航空四站气体保障过程的STAMP建模与STPA安全性分析

航空四站气体保障装备的可靠性在不断提高,而气体保障过程中的事故仍有发生,需要一种新的方法系统地去识别新的危险因素,从而提高系统的安全性。从控制的角度结合STAMP和STPA对航空四站气体保障过程进行安全性分析。首先,介绍STAMP/STPA的工作机理;然后,对航空四站气体保障过程构建STAMP模型,采用STPA安全分析方法对航空四站气体保障过程的安全性进行分析,识别不安全控制行为,对生成的不安全控制行为进行场景分析;最后,与事故树分析法(ATA)进行分析结果的比较,从而证实了该方法的优越性。结果表明:采用STAMP模型和STPA安全分析法可以更加全面地识别出不安全控制行为及其原因,更有利于保证航空四站气体保障过程的安全。     

综合火/飞/推控制系统复杂任务的STAMP建模和STPA分析

随着系统复杂性的日益增高,人为操作失误引起的系统任务失败呈增加的态势,传统的FTA、FMEA等基于线性事件链模型的分析方法已不能满足分析人为操作不当导致的系统危险,采用基于系统理论的过程分析方法,对作战飞机综合火/飞/推控制(IFFPC)系统中人为操作不当引起的潜在危险进行安全性分析.首先建立作战飞机IFFPC系统的STAMP模型,进而生成作战飞机IFFPC系统的STPA分析模型,最后根据提出的五类引起任务失败的原因因素,详细地进行作战飞机IFFPC系统不安全控制作用(UCA)的因素识别.结果表明:所采用的基于系统理论过程的分析方法弥补了传统安全性分析方法存在的缺陷,有效地解决了传统的FTA、FMEA等安全性分析方法不能很好地解决人为危险因素的问题,为含有人工控制器的复杂系统的安全性分析提供了一种新的思路.     

基于STPA的飞机交流系统供电转换安全性分析方法研究

飞机交流发电系统是整机的主要电力来源,应对其进行完善的安全性分析。传统安全性分析方法对系统组件间非线性交互引起的安全问题关注较少,当研制型号支持数据不足时,存在分析遗漏风险。根据典型交流发电系统供电转换过程基本特点,基于STPA方法构建安全控制结构图,识别不安全控制行为（UCA）,引入相似系统的失效模式及影响分析（FMEA）结果,分析UCA致因因素和致因场景,使用时间自动机理论的形式化工具进行系统建模与验证;通过专家评判及事故对比来验证该方法的正确性。结果表明：在传统分析方法的基础上引入STPA方法,能够有效识别出不安全控制行为和事故发生的原因,该方法可以作为传统方法的有效补充。     

STPA与ARP4761中的安全性分析方法对比研究

STPA 是一种自顶向下的系统工程方法,可用于对复杂系统进行安全性分析,但目前对该方法的应用 流程尚不具体,未表明其与传统安全性分析方法的异同,无法很好地体现出该方法的先进性和适用性。通过对 比分析STPA 方法与 ARP4761中提供的安全性分析过程,说明 STPA 方法对于军用标准 GJB900A-2012的 符合性,指出其不足之处,并在功能控制结构、不安全控制行为识别、致因分析三个方面提出改进措施,提供符 合现代飞机高技术特性的、值得借鉴的理论方法和流程指南,形成复杂航空产品乃至军用飞机系统级安全性设 计流程,加深理论与实践的融合,可为STPA 方法的进一步发展完善提供借鉴和参考。     

飞机地面转弯和刹车响应动力学分析

 建立了飞机地面运动的数学模型,模型中考虑机体的六自由度运动和起落架弹性;基于滑移率控制方式建立了机轮防滑刹车模型。通过仿真得出了飞机地面匀速转弯和滑跑刹车的动态响应。其结果表明,飞机匀速转弯时,其峰值出现在初始非稳态时刻;弹性起落架在着陆和刹车过程中产生走步现象;采用滑移率控制方式使飞机在整个刹车过程中取得最佳刹车性能。     

