飛機機載設備重要度分類方法及分類應用研究

徐平濤

（中航飛機股份有限公司，陜西 西安710089）

1 引言

飛機機載設備的重要度是指機載設備故障對飛機安全、任務完成的影響程度。機載設備的重要度類別對設計、制造、使用、管理、儲存和維修方式的確定均具有重要價值，它是進行設計權衡決策、確定可靠性試驗項目、生產過程的質量控制、外場維修和制訂包裝運輸、庫存保管的技術要求等的重要依據，也是確定機載設備壽命方法的重要依據。在GJB 450A 及GJB 900A 中均提出需進行相關分析工作，確定可靠性關鍵產品或安全性關鍵項目的要求，并且明確了識別關鍵項目和產品的基本原則。本文通過梳理機載設備重要度分類的原則，主要就機載設備重要度分類的具體流程和方法進行了研究。

2 重要度分類方法研究

2.1 重要度分類定義

參照GJB 190—1986 及《可靠性、維修性設計》（飛機設計手冊第20 章），根據機載設備特性的重要程度及產品故障對飛行安全、任務完成的影響程度，將機載設備分為A、B、C 三類，即關鍵機載設備、重要機載設備以及一般機載設備。

A 類機載設備（關鍵機載設備）：具有關鍵特性的機載設備，如果發生故障，則直接影響飛行安全。

B 類機載設備（重要機載設備）：具有重要特性的機載設備，如果發生故障，不直接影響飛行安全，卻直接影響任務的完成。

C 類機載設備（一般機載設備）：僅有一般特性的機載設備，如果發生故障，不直接影響飛行安全和任務的完成，只增加維修工作量。

2.2 分類的原則

按照《飛機設計手冊》中給出的方法，機載設備重要度分類應綜合機載設備的故障影響和其可靠性水平的高低進行決斷，在設備FMEA（故障模式及影響分析）的基礎上，得出其功能故障的影響，根據功能故障對飛機的影響，結合產品的可靠性水平、故障隱蔽性、故障處置的經濟性等因素綜合確定產品的類別，這里所說的故障是指機載設備由自身原因造成的相關故障；而故障直接影響是指機載設備故障本身引起喪失功能或繼發性損傷而直接產生的影響，并非指與其他功能故障綜合的影響。但設備可靠性水平的高低無法簡單以一個量化指標進行劃分，以目前的工業技術水平，一個可靠性指標較高的復雜設備的平均故障間隔時間為幾千小時，如果未采取冗余設計方法并配備故障檢測手段，對于故障后影響飛行安全的設備來說故障率依然很高，這就給實際設計工作中確定判決條件造成了困難。

為解決此問題，可將可靠性水平高低的判決條件分解為“是否采用冗余設計”和“故障是否非隱蔽故障”兩個判決條件，其中設備采用冗余設計可保證設計故障后暫時不影響飛行安全或任務完成，故障為非隱蔽故障可提示飛行人員根據情況及時采取措施、維修人員及時排除故障，從而最終確保飛行安全或任務完成。

由此可得出機載設備重要度分類應遵循以下原則。

當機載設備的功能故障直接影響飛行安全或任務完成時，其類別的確定首先應根據余度設計情況和是否隱蔽功能進行決斷，并在此基礎上參照工藝性、維修性和使用情況進行權衡。機載設備類別決斷圖如圖1 所示。

當機載設備的功能故障不直接影響飛行安全和任務完成時，則參照工藝性、維修性和使用情況進行權衡；對飛機上多處使用的機載設備進行判斷，可能得出不同的重要度類別，選擇其中最高的類別作為該機載設備的重要度類別，并需注明該機載設備所屬系統和安裝部位。

2.3 分類步驟和方法

機載設備重要度分類按下列步驟進行：進行FMEA，確定設備各種故障模式的失效影響；按圖1 進行邏輯決斷，初步決斷出機載設備的重要度類別；綜合考慮產品的工藝性、維修性和使用情況進行補充分析；根據分類決斷表確定機載設備類別。

