可靠性設計在民用飛機環控系統中的應用

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可靠性設計在民用飛機環控系統中的應用

0引言

民用飛機環控系統可靠性設計的目標是保證飛機達到規定的可靠性定量指標和定性要求，以提高飛機的可靠度，降低運營費用，使飛機具有良好的經濟性和市場競爭能力。

民用飛機環控系統在設計中大量采用了冗余設計、成熟技術及標準化設計等設計手段，以保證飛機的可靠性和安全性。

(1)冗余設計： 民用飛機中安全性影響大的設備都有多套備份，當一套設備出現故障時，備份的設備仍然可以保證飛機的功能正常，不會導致航空公司運營受到影響；

(2)成熟技術： 民用飛機設備大量采用國內外民機的成熟技術及貨架產品，在滿足性能、可靠性、安全性、重量、外形等要求的情況下，采用已成功應用在成熟機型的貨架成品和改進產品，大大提高了系統可靠性；

(3)標準化設計: 民用飛機設計時選用成熟的標準零部件、成熟的材料及工藝加工方法，以提高設備的可靠性。

1民用飛機環控系統可靠性設計指標

民用飛機環控可靠性指標主要有平均故障間隔時間(Mean Time Between Failures，以下簡稱MTBF)和簽派可靠度(Dispatch Reliability，以下簡稱DR)指標兩部分。

(1) MTBF是可修復產品使用可靠性的一種基本參數。其度量方法為：在規定的條件下和規定的時間內，產品累積的總飛行小時除以同一時間內的故障總數；

(2) DR是指沒有因技術原因而延誤營運離站或撤消航班的百分數。在數值上，簽派可靠度=1-出勤延誤率(出勤延誤率指在規定的日歷時間內或規定的累計商務離站次數內，因技術原因的延誤及航班撤消總次數除以商務離站總次數)。簽派可靠度又稱派遣可靠度。

2民用飛機環控系統可靠性設計指標的分配原則及分配方法

2.1可靠性設計指標分配原則

民用飛機的可靠性常按照如下分配原則進行分配：

(1)根據ATA 章節劃分進行指標分配；

(2)對平均故障間隔時間分配時考慮一定的余量(余量10%)。

2.2可靠性設計指標分配方法

根據飛機整機級的設計目標與要求，參考航空公司的運營數據確定各系統可靠性分配值占全機可靠性指標的比例，并對各系統進行可靠性指標初步分配，結合設備部件制造商提交的數據對初步分配值進行修正，最終得到各系統的可靠性分配指標。假設飛機及各主要系統的故障率服從指數分布。具體如式(1)～式(3)。

(1)

(2)

(3)

其中：λ為整機的故障率，λi為各系統的故障率，MTBF為整機的平均故障間隔時間值。

3環控系統可靠性分析

3.1可靠性框圖

可靠性框圖是可靠性分析中必不可少的一部分。可靠性框圖確定系統發生故障需要維修的全部可更換單元(以下簡稱LRU)。

可靠性框圖由系統全部LRU組成。它不區分影響飛機簽派的LRU和不影響飛機簽派的LRU。可靠性框圖范例如圖1所示。

圖1　可靠性框圖

3.2系統MTBF分析

系統MTBF等于系統各部件故障率代數和的倒數。表1是部件MTBF統計表。對于成熟的貨架產品，部件的MTBF來源于運營的統計數據，部件的MTBF值等于在規定的條件下和規定的時間內，產品累積的總飛行小時除以同一時間內的故障總數；對于新研產品，部件的MTBF需參考相似部件的故障率進行計算和預計。

表1　部件MTBF統計表

3.3簽派可靠度分析

系統DR等于系統內各部件DR的乘積，如式(4)所示。其中，部件的簽派可靠度主要與以下因素有關：部件的維修更換時間、部件MTBF、部件出現故障時飛機是否能繼續派遣(是否屬于主最低設備清單項)及部件故障派遣飛行時機務和機組需進行的操作。

DR系統=DR部件1×DR部件1×…×DR部件N

(4)

4結論

民用飛機環控系統在設計中大量采用了冗余設計、成熟技術及標準化設計等設計手段，提高了飛機的可靠性，降低運營費用，使飛機具有良好的經濟性和市場競爭能力。在環控系統設計中，主要是通過驗證平均故障間隔時間和簽派可靠度來確認系統可靠性是否滿足要求。

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Application of Reliability Design in Civil Aircraft Environment Control System

閆旭東 /

Yan Xudong

(上海飛機設計研究院，上海201210)

(Shanghai Aircraft Design and Research Institute, Shanghai 201210，China)

摘要：

民用飛機環控系統可靠性設計的目標是保證飛機達到規定的可靠性定量指標和定性要求，以提高飛機的可靠度，降低運營費用，使飛機具有良好的經濟性和市場競爭能力。民用飛機環控系統在設計中大量采用了冗余設計、成熟技術及標準化設計等設計手段，以保證飛機的可靠性和安全性。通過可靠性分析驗證飛機平均故障間隔時間和簽派可靠度是否滿足環控系統設計要求。

關鍵詞：民用飛機；可靠性；平均故障間隔時間；簽派可靠度

[Abstract]The purpose of the reliability design on civil aircraft environment control system is to ensure the aircraft meet the qualitative and quantitative reliability requirements, reduce the cost in working, and to make better economical and compete ability. In order to ensure the reliability and safety, a fairly large number of technology are used in aircraft environment control system design, redundancy design, mature technology and standardization design. Reliability analysis is used to validate whether mean time between failures and dispatch reliability meet the requirement.

[Key words]civil aircraft；reliability；mean time between failures；dispatch reliability

中圖分類號：V216.5

文獻標識碼：A