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。     

基于联合仿真的飞机空调系统故障影响

飞机空调系统是飞机的重要组成部分,由于其在飞行过程中环境和工作参数变化较大,易于受到多种因素的影响而成为故障率较高的飞机系统之一。飞机空调系统故障主要发生在飞行过程中,在地面状态难以复现,因此基于联合仿真的飞机空调系统故障影响分析对飞机设计验证和地面维修具有重要意义。首先根据飞机空调系统原理建立了冲压空气进气口模型、发动机压气机模型、压力调节与预冷组件模型、制冷组件模型;然后基于AMESim-Simulink联合仿真平台,模拟飞行过程中空调系统组件性能动态变化过程;最后对典型故障如预冷器泄漏、预冷器空气活门卡死、压力传感器冲击、冲压空气进气作动筒卡死等故障进行模拟,再现了飞行过程中空调系统故障情况,分析了空调组件性能的变化过程。     

MEL辅助放行中的性能修正应用研究

最低设备清单(MEL)辅助放行是飞行签派员最终签派放行的重要组成部分之一,MEL放行以最低设备清单为依据,实现飞机的带故障放行。首先结合航空公司运行控制流程和航线维修人员办理故障保留工作程序,介绍了MEL放行的定义和内涵,论述了机务工程师办理故障保留对接于飞行签派员的MEL放行,接着分析了飞行签派员MEL放行中涉及的性能限制种类,重点对性能限制条件进行了分类归纳,最后结合空调单组件和起落架重力放下系统失效的性能计算案例再次强调了性能修正在MEL辅助放行中的重要性,提出了飞行签派员相应的处置措施,为航空公司飞行签派员实现MEL辅助放行提供了理论指导和案例支持。     

基于机动襟翼的大型飞机直接升力控制方法

分析当前大型飞机着陆过程安全性低、精度差的原因,提出采用机动襟翼提供直接升力控制的飞机着陆纵向控制方案,设计采用迎角、空速、升降速度、升降加速度反馈及PID控制的综合着陆纵向解耦控制结构,使飞机实现着陆纵向轨迹和姿态的准动态解耦控制,并且使着陆轨迹控制和姿态控制均达到动态性能要求,从而提高飞机着陆的安全性和着陆精度。采用基于遗传算法的优化过程,实现对多通道多参数着陆纵向控制律的优化设计。对某大型飞机进行了着陆纵向控制律设计及仿真分析,表明所采用的着陆纵向控制方案可行,所设计的控制结构能够保证大型飞机的着陆安全,并提高了着陆精度。     

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。     

基于吸引域与二元极值理论的结冰飞机飞行风险量化评估

结冰会导致飞机飞行包线萎缩，在驾驶员没有正确处理的情况下极易发生飞行事故。为定量计算结冰条件下飞机飞行风险进而制定合理的结冰风险规避策略，以飞机纵向动力学系统为分析对象，基于吸引域方法计算得到飞机结冰后的二维吸引域及稳定边界，并以飞行状态超出稳定边界作为飞行事故判定条件。建立了典型的人-机-环系统模型，通过蒙特卡罗仿真提取了飞行安全关键参数极值样本；根据极值理论，建立二元极值Copula模型；通过遗传算法辨识模型参数，依据多种拟合优度检验方法确定最优分布模型，进而计算不同结冰影响程度下的飞行风险概率，并由此来指导驾驶员操纵，从而保证飞行安全。文中所述方法，为定量计算结冰条件下飞行风险概率提供了新的思路，具有较好的工程应用前景。     

考虑故障模式的高速作战飞机飞行品质等级评估方法

高速作战飞机相比于传统飞机飞行包线广,且其系统复杂导致故障模式增加,若在全包线范围内满足很高的飞行品质要求,必然导致飞机方案难以闭合。因此,提出考虑故障模式的高速作战飞机飞行品质等级评估方法,以支撑高速作战飞机方案快速迭代闭合。在充分总结飞行品质与高速作战飞机故障模式的基础上,系统地分析系统故障、飞行包线,以及大气扰动等影响飞机飞行品质的因素,并计算其发生概率,进而在概念方案设计阶段,综合考虑多故障模式的影响,确定各种组合状态下,高速作战飞机应满足的飞行品质等级。     

基于稳定逆的飞机纵向自动着陆控制律设计

针对着陆过程中飞机对象的非最小相位特性,设计了基于稳定逆的飞机纵向自动着陆控制律.通过求解系统内部动态的有界解,设计了系统对于期望轨迹的稳定逆;基于相对阶的概念设计了光滑、连续的进场着陆期望轨迹.由稳定逆产生期望控制输人和状态轨迹,反馈控制器克服飞机参数不确定性及外界干扰.仿真结果表明,所设计的自动着陆控制律具有精确跟...     

