竞争性故障模型可靠性评估的非参数估计方法

针对航空发动机现场数据的可靠性评估面临着小子样与随机删失问题,对可靠性评估中的非参数估计方法进行了对比分析.应用蒙特卡罗方法,在竞争性故障模型下,设计了一种对比可靠性评估方法优劣性的仿真方法.该方法以三重威布尔分布为例,通过模拟产生具有随机删失特点的航空发动机现场故障数据,分别对比4种可靠性评估非参数估计方法的优劣性.最后通过一个工程应用案例验证了模型的有效性.仿真结果表明:在三重威布尔竞争性故障模型下,非参数估计方法的优劣顺序依次是Kaplan-Meier估计、平均秩次法、Herd-Johnson估计、Nelson-Aalen估计.      

航空发动机MTBF的Bayes评估

针对航空发动机的试验样本量和故障数据少，采用传统的数学平均值法对其平均故障间隔时间（MTBF）评估不能反映其真实可靠性水平的问题，基于Bayes理论，把历史试验数据视为先验信息，采用矩等效方法确定先验分布，然后通过Bayes理论综合现场试验数据，建立了一种基于Bayes理论的航空发动机MTBF评估方法。该方法可以扩大MTBF评估所需的信息量。采用所提出的Bayes方法对某航空发动机MTBF进行评估，得到其MTBF评估值为302.68h，比采用数学平均值法约提高了18.7%，评估结果更符合实际。表明该方法可应用于航空发动机MTBF的评估。      

一种航空发动机运行可靠性评估方法

航空发动机运行过程中,可靠性评估是航空发动机可靠性评估领域的关键问题之一,而合理的评估方法能够提高可靠性分析的效率和精度,因此本文提出一种支持评估飞机任务过程中航空发动机运行可靠性的方法。结合飞行任务特点和航空发动机工作特性,以快速存取记录器信息为分析数据,考虑当前运行环境、飞机瞬时状态、发动机当前工作状态 3 类因素对运行可靠性进行分析;将随机森林算法与分层抽样法结合对数据进行拟合、预测并计算特征重要度;以 B737-800 机型一次北京—乌鲁木齐的飞行任务为例,对方法的有效性和可行性进行验证。结果表明：本文提出的可靠性评估方法解决了航空发动机运行过程中数据量大、维度高导致的数据处理困难问题。     

基于混合Gamma分布的通用可靠性寿命数据拟合方法

 可靠性寿命数据分析是可靠性工程研究的重要基础。目前对于可靠性寿命数据分析的研究存在两个主要问题:一是凭经验选择的概率分布严重依赖于人的主观判断,不能保证所选分布的适用性;二是常用分布拟合能力有限,在很多情况下不能满足寿命数据处理的需要。针对这两个问题,在混合Gamma分布稠密性的基础上,提出了一种通用的可靠性寿命数据拟合方法,给出了基于期望极大化(EM)算法的混合Gamma分布的参数估计方法,并通过6个拟合实例验证了该方法的有效性。最后,结合WP-7乙型航空发动机I级导叶片故障数据分析问题,开展了应用研究,并且与目前常用的方法进行了对比。     

试飞阶段可靠性评估方法及试验方案设计

提出将基于2参数威布尔分布的小子样零故障寿命试验方法用于航空发动机等高可靠性航空武器装备设计定型试飞阶段平均故障间隔时间评估以及可靠性专项试飞/地面试验设计,通过计算给出可靠性评估及试验设计系数用表;同时采用Matlab对航空发动机历史试验数据进行拟合,得到对应的形状参数;在此基础上,以某航空发动机为例对该方法工程应用的适用性和有效性进行验证。结果表明:该方法具有较强的工程应用性,可用于解决试飞阶段航空发动机等高可靠性产品可靠性评估及试验设计问题。     

考虑性能退化的航空发动机故障诊断量化评估

航空发动机全生命周期内的故障诊断一直是研究的热点,为保障航空发动机在性能退化条件下故障诊断算法的可靠性,对考虑性能退化的航空发动机进行故障可诊断性量化评估有着重要的意义。本文从状态量的可测量性以及最优观测器设计两个方面对退化状态下航空发动机的滑动窗口模型进行解耦处理。从故障可检测及可隔离两个方面对故障的可诊断性进行量化评估,以巴氏距离为量化标准,将量化评估问题转换为多元分布概率距离求解问题。同时,从故障空间的角度对故障可隔离性进行定义,剥离了参考故障模式的影响,将可隔离性转化为故障空间中故障模式的固有属性,并给出航空发动机故障可检测及可隔离的判据。仿真实验证明,本文所提出的方法可以在发动机性能退化条件下对控制系统传感器、执行机构故障以及发动机气路部件故障进行可诊断性量化评估。     

