基于故障樹的光學(xué)助降系統(tǒng)排故研究?

孫 婧 楊炳恒 孫璐璐

（海軍航空大學(xué)青島校區(qū) 青島 266041）

1 引言

光學(xué)助降系統(tǒng)［1～6］利用中央豎排五個(gè)燈箱和燈箱兩側(cè)基準(zhǔn)燈，為返航著艦的艦載機(jī)提供穩(wěn)定的光學(xué)下滑道引導(dǎo)光束，引導(dǎo)飛行員進(jìn)行目視著艦。兩次基準(zhǔn)燈與中央五個(gè)燈箱配合使用，為飛行員指示出飛機(jī)是否處在正確的下滑道上，如出現(xiàn)基準(zhǔn)燈不亮的現(xiàn)象，將會(huì)影響飛行員的視覺感受，引發(fā)著艦偏差事故。根據(jù)基準(zhǔn)燈控制線路連接及工作原理，運(yùn)用故障樹分析方法可以快速、有效、準(zhǔn)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(jìn)行危險(xiǎn)分析，將事故的因果關(guān)系形象地描述為一種有方向的“樹”。以系統(tǒng)可能發(fā)生或已發(fā)生的事故作為分析起點(diǎn)，將導(dǎo)致事故發(fā)生的原因事件按照因果邏輯關(guān)系逐層列出，用樹形圖表示出來，構(gòu)成一種邏輯模型。再根據(jù)邏輯模型分析事件發(fā)生的各種可能途徑，結(jié)合故障現(xiàn)象逐步定位到導(dǎo)致故障發(fā)生的原因。

故障分析法的基本思路是以系統(tǒng)一個(gè)故障事件作為分析的目標(biāo)，逐層向下推出所有可能導(dǎo)致該故障事件發(fā)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(guān)系，繪制出故障樹。一個(gè)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(guān)系用到了與門和或門。

在故障樹分析中，各種故障狀態(tài)或不正常情況皆稱為故障事件；各種完好狀態(tài)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(dǎo)致其他事件的原因事件。底事件位于故障樹底端，總是某個(gè)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(dǎo)致頂事件發(fā)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(yīng)進(jìn)一步探明其原因的底事件。

結(jié)果事件是故障樹分析中由其他事件或事件組合所導(dǎo)致的事件。結(jié)果事件總位于某個(gè)邏輯門的輸出端。結(jié)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(guān)心的結(jié)果事件，也就是所分析系統(tǒng)中不希望發(fā)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(jié)果事件，一般是系統(tǒng)的局部結(jié)果（故障），是其子節(jié)點(diǎn)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(guān)系，主要分為以下幾種：與門，僅當(dāng)所有輸入事件都發(fā)生時(shí)，輸出事件才會(huì)發(fā)生，表示了輸入事件輸出事件之間的一種因果關(guān)系。或門，至少一個(gè)輸入事件發(fā)生時(shí)，輸出事件才發(fā)生，或門并不傳遞輸入與輸出之間的因果關(guān)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(duì)立事件［10～12］。

3 基準(zhǔn)燈故障樹建立

光學(xué)助降系統(tǒng)的瞄準(zhǔn)燈和基準(zhǔn)燈組安裝在母艦左舷的突出平臺(tái)上，通過螺栓與船體基座連接。基準(zhǔn)燈組安裝在瞄準(zhǔn)燈組的兩側(cè)，與瞄準(zhǔn)燈組一起完成為艦載機(jī)飛行員提供著艦信息的作用。基準(zhǔn)燈組每個(gè)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(xiàn)不亮的現(xiàn)象，原因大體可以概括為燈具本身的故障、線路的接口出現(xiàn)松動(dòng)、腐蝕等、電纜的虛焊或掉線以及控制電路出現(xiàn)故障等，如圖2所示。根據(jù)上述可能導(dǎo)致燈具不亮的事件分析光學(xué)助降系統(tǒng)基準(zhǔn)燈不亮的原因。

