发动机控制系统限时派遣运行的成本优化方法

限时派遣TLD可以提高飞机的签派可靠度,降低由于航班延误或取消导致的运行损失。面向TLD分析建立了典型发动机控制系统马尔可夫模型,利用连续时间马尔可夫链CTMC推导了状态稳态频率公式,构建了系统单位时间运行成本模型。以平均完整性要求及签派可靠度要求为约束条件,以带故障派遣时间为决策变量,以系统单位时间运行成本以及签派可靠度为优化目标,分别构建了TLD分析的单目标和多目标优化模型。结合简化的发动机控制系统和实际全权限数字式发动机电子控制FADEC系统给出了工程应用实例,验证了模型的有效性。实例表明本文方法能够保证飞机在满足安全性要求和签派可靠度要求的条件下降低运行成本。     

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。     

发动机控制系统时间限制派遣分析的若干可靠性理论问题

面向民用飞机与商用航空发动机的型号合格审定,需研究发动机控制系统时间限制派遣(TLD)分析的可靠性理论问题。基于TLD分析的开环与闭环马尔可夫模型,利用连续时间马尔可夫过程理论推导了发动机控制系统平均完整性水平的定义,该定义应当准确表述为不考虑维修时间的推力控制丧失(LOTC)频率;分别构建了单故障与多故障TLD分析的马尔可夫模型,分析了单故障与多故障TLD模型的特点。结果表明:与单故障模型相比,多故障TLD模型具有瞬时LOTC率是时间的函数、存在非派遣(ND)状态以及多故障状态有多种维修策略等特点;针对周期检查维修方式,利用条件寿命分布推导了检测间隔期发现故障条件下的平均故障前时间,进而求得平均故障暴露时间的计算公式。最后,结合某型实际FADEC系统给出了本文所提出理论的应用实例。     

基于蒙特卡罗仿真的FADEC系统多故障TLD分析方法

航空发动机电子控制系统的时间限制派遣(TLD)分析是飞机系统安全性分析的重要内容,是商用飞机及航空发动机型号合格审定的一项必要工作,传统方法无法解决多故障情形下的TLD问题。对多故障TLD方法进行了研究,提出了多故障派遣时的派遣间隔决策方法与维修策略决策原则,基于蒙特卡罗仿真提出了多故障TLD分析方法,结合具体案例验证了方法的有效性,并针对典型全权限数字式电子控制系统(FADEC)进行了多故障TLD分析。结论表明,与单状态马尔可夫模型方法相比,本文方法具有较高的精度,误差在0.25%左右,同时能够避免马尔可夫过程繁琐的建模工作,并且具备工程实用性。     

全修复策略下FADEC系统多故障TLD仿真分析

由于航空发动机全权限电子控制(FADEC)系统的时间限制派遣(TLD)分析是航空发动机型号合格审定的一项必要工作,针对目前FADEC系统的多故障TLD仿真分析方法中没有考虑短时限制派遣(ST)值可变以及维修策略对TLD分析影响的不足,提出了全修复策略下FADEC系统的多故障TLD仿真分析方法。分析和比较了现有的FADEC系统维修策略,按照机会维修或成组维修原理,提出了全修复策略。按照全修复策略,开展了仿真建模分析,设计和研究了多故障TLD的仿真流程和方法。通过实例仿真与分析,验证了所提仿真方法不受FADEC系统中零部件数量的影响,而且相对于单故障Markov模型,增加了占总故障数量8.84%的组合故障,提高了分析精度。     

航空发动机FADEC闪电防护部件检查间隔分析

为确定航空发动机全权限数字电子控制（FADEC）闪电防护部件检查间隔,以限时派遣分析方法为基础,分别在2种典型FADEC构型的马尔可夫模型中引入闪电防护部件失效状态。通过对模型稳态解的计算推导,形成推力控制丧失概率与闪电防护部件检查间隔的函数。以某型发动机FADEC失效数据为例,呈现了闪电防护部件检查间隔分析过程。结果表明：若闪电防护部件失效率足够低,2种构型的闪电防护部件失效对推力控制丧失概率的贡献均不超过2%,不需要单独制定闪电防护部件的检查计划,防护功能的检查可与被保护单元的修理合并;若闪电防护部件失效率高于被保护单元失效率的1/10,闪电防护部件失效对推力控制丧失概率的贡献可能超过20%,则有必要对闪电防护部件制定专门的检查计划。     

基于改进FRAM的民机系统安全性分析

民机安全性分析的重要内容之一是系统运行过程分析，现有的运营安全性分析模型大多没有综合考虑人、飞机、运行环境等各类影响安全性的因素。本文综合考虑系统安全性分析功能间的时间、控制、资源、前提等影响，更加细致地分析影响系统安全运行的因素，建立了全面且规范化定量化安全性分析模型。运用功能可变性描述规则（RFV）、层次分析法（AHP）对功能共振分析法（FRAM）进行改进，建立民机系统安全性综合分析模型。使用模型还原143号班机安全运行所需条件，分析得出应重点防范的耦合变异与功能失效，且扩展了原事故调查报告结论，表明了该模型的可行性，提出的理论模型可为航空公司在运营系统安全性方面提供理论参考和技术支持。     

基于多种运行成本最小的机队优化配置研究

为节省航空公司运行成本开支，通过以燃油成本最小、时间成本最小、机场起降费用成本最小为目标函数，以飞机最大航程限制、机场起降条件限制、航班频率限制、旅客座次限制、飞机可用时间限制等为约束条件，建立多目标规划模型。通过实例计算，确定机队优化配置方案，验证了模型的正确性，为航空公司机队规划提供了参考。     

基于空域灵活使用的区域航路航线运行管理

利用临时航线和固定航线等手段,建立了区域管制下以最小运行成本为目标的规划模型,在模型中引入了不同机型单位时间的运营成本和临时航线的运营成本来计算总运行成本,并以此为适应度函数,通过遗传算法实现对航班选择飞行航路航线优化,以降低运行成本。计算结果表明:利用模型管理机制进行优化后,经过指定区域的所有航班运行成本与航班在区域外等待成本之和比之前降低约10%。     

基于成本指数的民机四维航迹预测优化算法

近年来,四维轨迹预测与优化功能成为了飞行管理系统(Flight Management System,简称FMS)技术的研究热点。航迹预测结果的准确性直接关系着飞机的参数指标,同时也关系着飞机运行的经济性,甚至决定飞机的安全性。从飞机运行的成本角度出发,根据运行成本建立飞机运行的代价函数模型,分别对巡航阶段的速度和高度建模,将代价函数作为优化对象对四维航迹预测结果进行优化,总结出一套最经济巡航速度以及最经济巡航高度的计算方法,为民用飞机四维航迹预测的优化提供了切实可行的理论参考。