马尔可夫分析在系统安全性评估中的应用研究

安全性分析是适航符合性验证的重要方法。对马尔可夫分析在系统安全性评估中的应用进行了深入研究,阐明了马尔可夫分析的作用与应用时机,结合功能危险状态“V1速度后起落架无指令收起”分别给出了在初步系统安全性评估与系统安全性评估中进行马尔可夫分析的一般方法,将马尔可夫分析与故障树分析的结论进行了对比,袁明了本文方法的适用性。     

基于故障树与马尔科夫分析模型的发动机系统安全性评估

安全性评估是发动机适航验证的重要方法之一,故障树与马尔科夫分析方法是安全性评估常用的方法,两种方法在安全性评估的不同时机具有各自的特点。针对故障树与马尔科夫在安全性评估中的应用时机进行了深入的研究,分析结果表明：对于失效率为常数的顺序相关的系统,若部件是主动失效部件(即姿伊t较小),应用故障树与马尔科夫分析方法均可准确评估系统的失效概率,采用故障树可以减少运算的复杂性;若部件是潜在失效部件,由于部件暴露时间较长(即姿伊t较大),使用马尔科夫的分析方法可以更精确的评估系统的安全性。     

基于动态故障树分析的民用飞机辅助动力装置系统安全性评估

在民用航空工业领域,传统的故障树分析方法广泛运用于系统安全性评估。然而,包含系统/子系统运行的时序阐述以及备份、冗余表达在内的动态特性不能通过传统故障树呈现。另一方面,民用飞机辅助动力装置(APU)经常作为一个冗余系统运作,因而其行为可以通过运用动态故障树进行适当的描述。所以APU的这种特性激发了动态故障树分析在APU系统安全性评估上应用的关注。首先介绍了两种动态门(优先与门和冷备件门),其定量计算通过施用马尔可夫模型来呈现;然后分别通过传统故障树以及动态故障树分析了APU系统安全性评估的两个典型案例;最后进行了两种故障树分析(FTA)的比较,其结果显示出通过合理的应用,动态故障树(DFTA)方法达到了对于真实情况来说相当高的精度,并且对指数分布函数施用二阶近似后,其运算成本也是可以接受的。     

基于故障树与马尔科夫分析模型的发动机系统安全性评估

安全性评估是发动机适航验证的重要方法之一,故障树与马尔科夫分析方法是安全性评估常用的方法,两种方法在安全性评估的不同时机具有各自的特点。针对故障树与马尔科夫在安全性评估中的应用时机行了深入的研究,分析结果表明:对于失效率为常数的顺序相关的系统,若部件是主动失效部件(即λ×t较小),应用故障树与马尔科夫分析方法均可准确评估系统的失效概率,采用故障树可以减少运算的复杂性;若部件是潜在失效部件,由于部件暴露时间较长(即λ×t较大),使用马尔科夫的分析方法可以更精确的评估系统的安全性。     

基于系统安全理论的适航安全性评估研究

以美国联邦航空条例(FAR)和中国民用航空规章(CCAR)为基础,围绕民机适航审定工作中的系统安全性评估流程和方法进行了探索和研究.首先,分析功能危险评估、初级系统安全性评估、系统安全性评估在系统安全性分析中所处的阶段和所起的作用,并探讨故障模式及其影响分析、故障树分析和共因分析等分析方法在适航性安全性评估中的应用.其次,以飞机系统框图为依据,分析系统发生故障可能造成的影响,并举例分析飞机系统中的部分单元的系统安全评估过程.通过研究系统安全理论在适航性安全性评估中的应用,为在航空器适航认证中进行安全性评估或验证提供了理论和方法支持,并有效说明了系统安全分析方法在航空器适航安全性评估中的良好适用性.     

大型民机复杂系统故障树分析与适航问题研究

探讨了在大型民机研制中采用故障树分析方法的适航符合性过程。作为系统安全性评估工具,阐明了一个成功的故障树分析所需主要步骤和关键要素。针对大型民机这一复杂系统的系统安全性评估过程,指出了故障树分析及其应用中的若干适航考查要点及常见问题,并举出实例和解决思路,以期达到举一反三的效果。     

基于可修复故障树的民机燃油系统安全性分析

针对传统故障树和马尔科夫分析的不足,本文介绍了可修复故障树的基本原理,并以某型民机燃油系统为例,运用该方法进行系统安全性评估。根据分析的结果探讨了该方法在民机复杂系统安全评估中的适用性,供民机复杂系统安全评估人员参考。     

离散时间T-S动态故障树在民用飞机辅助动力装置系统安全性评估中的应用研究

辅助动力装置（APU）是安装于飞机上的、用于提供辅助动力源的、自成体系的小型发动机。在民用飞机APU系统安全性评估过程中,逐步采用动态故障树对传统故障树进行优化,使故障树分析结果能够更加精确地体现系统失效的动态特性。不同于传统故障树可以根据布尔逻辑求解,动态故障树一般需要转化为同构的状态空间模型才能求解。这种求解过程欠缺通用性,并且存在指数爆炸问题。采用离散时间T S动态故障树计算方法,计算了APU系统故障树中的一段子树的顶事件的失效概率,并与使用马尔可夫模型计算的结果进行比较。计算结果发现随着任务时间分段的增加,相对误差单调下降。当任务时间分段大于5时,相对误差小于1%,在计算精度满足要求的情况下能够显著降低计算成本。     

