基于故障樹的光學助降系統排故研究?

孫 婧 楊炳恒 孫璐璐

（海軍航空大學青島校區 青島 266041）

1 引言

光學助降系統［1～6］利用中央豎排五個燈箱和燈箱兩側基準燈，為返航著艦的艦載機提供穩定的光學下滑道引導光束，引導飛行員進行目視著艦。兩次基準燈與中央五個燈箱配合使用，為飛行員指示出飛機是否處在正確的下滑道上，如出現基準燈不亮的現象，將會影響飛行員的視覺感受，引發著艦偏差事故。根據基準燈控制線路連接及工作原理，運用故障樹分析方法可以快速、有效、準確地定位某型燈具故障的原因，做到精確排查。

2 故障樹分析法

故障分析法［7～9］采用演繹邏輯方法進行危險分析，將事故的因果關系形象地描述為一種有方向的“樹”。以系統可能發生或已發生的事故作為分析起點，將導致事故發生的原因事件按照因果邏輯關系逐層列出，用樹形圖表示出來，構成一種邏輯模型。再根據邏輯模型分析事件發生的各種可能途徑，結合故障現象逐步定位到導致故障發生的原因。

故障分析法的基本思路是以系統一個故障事件作為分析的目標，逐層向下推出所有可能導致該故障事件發生的原因事件，從而找出造成故障事件的各種原因與故障事件之間的邏輯關系，繪制出故障樹。一個典型故障樹如圖1所示。其中，T表示頂 事 件 ；Ei(i=1，2，...) 表 示 中 間 事 件 ；Xi(i=1，2，...)表示基本事件；邏輯因果關系用到了與門和或門。

在故障樹分析中，各種故障狀態或不正常情況皆稱為故障事件；各種完好狀態或正常情況皆稱為成功事件，兩者均稱為事件。

底事件是故障樹分析中僅僅能導致其他事件的原因事件。底事件位于故障樹底端，總是某個邏輯門的輸入事件而不是輸出事件，它又包含基本事件和未探明事件。基本事件位于故障樹的底端，是導致頂事件發生的最基本的原因事件，通常表示基本部件故障。未探明事件是原則上應進一步探明其原因的底事件。

結果事件是故障樹分析中由其他事件或事件組合所導致的事件。結果事件總位于某個邏輯門的輸出端。結果事件又分為頂事件和中間事件。頂事件指故障樹分析中所關心的結果事件，也就是所分析系統中不希望發生的事件，位于故障樹的頂端。中間事件位于頂事件和基本事件之間的中間結果事件，一般是系統的局部結果（故障），是其子節點的邏輯輸出。

在故障樹分析中邏輯門只是描述事件之間的邏輯因果關系，主要分為以下幾種：與門，僅當所有輸入事件都發生時，輸出事件才會發生，表示了輸入事件輸出事件之間的一種因果關系。或門，至少一個輸入事件發生時，輸出事件才發生，或門并不傳遞輸入與輸出之間的因果關系，輸入故障不是輸出故障的確切原因，只是表示輸入故障來源的信息。非門，表示輸出事件是輸入事件的對立事件［10～12］。

3 基準燈故障樹建立

光學助降系統的瞄準燈和基準燈組安裝在母艦左舷的突出平臺上，通過螺栓與船體基座連接。基準燈組安裝在瞄準燈組的兩側，與瞄準燈組一起完成為艦載機飛行員提供著艦信息的作用。基準燈組每個單體燈采用前端法蘭式安裝于左∕右陣列桁架上。

無論哪種類型的燈具出現不亮的現象，原因大體可以概括為燈具本身的故障、線路的接口出現松動、腐蝕等、電纜的虛焊或掉線以及控制電路出現故障等，如圖2所示。根據上述可能導致燈具不亮的事件分析光學助降系統基準燈不亮的原因。

基準燈與外部連接的專用接口上有兩個輸入端，一個是電源輸入端，另一個是控制輸入端，均集合在背部電連接器內。通過肉眼觀察排查電連接器連接的是否正常，若不正常則重新連接，使其連接可靠。

通過光學助降系統中控制系統的控制柜實現對基準燈的控制，控制柜安裝在光學助降系統的控制室內。控制柜內部有針對不同類型燈具的調光驅動器。調光驅動器接受來自于PLC的調光分檔信號，并通過PWM調光方式，控制輸出到各基準燈的供電功率。同時調光控制器上的信號燈顯示了控制柜的運行狀態，信號燈亮起表示控制柜工作正常。母艦上，由于布線線路復雜且距離較長，所以基準燈與控制柜內的相應調光驅動器通過位于甲板上的接線箱進行轉接。通過萬用表等工具可以排查電纜是否虛焊或者掉線。若存在虛焊或掉線的現象則需要對相應的芯線重新焊接。

如果是單只基準燈不亮，可以排除控制電路發生故障的可能性。運用故障樹分析法分析單只基準等不亮的原因，建立基準燈故障樹如圖3所示。

頂事件T即為單只基準燈不亮。

基本事件X1表示基準燈燈體故障；X2表示電連接器連接故障；X3表示基準燈到達接線箱的電纜虛焊；X4表示基準燈到達接線箱電纜出現掉線的現象；X5表示接線箱到達控制柜內的調光驅動器的電纜虛焊；X6表示接線箱到達控制柜內的調光驅動器的電纜出現掉線現象。

中間事件E1表示基準燈到達接線箱電纜故障；E2表示接線箱到達控制柜內的調光驅動器電纜故障。

4 案例排查

出現單只基準燈不亮時，需要按照基準燈的故障樹來進行逐一基本事件的排查。

將相鄰能夠點亮的基準燈的電連接器拔下，更換到沒有點亮的基準燈體上，開機檢查基準燈是否損壞，用以排除基本事件X1。

先拔下基準燈的電連接器，檢查電連接器的外觀是否正常、損壞或者進水導致接觸不良的情況，用以排除基本事件X2。如果沒有問題，進一步排查其余的基本事件。

利用萬用表檢查接線箱到基準燈的線路是否出現虛焊，用以排除基本事件X3，若虛焊就要進行重新焊接。

利用肉眼觀察接線箱到基準燈的線路是否出現掉線，用以排除基本事件X4，若吊線要進行重新連接。

利用萬用表檢查接線箱到調光驅動器輸出的線路是否出現虛焊，用以排除基本事件X5，若虛焊就要進行重新焊接。

利用肉眼觀察接線箱到調光驅動器輸出的線路是否出現掉線，用以排除基本事件X6，若吊線要進行重新連接。

在整個排查的過程中，任何一個基本事件的檢查與應對，都要重新安裝上開機檢查燈具的工作情況，若能夠點亮則故障得以排除。

5 結語

光學助降系統結構較為精密，電路方面接線復雜，基準燈只是其中的一型燈具。在航行中由于晃動、銹蝕等種種原因存在部分接線接觸不良，或者電連接器松動等情況。因此，在裝備使用過程中，要階段性地檢查裝備各接線、各電連接器的連接情況。

故障樹的建立，可以使艦員在遇到此類故障時，思路清晰地分析可能導致故障的原因，并且在工作中對于容易發生故障的情況，可以提前做好預防工作。能夠培養艦員面對突發故障時查找、分析問題的能力。