圖1 機載設備類別決斷圖

在以上分析的基礎上，最終確定機載設備的重要度，另外，還需綜合考慮設備制造成品、維修性和使用頻率等因素，因此無論系統是否有余度設計，如果機載設備符合下列一種情況或多種情況，則在機載設備類別決斷圖邏輯決斷結果的基礎上應適當提高類別：工藝性——工藝復雜，價格昂貴；維修性——維修工時多，且費用高；使用情況——機載設備或類似機載設備在壽命期內多次發生過功能故障，且機載設備裝機后又經常處于使用狀態。

2.4 分類方法要點

應重點考察機載設備可能產生最嚴重故障后果的故障模式，以此為出發點向下進行邏輯決斷。

在分析“是否影響飛行安全”時，可先不考慮機載設備是否屬于余度系統，而簡單地認為機載設備是無余度的。這樣處理可避免對屬于余度系統的機載設備輕易地做出降低類別的結論。

所謂隱蔽故障，是指機載設備故障對于履行正常職責的空勤組來說是不容易察覺的，存在下列情況之一時，即認為有隱蔽功能：機載設備在正常使用情況下處于工作狀態，但是當其發生故障停止工作時，對空勤組無指示（沒有跡象顯示）；機載設備在正常情況下不工作，而在需要使用時，空勤組無法了解它是否良好。

3 重要度分類應用研究

機載設備的重要度類別對設備全壽命周期內的設計、制造、使用維護等各方面工作的確定均具有重要的指導意義。由于重要產品一旦發生故障，則會嚴重影響其安全性、可用性、任務成功或產生較大的經濟損失，因此，在設備壽命周期各階段應重點關注和控制，以期作為進行設計權衡決策、確定各類研制和鑒定試驗項目、制訂生產質量控制措施和確定外場維護周期等的重要依據。

3.1 設計階段

重要度分類可支持進行設計決策權衡，比如在進行關鍵、重要設備的設計時一般應考慮更大的設計裕度和更高的加工質量要求，開展更加深入的仿真分析工作，進行供應商選擇時選擇技術水平更高的承制單位等，而對于重要度為一般的設備，則可以適當放寬設計要求。

進行可靠性分配時，由于重要度高的設備的故障會影響人身安全或任務的完成，因此，對于重要度高的產品，應分配較高的可靠性指標。

在確定試驗驗證項目時，考慮驗證項目費效比的情況下，試驗項目規劃對于關鍵、重要設備應該有所偏重。對于關鍵、重要設備應規劃更加完整的試驗項目和更加嚴格的試驗要求，比如關鍵、重要設備應該開展可靠性鑒定試驗和軟件鑒定測評，而對于重要度為一般的設備，可僅開展可靠性分析評估和軟件內部測試。

3.2 生產階段

設備的功能性指標、可靠性水平與生產質量也有密切的聯系，為確保關鍵重要設備滿足設計要求，應有針對性地制訂更加科學、嚴密的工藝制造方法和更加嚴格的檢驗標準。

3.3 使用維護階段

在確定預防性維護工作時，應針對重要度高的設備制訂更加深入和頻率更高的維護檢查工作。

在開展壽命管理工作時，對于重要的損耗類機載設備，應納入有壽機件范圍中進行管理，對于重要度為一般的設備，由于其故障后不會影響飛行安全和任務完成，僅是增加額外的維修工作量，可以通過監控維修的方式，不作為有壽件管理，在設備故障后再進行維修、更換或報廢。

4 結束語

本文基于相關國軍標的要求，結合工程實際經驗詳細論述了軍用飛機機載設備重要度分類原則和方法，具有很高的可操作性，能夠指導專業設計人員直接依此對機載設備進行重要度分類。但機載設備的重要度分類不是固定的，還應考慮隨著產品工藝水平和維修水平的提高做出相應調整。一般來說，工程研制階段由于工藝尚不成熟，使用維修人員對產品的使用和維修不夠熟練，此時，可根據文中方法進行決斷。在生產和使用階段由于工藝水平成熟，使用維修水平提高時，某些產品的重要度類別可以適當降低。