民用飞机机轮最大刹车能量研究

机轮刹车装置是飞机起落架的重要组成部分,在地面减速过程中吸收飞机大部分动能,对飞机起降安全至关重要。 其中,最大刹车能量设计是刹车装置的关键参数之一,与机轮刹车装置的安全性和经济性紧密相关。 对民用飞机机轮刹车装置最大刹车能量的计算进行研究,按照适航规章相关要求,结合适航当局对刹车装置最大刹车能量计算的关注要点和飞机的设计构型,以某民用飞机为例,分析了机轮最大刹车能量计算中的影响因素,并通过计算对比该飞机在预定的不同使用场景与可能遇到的单个及多个故障叠加工况着陆时的刹车能量,确定该型飞机最大刹车能量出现在典型高原机场两个机轮刹车装置失效着陆工况,最大刹车能量为 32. 44 MJ,为飞机机轮刹车装置的设计提供关键参数。     

一种飞机机轮速度模拟装置的设计

飞机刹车系统在其地面试验时,为使得试验状态与实际飞机刹车时状态尽可能接近,刹车系统需要真实的飞机机轮速度传感器输出的速度信号。本设计在不改变机轮速度传感器工作环境、不破坏原有机载设备结构的前提下,为刹车系统提供真实的轮速信号,还原真实的刹车系统工作状态,达到模拟飞机在各种跑道条件下起飞、滑行、着陆、中止起飞过程中机轮转速状态的功能。     

基于SWB平台下的飞机防滑刹车系统的研究

防滑刹车系统是飞机重要的机载设备,对飞机的起飞、安全着陆起着重要的作用。文中介绍了以iHawk并行仿真计算机为硬件平台,结合航空机轮刹车实验台,设计了飞机防滑刹车模型,并详细介绍了整个系统的数学建模及仿真研究,深入探讨了飞机动力与运动特性。经仿真测试,验证了该半实物仿真系统可行、有效,并且该系统有助于新技术、新理论在飞机刹车系统设计中的应用与推广,具有较强的实际工程意义。     

飞机防滑刹车系统发展研究

本文从飞机防滑刹车系统发展历程出发,探讨飞机防滑刹车系统技术发展方向和现役飞机防滑刹车系统急需解决的关键技术问题.使未来飞机防滑刹车系统与飞机机电系统、起落架系统、刹车机轮匹配良好,系统安全性、可靠性、维修性、测试性、保障性、环境适应性等通用质量特性提高,能更好满足用户需求.     

某型导弹技术准备人因安全性分析

某型导弹技术准备过程具有涉及操作人员多,人员间以及人与设备之间交互多的特点,系统级的安全性分析结果表明,人为致因因素是导致安全问题的重要因素。因此,文章研究了一种基于行为模型的人因安全性分析方法(Extended STPA with Behaviour Model,BME-STPA)。BME-STPA方法基于行为模型思想,对 STPA控制器模型进行扩展,使其更加适用于人为致因因素分析,解决了 STPA方法对人因安全性分析针对性不强的问题,具有较强的可操作性。以导弹加注过程中溢出灌增压作为 BME-STPA的应用案例,证明了该方法的实用性和有效性。     

A Hazard Analysis-based Approach to Improve the Landing Safety of a BWB Remotely Piloted Vehicle

The BUAA-BWB remotely piloted vehicle (RPV) designed by our research team encountered an unexpected landing safety problem in flight tests. It has obviously affected further research project for blended-wing-body (BWB) aircraft configuration characteristics. Searching for a safety improvement is an urgent requirement in the development work of the RPV. In view of the vehicle characteristics, a new systemic method called system-theoretic process analysis (STPA) has been tentatively applied to the hazardous factor analysis of the RPV flight test. An uncontrolled system behavior "path sagging phenomenon" is identified by implementing a three degrees of freedom simulation based on wind tunnel test data and establishing landing safety system dynamics archetype. To obtain higher safety design effectiveness and considering safety design precedence, a longitudinal "belly-flap" control surface is innovatively introduced and designed to eliminate hazards in landing. Finally, flight tests show that the unsafe factor has been correctly identified and the landing safety has been efficiently improved.     

