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。     

飞机空调系统动态安全分析

目前，飞机空调系统的安全性分析多基于固定故障状态，未考虑故障动态发展与变化，且仅能进行定性分析，因此有必要对飞机空调系统开展精准安全性分析。基于空调系统FMEA 中的根故障参数，借助Markov 时间序列求解故障横向转移路径，利用联合概率分布及Bayes 算法求解故障等级与概率，实现横向定性又定量的安全性分析；运用Monte Carlo 仿真求解故障纵向升级路径、故障等级与概率，实现纵向定性又定量的安全性分析。结果表明：动态定性又定量的安全性分析可以精准地判定飞机空调系统的安全性、故障状态下的放行结论及放行要求，具有较好的工程应用价值。     

飞机氧气系统着火案例分析及安全性设计要求

飞机氧气系统曾多次出现着火事故。根据公开的文献资料和网络信息,统计分析了50例飞机氧气系统着火事故。分析结果表明,充氧、打开或关闭阀门等动态过程是最易着火阶段,氧气瓶及阀体组件、调节器、关断阀等是最易着火部位。开展系统动态过程和关键部件氧气危险及着火风险分析是减小或避免系统着火的重要措施。对氧气系统着火因素进行了简要分析,列举了一些常见的因素。材料选择及氧气兼容性分析是氧气系统安全性设计的关键,介绍了氧气系统材料尤其是非金属材料选择一般准则和氧气兼容性分析方法,为氧气系统安全性设计提供参考。     

基于需求建模的软件安全性分析方法研究

为了提高软件安全性及可靠性,将需求建模引入针对软件需求的安全性分析过程,利用系统危险源、典型运行场景、外部输入输出接口等建模方法从系统需求分配、动态交互、接口故障处理等开展多角度分析,从而提高软件质量,并为后续软件需求分析以及安全性分析工作中提供可复用数据资产。     

内置式重力空射火箭运动出舱安全性分析

为研究内置式重力空射火箭运动出舱的安全性,应用多体动力学软件(ADAMS)构建了重力空射载机-箭-伞系统的动力学仿真模型,利用动态链接子程序实现了气动力的加载,分析了稳定伞阻力特性、滚轮摩擦系数、载机飞行速度和载机飞行俯仰角对火箭出舱安全性的影响,根据仿真计算结果得出了影响因素对火箭运动出舱整个过程安全性的影响规律.     

国外军民用飞机系统安全性对比分析

以美国《空军系统安全性手册》、《FAA系统安全性手册》为基础,对国外军民用飞机系统安全性进行了简单介绍,并对国外军民用飞机系统安全性分析评估的技术要求、技术逻辑、方法、过程进行了比较,为梳理国内系统安全性工作、制定国内系统安全性分析评估要求提供参考。     

基于Credential Provider的身份认证模型的研究与实现

身份认证是系统安全的第一道门户,采用强身份认证技术能极大的提高系统的安全性。通过对现有的强身份认证技术的分析,在对微软新推出的身份认证模型——凭据提供(Credential Pro-vider)模型进行研究的基础上,设计并实现了一个基于动态口令的双因素身份认证系统,对操作系统用户身份进行强认证,有效地提高了系统的安全级别。     

基于Pandora时序规则的Markov链紧缩算法研究

在对动态系统进行安全性分析时,为避免所生成的Markov链出现组合爆炸问题,考虑系统各组件失效事件发生的时序状态,引入三种Pandora时序逻辑门来描述时序信息,其重要目的就是剔除冗余的Markov链,在保证正确进行可靠性分析的基础上,形成紧缩的Markov模型。     

军机系统安全性概述

从系统安全性的基本概念出发,综述了国内外系统安全性工作的发展历程,就军机系统安全性管理、技术和标准等方面进行了研究,分析目前国内外军机安全性水平的主要差距,明确现阶段国内系统安全性工作的薄弱环节,并对我国军用系统安全性工作下一步重点技术攻关方向提出了建议。     

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.     

先进民机飞控系统安全性设计考虑

飞行控制系统作为民机机载设备中的飞行关键和安全关键系统,其安全性设计对民机运营安全至关重要。基于适航安全性要求,梳理了民用飞机机载系统安全性的定性及定量需求,分析了民用飞机飞控系统适用的安全性设计依据和标准;对先进民机飞控系统安全性设计技术进行了研究,从飞行控制系统架构、控制律、复杂电子硬件、作动器和高安全等级软件设计5个方面提出了安全性设计技术的考虑。     

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。     

基于马尔可夫方法的飞控系统安全性评估

安全性评估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．给出了马尔可夫在系统安全性评估中的一般分析方法。运用马尔可夫方法和故障树方法分别对飞行控制系统的同一种失效状态进行了建模分析．并对二者的分析结果进行了比较,得出对并联顺序系统进行安全性分析时马尔可夫分析方法具有更高的定量分析精度,并克服了故障树静态分析特性的缺点。     

飞机区域安全性分析流程优化与实施方法

区域安全性分析(ZSA)是系统安全性分析的一项重要内容,已被美国联邦航空局(FAA)明确列为民航安全分析工作要求。本文通过对比分析当前国内外区域安全性分析现状,结合国内工程实际,建立了工程适用的、操作性强的区域安全性(ZSA)准备和实施流程,并结合飞机及其系统在不同研制阶段的设计特点,建立了与系统研制同步的过程控制流程,给出了各流程具体实施方法,研究成果可为飞机及其他武器装备开展区域安全性分析工作提供参考和借鉴。     

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。     

民用涡桨飞机安全性评估标准应用研究

为提高民用飞机的安全性,在民用涡桨飞机研制阶段,首次应用最新版标准SAEARP 4761A开展了初步飞机安全性评估(PASA)工作,对飞机安全性架构进行了初步评估,得出了飞机安全性设计需求,通过这一过程将飞机安全性需求分配给相关系统,为开展系统级功能危害评估(SFHA)、初步系统安全性分析(PSSA)提供输入。通过完成初步飞机安全性评估工作,为适航审定当局在民机安全性分析方面的约束机制提供技术基础,为民机安全性分析提供参考和指导。     

软件安全性设计的分析验证要求研究

立足软件设计阶段,对关键软件进行安全性分析验证,提出了软件安全性设计的分析验证模型,并依据模型明确安全性设计的分析验证要求,最终给出了安全性检查单。为后续的综合分析验证提供验证目标,从而提高软件和系统的整体安全性。     

民用飞机高升力系统设计中安全性评估方案研究

民用飞机安全性评估工作是实现飞机适航性的有效方法之一。本文基于民用飞机系统安全性设计评估的思路和方法,以某型高升力系统为例,通过对“襟翼不对称运动过限”失效工况开展功能危害性分析及故障树分析,得到了影响系统安全性设计的关键因素。通过对关键因素进行改进设计,最终得到能够满足安全性目标的系统方案。     

基于模型的液体推进系统故障诊断算法

给出串联双涡轮结构以泵作为供应系统的液体火箭发动机系统故障仿真的准动态数学方法和基于灰色关联度分析的实时诊断算法。该算法对于调整计算确定的具体系统和预先设定的典型故障模式进行仿真计算、事先形成该发动机系统的故障模式样本集。试车时, 利用诊断算法对采集的发动机性能参数进行实时分析, 从而给出发动机所处的健康状况, 以便及时采取措施, 提高发动机的安全性和可靠性。