座艙視頻攝像機修理的可靠性技術研究

劉 瀏

（江蘇金陵機械制造總廠，南京 211100）

座艙視頻攝像機修理的可靠性技術研究

劉 瀏

（江蘇金陵機械制造總廠，南京 211100）

根據產品本身的結構特點，針對產品故障模式，介紹了座艙視頻攝像機修理過程中運用的可靠性技術。實際應用結果表明，這些可靠性技術有利于保證修理后座艙視頻攝像機的正常運行。

座艙視頻攝像機，修理可靠性

可靠性作為產品的重要技術指標，是通過設計確立、生產保證、試驗驗證并在使用中所顯現出來的產品的固有質量屬性之一。提高產品的可靠性是提高產品質量、降低維修成本和研發費用的重要途徑。故障模式、影響及危害性分析（FMECA），故障樹分析（FTA），以及故障報告、分析與糾正措施系統（FRACAS）是應用非常廣泛而又較為有效的3項可靠性技術，對保證系統的可靠性和安全性具有重要作用。座艙視頻攝像機（CTVS）是一種全固態視頻攝像機，能夠將飛行員通過平視顯示組合玻璃觀察到的外景及平視顯示字符畫面以掃描的形式轉換成符合標準的視頻信號，供視頻記錄儀記錄，或同時提供給飛機的顯示器顯示。CTVS正常工作對于保障飛行安全具有重要意義。因此，對座艙視頻攝像機修理過程中的可靠性技術進行研究具有十分重要的意義。

1 座艙視頻攝像機的基本原理和結構

CTVS由鏡頭部件、CCD（電荷耦合器件）電路部件、視頻電路部件、功能控制電路等部件組成，其組成框圖如圖1所示。鏡頭將無窮遠的光聚焦在CCD上，并通過控制光闌大小自動調節入射光通量。CCD電路將光信號轉變為電信號，并進行前置放大處理。視頻電路完成視頻處理、時鐘和同步控制、自動增益控制、γ校正、箝位等功能，產生標準的復合視頻信號。功能電路完成自檢測功能，外同步功能和事件標記功能。

圖1 CTVS組成框圖

2 座艙視頻攝像機常見故障分析

CTVS是顯示控制子系統的一個分部件，常見的故障有自檢報錯故障、顯示畫面扭曲、外同步畫面抖動等。以顯示畫面扭曲為例，其工作不正常將影響在多功能顯示器上所顯示HUD（平視顯示）字符疊加畫面異常。通常，引起畫面扭曲的故障模式有以下幾種：

2.1 視頻電路部件故障

CTVS的視頻電路部件負責將CCD采集的視頻信號進行視頻處理、γ校正、放大、箝位等處理后，傳輸到功能電路部件。視頻電路部件故障會引起畫面扭曲。

2.2 內部同步器故障

在沒有外來復合同步輸入的情況下，CTVS使用內部同步器，如果內部同步器出現故障，視頻信號就無法準確同步，從而造成畫面扭曲。

2.3 外同步電路故障

CTVS具有外同步功能，當來自顯示與控制處理機（DCMP）的復合同步信號加載到CTVS時，CTVS的視頻輸出與該信號同步。若外同步電路出現故障，也會造成畫面扭曲。

3 座艙視頻攝像機修理中的可靠性技術

可靠性技術中的FMECA是對系統操作員、使用者及其所在環境而言，一個事件或失效的發生概率，以及事件或失效后的后果。失效風險的分析通常采用失效的兩種衡量標準來判定，一個是嚴酷度，一個是故障概率。

故障模式所產生后果的嚴重程度為嚴酷度，通常采用GJB/Z 1391-2006《故障模式、影響及危害性分析程序》中對嚴酷度進行度量，如表1所示。這種分類是建立在軍事任務上的。對于CTVS來說，其常見故障不足以導致人員傷害或僅導致輕度經濟損失，進行風險評估后的嚴酷度分類屬于IV類（輕度的）。故障發生的可能性稱為故障概率，通過可靠性分析人員的分析可以基于零部件和子系統的預期失效模式，對每個零部件和子系統進行危害性等級或嚴酷度級別劃分。失效概率同樣可以劃分級別。一些系統綜合使用失效概率和危害嚴酷度類別進行評估。相對于危害的嚴酷度，對這些系統的風險評估是基于可接受的發生風險的等級來進行的。表2是風險評估矩陣示例，CTVS故障是偶然發生的輕度故障，在表中對應為III，可對應危險水平說明情況，見表3。

表1 嚴酷度分類

表2 風險評估的矩陣示例

表3 危險水平說明

通過對造成產品故障的各種可能因素（包括硬件、軟件、環境、人為因素等）的分析，畫出故障樹FTA，從而確定造成產品故障原因的各種可能組合方式，在有條件掌握故障原因發生概率的情況下，計算產品故障概率，并據此來采取相應的糾正措施，以提高產品的可靠性。分析故障時，應分清該故障與整個系統故障是相關的還是不相關的，相關的故障是能在使用現場發現的故障，假設該類故障在現場不可能出現，則為非相關故障。要判斷故障的后果嚴重程度，即嚴酷度。致命的故障會導致系統整體失效。按圖2判斷，同樣可得出CTVS故障屬于輕度故障。

圖2 故障分析流程圖

故障報告、分析與糾正措施系統（FRACAS）的關鍵步驟包括：發現、記錄、核實故障；故障分析，查找故障模式、原因、機理；收集有關資料、完成故障報告；確定糾正措施；將糾正措施實施的結果反饋于設計、生產和試驗過程中，從而提高產品的可靠性。

4 結束語

CTVS修理中可采用多種可靠性技術，除文中提到的3種可靠性技術外，可靠性試驗、數據的收集和運用、軟件測試與維護等技術也適用于修理、生產、設計等環節，合理地運用這些可靠性技術，有助于分析判斷故障并及時進行改進。

1 于起峰, 尚洋. 攝像測量學原理與應用研究[M]. 北京: 科學出版社, 2009

2 何國偉. 可信性工程[M]. 北京: 中國標準出版社, 2008

1009-8119（2017）06（1）-0059-02