审定类民用无人机飞机级功能危险性分析

基于无人机"人机分离"的特有设计特点和运行限制条件,以国内某大型民用无人机为例,对我国审定类民用无人机的安全性评估方法进行了研究。通过定义无人机系统的飞机级功能,并对无人机功能失效状态概率基准的分析,建立了适合于无人机的安全性指标;开展了无人机的飞机级功能危险性评估过程,分析失效状态对无人机、机组人员、地面人员和空中其他飞行器的危害影响并划分了失效状态的危险严重等级。     

基于动态故障树的故障隔离程序分析方法

传统的故障隔离程序采用常规静态故障树进行故障分析，可能会导致故障原因分析不全、故障隔离路径过于繁琐等问题。提出基于系统原理和动态故障树进行故障隔离程序分析的方法，以某飞机防火系统引气导管过热探测系统故障为实例，进行系统设计原理和故障告警逻辑分析，引入动态逻辑门，构建具有顺序相关、功能相关和备份关系的动态故障树；在此基础上进行关联故障分析和排故流程图转化。结果表明：该方法能系统地、全面地反映故障触发逻辑，提供快速、准确、有效的故障隔离程序，提高飞机维修保障水平，在复杂飞机系统的航线维修领域具有良好的应用前景和推广价值。     

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。     

波音737-800空调制冷故障分析及健康监测

空调系统为机组、旅客和设备提供飞机内部环境系统,空调性能好坏直接影响旅客乘坐舒适性及设备正常工作。高温时空调制冷需求高,而空调故障频发,常常影响飞机安全运行。随着机队规模不断增加,如何高效管控空调系统运行状况,是摆在航司面前的重要技术课题。以波音737-800为研究对象,利用飞机维护手册(aircraft maintenance manual,简称AMM)和故障隔离手册(fault isolation manual,简称FIM),介绍空调制冷原理,深入剖析影响制冷性能的典型故障,并给出管控措施。介绍了空调健康监测方案和实施途径,通过机队应用实践,该方案能有效监控空调制冷性能,大大提高维护效率,保障航班运行,提升自主创新能力,为企业赢得声誉。     

基于可达集方法的结冰飞机着陆阶段安全风险评估

飞机在着陆过程中极易发生结冰的现象,结冰对飞行安全造成的危害极为严重。结冰导致飞机发生危险的原因是由于机翼或尾翼被冰层覆盖后空气动力学行为发生改变,飞机受力异常难以控制。为分析结冰后飞机的稳定性以保证飞行安全,以飞机纵向动力学系统为分析对象,将飞机结冰后状态的描述以可达集的形式进行,直观地判断飞机状态是否可控,以此确定飞机是否处于安全状态。以求解所得的可达集为基础,利用极值定理分析结冰飞机的风险概率模型,由模型计算不同情况下飞机的风险概率,最终得到飞机着陆阶段的安全风险评估结果,并由评估结果指导驾驶员操纵,从而保证飞机的安全飞行。     

民用飞机燃油箱系统闪电防护分析方法研究

民机燃油箱系统的闪电防护是燃油箱安全的重要研究范畴,本文依据FAA的25-146号修正案和咨询通告AC25.954-1,介绍了民用飞机燃油箱系统闪电防护分析方法。在点火源防护分析思路的基础上,针对闪电引起的点火源,在明确飞机闪电分区后,可通过容错类设计或非容错类设计分别开展分析。针对容错类设计,可仅通过证明防护设计特征有效且可靠来表明符合性,无需进一步分析失效概率。针对非容错类设计,通过定性和定量分析法进行评估。在定性分析时,需评估非容错特征失效且引起点火源的概率小于1E-5。在定量分析中,可结合燃油箱可燃性、关键闪电和防护特征失效概率确保闪电引起燃油蒸气点燃的概率为极不可能。同时,根据闪电环境定义的电流振幅和波形对防护设计特征进行有效性验证。     

基于速度分布的飞机纵向安全间隔概率分析

以概率论为工具,利用飞行速度偏差对飞机纵向位置误差的影响分析,研究飞机速度分布情况,建立纵向安全间隔的概率模型。通过仿真算例和分析讨论,得到了有关时间、初始间隔时间、飞机速度均方差等影响飞机之间发生危险情况概率的定量分析结果,结论可以作为确定合理的航空器间空中交通管制纵向间隔的决策参考。     

民用飞机燃油箱系统点火源防护分析方法研究

民机燃油箱系统点火源防护是燃油箱防爆的重要范畴,通过参考FAR 25.981条款和咨询通告,开展了民用飞机燃油箱系统点火源防护的整体分析思路研究。对于点火源防护设计的通用要求,开展的分析思路主要包括点火源防护设计对象失效模式的识别,判断是否为固有安全设计,同时采用定性分析以及定量分析等各种分析方法确定是否能满足点火源防护的要求,最后通过制定关键设计构型控制限制(Critical Design Configuration Control Limitation,简称CDCCL)满足持续适航的要求。另外,针对失效模式、固有安全设计、定量分析和持续适航等都进行了相应的分析说明,如针对失效模式需梳理出所有可能产生点火源的失效模式,再逐一进行安全性分析;针对闪电引起的点火源,须明确容错类设计或非容错类设计。若为容错类设计,可仅验证可靠并有效即可,若为非容错类设计,需根据相应情况开展定性或定量分析。     

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。     

直流航空接触器熔焊故障分析及预防建议

直流航空接触器由于其体积小、负载大、高可靠性、长寿命等特点,广泛应用于航空器各大系统的电气部件中,是现代航空器的重要电气控制部件。直流航空接触器在断开和闭合过程中,触头会受到电侵蚀,当侵蚀达到一定程度后,动静触头将焊接在一起,接触器也将失去控制,造成航空器电源等重要系统故障。本文通过对某机型起动机接触器熔焊故障情况及触头熔焊分析,结合 2016—2019 年该型接触器平均故障万时率,统计其故障发生的时机和原因。结果表明：该直流航空接触器的维护属于时控件寿命曲线态势分布,建议对其按时控件管理。