多轮多支柱式飞机起落架运动特性仿真研究

为了评估起降阶段的飞机操控特性,针对某型飞机多轮多支柱式起落架系统,研究组成单个起落架支柱的轮胎、缓冲器、刹车系统、前轮转弯等部件的受力、力矩特性及传递过程。基于线性理论,将多个支柱运动特性叠加,运用Matlab/Simulink软件工具,建立整个系统的仿真模型。嵌入某型飞机六自由度运动解算模型进行飞机落震、加速滑跑、高低速转弯、起飞离地、着陆接地、刹车减速等仿真验证,并在某型飞机动基座模拟器上进行飞行试验。结果表明:该起落架模型各项功能完善,能够正确反映飞机姿态响应过程,飞机起降过程感受与真实飞机基本一致。     

飞机滑行中差动刹车性能的仿真测试

转弯能力是体现飞机控制能力的一项重要指标,有多种方式实现此功能。对于突发事件,主轮刹车是对飞机转弯能力的重要补充。本文针对飞机着陆滑跑状态,综合考虑在运动中飞机所受的多种干扰,对飞机状态进行模拟测试,分析飞机在跑道上的受力,设定一个利用主轮刹车系统进行辅助转弯控制的方案,完善飞机主起落架的刹车特性分析工作。     

基于模糊推理的舰载机进舰过程安全性仿真分析

 舰载机进舰过程复杂,驾驶员对舰载机的控制是影响进舰安全的重要因素,驾驶员操作的偏差受到人员自身状态、环境状态以及设备(舰载机)状态的综合影响。以国外某型舰载机为例,提出了基于模糊推理的舰载机进舰过程安全性建模与仿真方法。考虑舰载机进舰过程中驾驶员控制的不确定性,分析了引起驾驶员不确定性的人-机-环因素,基于模糊推理建立不确定因素引起的驾驶员控制偏差模型,并在此基础上建立了舰载机进舰过程安全性仿真模型。通过仿真分析明确危险模式、危险程度以及危险发生的时刻点等关键因素的影响程度,为进一步保证舰载机进舰安全提供基础。     

飞机刹车制动引起的谐振解决措施

分析了飞机着陆过程起落架和机轮受力情况,针对刹车制动引起谐振的机理,并从刹车系统角度出发,就跑道识别、智能控制技术、多级偏压调节(PBM)技术、轮速采集及滤波、防振加固等方面,介绍了一些有效解决制动引起的振动的方法和措施。为后续解决实际问题提供了具体思路。     

基于面向对象的故障诊断专家系统模型研究

讨论了一种基于面向对象技术和专家系统理论的飞机起落架故障诊断模型 ,并且给出了整个系统模型的具体结构框架。着重讨论了总控系统的结构、控制方法、工作流程和子系统的知识面向对象的表示和推理。并且 ,以波音 737飞机起落架刹车系统的故障为例 ,具体分析了它的故障树结构 ,并用c 语言实现了该故障树面向对象的表示     

飞机电子防滑刹车系统模拟仿真

提出用飞机三自由度模型进行防滑系统的仿真研究,给出某型飞机的刹车曲线。     

A novel integrated self-powered brake system for more electric aircraft

Traditional hydraulic brake systems require a complex system of pipelines between an aircraft engine driven pump (EDP) and brake actuators, which increases the weight of the aircraft and may even cause serious vibration and leakage problems. In order to improve the reliability and safety of more electric aircraft (MEA), this paper proposes a new integrated self-powered brake system (ISBS) for MEA. It uses a hydraulic pump geared to the main wheel to recover a small part of the kinetic energy of a landing aircraft. The recovered energy then serves as the hydraulic power supply for brake actuators. It does not require additional hydraulic source, thus removing the pipelines between an EDP and brake actuators. In addition, its self-powered characteristic makes it possible to brake as usual even in an emergency situation when the airborne power is lost. This paper introduces the working principle of the ISBS and presents a prototype. The mathematical models of a taxiing aircraft and the ISBS are established. A feedback linearization control algorithm is designed to fulfill the anti-skid control. Simulations are carried out to verify the feasibility of the ISBS, and experiments are conducted on a ground inertia brake test bench. The ISBS presents a good performance and provides a new potential solution in the field of brake systems for MEA.