LRU可靠性评估仿真模型及实例分析

目前,有关航空维修中出现的高故障率现场可更换单元(LRU)的可靠性评估和LRU 故障组件定位等方面的研究仍鲜有报道,为此设计一种适用于LRU“更换维修暠策略的可靠性评估仿真模型,详细介绍模型中各个功能模块的设计原理和实现方法、步骤,并以某型军用飞机液压系统中常见的高故障率LRU 为例,对模型进行应用分析。结果表明:该仿真模型在LRU 可靠性评估中具有可行性和普遍适用性。     

基于模糊积分的航空发动机MTBF动态评估方法

针对传统评估方法无法解决航空发动机可靠性评估的滞后问题,采用模糊积分方法建立航空发动机动态可靠性评估模型.引入故障强度因子,建立降半正态型分布的故障强度因子函数表示故障纠正过程.通过故障强度因子得到模糊密度,采用Choquet模糊积分方法融合发动机各阶段可靠性指标,解决了航空发动机可靠性指标的动态评估问题.对在研的某小型涡扇发动机进行了应用研究,结果表明采用Choquet模糊积分数据融合方法进行动态评估能考虑到不同阶段故障数据的重要性,对发动机当前的可靠性水平能给予更加科学的评价.      

基于Bayes-模糊逻辑算子的小子样可靠性信息融合方法

为了解决航空航天复杂系统可靠性评定中样本量小而导致评估结果可信度不高的问题,引入模糊逻辑算子这一非线性模型对多源可靠性验前信息进行融合,并给出了其参数估计的第二类极大似然(ML-Ⅱ)估计方法,通过仿真示例说明了融合方法的有效性.      

基于贝叶斯网络的末制导雷达模糊可靠性分析

弹载末制导雷达可靠性多含不确定性与模糊性因素影响,且其具有样本量小、可靠性高等特点,传统可靠性评估方法难以适用。提出了一种基于贝叶斯网络的模糊可靠性分析方法,以某型导弹末制导雷达系统的为具体研究对象,对其进行可靠性分析,验证了方法的有效性。     

Evaluation of aileron actuator reliability with censored data

For the purpose of enhancing reliability of aileron of Airbus new-generation A350 XWB,an evaluation of aileron reliability on the basis of maintenance data is presented in this paper.Practical maintenance data contains large number of censoring samples, information uncertainty of which makes it hard to evaluate reliability of aileron actuator.Considering that true lifetime of censoring sample has identical distribution with complete sample, if censoring sample is transformed into complete sample, conversion frequency of censoring sample can be estimated according to frequency of complete sample.On the one hand, standard life table estimation and product limit method are improved on the basis of such conversion frequency, enabling accurate estimation of various censoring samples.On the other hand, by taking such frequency as one of the weight factors and integrating variance of order statistics under standard distribution, weighted least square estimation is formed for accurately estimating various censoring samples.Large amounts of experiments and simulations show that reliabilities of improved life table and improved product limit method are closer to the true value and more conservative; moreover, weighted least square estimate(WLSE), with conversion frequency of censoring sample and variances of order statistics as the weights, can still estimate accurately with high proportion of censored data in samples.Algorithm in this paper has good effect and can accurately estimate the reliability of aileron actuator even with small sample and high censoring rate.This research has certain significance in theory and engineering practice.     

ABCLS method for high-reliability aerospace mechanism with truncated random uncertainties

The random variables are always truncated in aerospace engineering and the truncated distribution is more feasible and effective for the random variables due to the limited samples available.For high-reliability aerospace mechanism with truncated random variables, a method based on artificial bee colony(ABC) algorithm and line sampling(LS) is proposed.The artificial bee colony-based line sampling(ABCLS) method presents a multi-constrained optimization model to solve the potential non-convergence problem when calculating design point(is also as most probable point, MPP) of performance function with truncated variables; by implementing ABC algorithm to search for MPP in the standard normal space, the optimization efficiency and global searching ability are increased with this method dramatically.When calculating the reliability of aerospace mechanism with too small failure probability, the Monte Carlo simulation method needs too large sample size.The ABCLS method could overcome this drawback.For reliability problems with implicit functions, this paper combines the ABCLS with Kriging response surface method,therefore could alleviate computational burden of calculating the reliability of complex aerospace mechanism.A numerical example and an engineering example are carried out to verify this method and prove the applicability.     