基準(zhǔn)燈與外部連接的專用接口上有兩個(gè)輸入端，一個(gè)是電源輸入端，另一個(gè)是控制輸入端，均集合在背部電連接器內(nèi)。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(xué)助降系統(tǒng)中控制系統(tǒng)的控制柜實(shí)現(xiàn)對(duì)基準(zhǔn)燈的控制，控制柜安裝在光學(xué)助降系統(tǒng)的控制室內(nèi)。控制柜內(nèi)部有針對(duì)不同類型燈具的調(diào)光驅(qū)動(dòng)器。調(diào)光驅(qū)動(dòng)器接受來自于PLC的調(diào)光分檔信號(hào)，并通過PWM調(diào)光方式，控制輸出到各基準(zhǔn)燈的供電功率。同時(shí)調(diào)光控制器上的信號(hào)燈顯示了控制柜的運(yùn)行狀態(tài)，信號(hào)燈亮起表示控制柜工作正常。母艦上，由于布線線路復(fù)雜且距離較長(zhǎng)，所以基準(zhǔn)燈與控制柜內(nèi)的相應(yīng)調(diào)光驅(qū)動(dòng)器通過位于甲板上的接線箱進(jìn)行轉(zhuǎn)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(xiàn)象則需要對(duì)相應(yīng)的芯線重新焊接。

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

頂事件T即為單只基準(zhǔn)燈不亮。

基本事件X1表示基準(zhǔn)燈燈體故障；X2表示電連接器連接故障；X3表示基準(zhǔn)燈到達(dá)接線箱的電纜虛焊；X4表示基準(zhǔn)燈到達(dá)接線箱電纜出現(xiàn)掉線的現(xiàn)象；X5表示接線箱到達(dá)控制柜內(nèi)的調(diào)光驅(qū)動(dòng)器的電纜虛焊；X6表示接線箱到達(dá)控制柜內(nèi)的調(diào)光驅(qū)動(dòng)器的電纜出現(xiàn)掉線現(xiàn)象。

中間事件E1表示基準(zhǔn)燈到達(dá)接線箱電纜故障；E2表示接線箱到達(dá)控制柜內(nèi)的調(diào)光驅(qū)動(dòng)器電纜故障。

4 案例排查

出現(xiàn)單只基準(zhǔn)燈不亮?xí)r，需要按照基準(zhǔn)燈的故障樹來進(jìn)行逐一基本事件的排查。

將相鄰能夠點(diǎn)亮的基準(zhǔn)燈的電連接器拔下，更換到?jīng)]有點(diǎn)亮的基準(zhǔn)燈體上，開機(jī)檢查基準(zhǔn)燈是否損壞，用以排除基本事件X1。

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

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

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

利用萬用表檢查接線箱到調(diào)光驅(qū)動(dòng)器輸出的線路是否出現(xiàn)虛焊，用以排除基本事件X5，若虛焊就要進(jìn)行重新焊接。

利用肉眼觀察接線箱到調(diào)光驅(qū)動(dòng)器輸出的線路是否出現(xiàn)掉線，用以排除基本事件X6，若吊線要進(jìn)行重新連接。

在整個(gè)排查的過程中，任何一個(gè)基本事件的檢查與應(yīng)對(duì)，都要重新安裝上開機(jī)檢查燈具的工作情況，若能夠點(diǎn)亮則故障得以排除。

5 結(jié)語(yǔ)

光學(xué)助降系統(tǒng)結(jié)構(gòu)較為精密，電路方面接線復(fù)雜，基準(zhǔn)燈只是其中的一型燈具。在航行中由于晃動(dòng)、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(dòng)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(shí)，思路清晰地分析可能導(dǎo)致故障的原因，并且在工作中對(duì)于容易發(fā)生故障的情況，可以提前做好預(yù)防工作。能夠培養(yǎng)艦員面對(duì)突發(fā)故障時(shí)查找、分析問題的能力。