(chǎn)生磨損，導(dǎo)致各交點配合處的間隙增大，當(dāng)輸入端的手柄運動結(jié)束時末端的插銷無法運動至鎖定位置。

3）助力彈簧失效

助力彈簧為插銷鎖機構(gòu)提供預(yù)緊力，確保插銷處于鎖定狀態(tài)，原材料質(zhì)量、制造方法、工作條件等因素都會引起彈簧疲勞失效。

2.2 建立故障樹

故障樹分析是一種“自上而下”的失效分析法，這種方法從最不希望發(fā)生的事例如失效或故障入手，確定故障可能發(fā)生的所有方式。

前服務(wù)門發(fā)生微動開關(guān)系統(tǒng)誤示艙門關(guān)閉鎖定的原因包括：插銷鎖機構(gòu)鎖閉不到位、助力彈簧失效、微動開關(guān)本身故障。

插銷鎖機構(gòu)鎖閉不到位或助力彈簧失效，引起插銷鎖機構(gòu)失效，同時耦合微動開關(guān)系統(tǒng)發(fā)生故障，此時將導(dǎo)致前服務(wù)門微動開關(guān)系統(tǒng)誤示艙門關(guān)閉鎖定故障發(fā)生。建立故障樹如圖2所示。

3 結(jié)論

在艙門微動開關(guān)系統(tǒng)工作原理的基礎(chǔ)上，開展艙門微動開關(guān)所監(jiān)視的運動機構(gòu)的運動特性分析，得到插銷鎖鎖定不到位的概率和助力彈簧失效的概率，結(jié)合微動開關(guān)自身的失效率得到艙門微動開關(guān)系統(tǒng)發(fā)生誤示的概率。通過分析計算可知，該艙門微動開關(guān)系統(tǒng)發(fā)生誤示的概率是微小的，滿足CCAR 25.783艙門（e）中規(guī)定的安全性要求。

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