基于幂律退化轨道的小样本性能可靠性评定

结合航空航天领域高可靠、长寿命产品试验小子样的特点,运用性能退化可靠性理论和Bayes方法,对系统可靠性的统计推断方法进行了研究.首先对基于Bayes方法幂律退化轨道参数的计算模型进行研究,然后结合随机变量函数的分布的计算,推导出系统可靠性后验估计和置信下限估计的计算公式.在理论推导的基础上,结合工程实例说明该方法的有效性.     

基于ADS-B信息的通航飞行冲突避让算法研究

随着低空空域的开放和通用航空的发展,低空空域流量大幅增加,致使飞机飞行冲突事件呈多发态势。为了解决低空冲突问题,基于广播式自动相关监视(ADS-B)信息的避让算法,首先利用相对运动关系对本机周围的飞行状况进行分析,排除不存在危险冲突的航空器;然后针对危险接近的航空器,提出调整速度和改变航向两种避让策略;最后利用Matlab软件,对两种避让算法进行仿真分析。结果表明:算法正确有效,能够快速辨别飞行冲突,并给出合理的避让策略;调整航向的避让算法,其有效性优于调整速度的避让算法,但在实际飞行中,由于调整速度的避让方法更易操作且节约成本,应优先选择调整速度的避让方案。     

A new structural reliability analysis method in presence of mixed uncertainty variables

For structures with both random and fuzzy uncertainty, this paper presents a novel method for determining the membership function in fuzzy reliability with the Automatic Updating Extreme Response Surface (AUERS) method. In the proposed method, fuzzy variables are initially converted into a value domain under the given cut level and the extreme point in the domain where the reliability reaches its extreme value is considered. Second, the Particle Swarm Optimization (PSO) algorithm is used to determine the extreme point according to the extreme responses for different sets of random sample inputs. A kriging response surface is subsequently constructed between the random variables and the corresponding extreme points. An automatic updating strategy is then introduced based on the Relative Mean Square Predicted Error (RMSPE) before performing every iteration of reliability analysis. By adding new sample points, the approximate quality of the kriging response surface is improved. Finally, reliability analysis is used to determine the reliability bound under the given cut level. The proposed method assures the accuracy and computation efficiency of the mixed uncertainty reliability analysis results while it prevents the solution from becoming trapped in a local optimum, which occurs in classical optimization methods. Two example analyses are used to demonstrate the validity and advantages of the proposed method.     

样本量为2的极小样本相容性检验方法

在航空航天领域由于成本、时间周期等原因进行疲劳寿命及可靠性评估时样本量通常极少（m=1或2）,利用相容性检验方法可对样本量进行扩充。常规的Wilcoxon秩和检验和K-S（Kolmogorov-Smirnov）检验适用于小样本情形,而极小样本相容性检验方面研究较少,且缺乏对方法合理性的详细说明和对不同方法检验功效优劣的比较。航空航天产品疲劳寿命多服从正态分布,因此本文主要以正态分布作为研究对象。利用Monte Carlo仿真发现从某一正态分布N（μ,σ²）中随机抽取两个样本x₁、x₂计算均值μ₁和标准差σ₁后构建新正态分布N（μ₁,σ₁²）,其±σ₁、±2σ₁和±3σ₁范围内的点落在原正态分布N（μ,σ²）±3σ范围内的概率依次为99.80%、98.13%和97.37%。在此基础上针对现场试验数据样本量为2的情况,本文提出利用3σ原则对先验信息数据进行相容性检验从而扩充样本量的方法。将该方法与两种文献方法对比后发现其误差率明显更低并呈现出检验性能随先验数据增加而不断提高的优势。     

模糊贝叶斯方法在航空设备可靠性评估中的应用

在小样本情况下，利用数理统计方法来确定航空设备的寿命分布类型是不太适用的，本文运用模糊综合评判方法综合经验信息来确定先验分布，同时运用贝叶斯理论将统计推断建立在后验分布的基础上，给出了一种有小样本试验数据确定寿命分布的可靠性方法。