基于故障注入模型的电传飞控系统安全性分析

安全性分析既是飞机研制中提高安全性的主要手段，也是审定中验证设计方案是否满足适航要求的重要符合性方法。传统的安全性分析方法滞后于系统的设计过程，且高度依赖于分析人员的技术和经验，无法满足现代飞机复杂系统研制的需求。针对电传飞控系统提出了一种基于模型的安全性分析方法。使用Simulink分别构建了典型电传飞控系统的名义模型和拓展模型，利用单故障注入后的系统响应提出了故障影响的分析方法，以支持故障模式及影响分析的开展，基于状态遍历实现了组合故障注入，并利用组合故障注入后的系统响应提出故障树最小割集的分析方法，最后结合工程案例说明了本文方法的正确性与有效性。与经典的马尔可夫分析方法相比，该方法避免了对设计人员经验的依赖并且具有更高的精度；当系统方案修改时，该方法能直接更新安全性分析结果，避免了重新建模分析的繁琐工作。     

航空装备系统的动态故障树分析方法研究

系统安全性分析可以有效提高产品的安全性,贯穿于整个研制和生产阶段。本文针对系统安全性分析中的动态问题研究了动态故障树分析方法,并以飞机主起落架系统作为实例进行了分析。     

时间限制性派遣中短时派遣时长的优化方法研究

航空发动机全权限电子控制系统(FADEC)的时间限制性派遣(TLD)分析是飞机系统安全性分析的重要内容之一。针对目前TLD分析中都假定短时故障派遣时长(ST)为固定值(125h或250h)的问题,开展了短时派遣时长的优化方法研究。采用故障树和马尔科夫方法,以推力控制丧失率(R)要求为约束,分析和建立了ST和长时故障派遣时长(LT)的函数关系;在此基础上,构建了以短(长)时故障派遣时长为变量,系统平均维修时长和带故障运行时长期望值为目标的多目标优化模型,使TLD分析中故障派遣时长的选取更灵活、更合理。通过实例表明:与ST取固定值250h相比,优化后ST取25h时,带故障运行时长期望增大4.2%,系统平均维修时长增大8.6%,验证了方法的有效性。     

航电系统安全性分析工具设计与研究

随着航电系统综合化程度的不断提高,传统的安全性分析方法过于依赖工程经验,难以保证失效模式的完备性。同时在系统迭代设计的过程中,由于系统的复杂性,会导致安全性分析工作量过大,增加了时间及经济成本。针对上述问题,设计了一种自动化安全性分析工具,基于Sys ML描述语言建立安全性数据模型,采用路径追溯的方法完成故障树自动建模,并对生成的故障树进行共模分析和区域安全性分析。以某系统为例的实验结果表明,该工具能够实现故障树自动建模与分析,提高了安全性分析的效率和完备性。     

基于模型驱动的HUD系统安全性分析方法研究

平视显示器能够有效提高飞行员的情景意识,从而提高飞行的安全性,现已成为新投入使用的民用客机必装的航电设备。本文结合项目实际,采用基于模型驱动的安全性分析工具---SIMFIA构建平视显示系统功能架构和失效状态(顶事件),自动生成引起失效状态因素的故障树,用于达到分析平视显示系统安全性的目的。结果表明,SIMFIA建模与系统设计相结合,能够实现系统设计与安全性评估工作的一致表示,从而有效支持系统和安全性分析的迭代过程。     

民用飞机适航符合性验证方法与程序研究

研究了功能危险分析、故障树分析、故障模式影响分析以及共因故障分析等安全性分析方法在民用飞机适航符合性验证中的应用,明确了各种方法的应用时机与输入输出信息.分析了民用飞机设计各阶段适航安全性工作内容,以各项安全性分析技术为基础,建立了民用飞机适航符合性验证流程,初步构建了民用飞机适航符合性验证的理论体系.     

机载机电系统可靠性的计算机辅助分析方法

 为了提高机载机电系统的可靠性，机载机电系统常采用余度系统，以达到故障容错，进而实现整个飞机系统的高可靠性和安全性。开发适应于余度间耦合、动态性能降级的ReliaApp可靠性分析评价软件平台，通过有效综合故障模式影响（FMEA）、故障树分析（FTA）和Markov状态转移链法，实现不同容错设计方案的选择、机电系统的可靠性定量评价并给出系统的薄弱环节，为系统的余度配置和改进设计提供软件设计与评估平台，以确保飞机系统的高可靠性和安全性。实例应用表明该软件平台是飞机机载机电系统可靠性设计与评价有效的计算机辅助工具。     

基于模型的飞行管理系统安全性分析

提出一种基于模型的飞行管理系统安全性分析实施方法，首先对飞行管理系统进行了功能危害性分析， 识别了各项功能的失效状态及其影响，确定了失效状态的分类和失效概率要求。然后采用形式化语言AltaRica 对飞行管理系统模型进行了描述，借助商用软件对飞行管理系统进行了AltaRica 建模和故障树分析。分析过程 表明，基于模型的安全性分析，清晰直观，适合工程应用，是一种简单高效的安全性分析方法。