可靠性分析在飛機周期性維修中的應用

丁昌昆

摘要：飛機部附件維修的時間間隔是按照飛機使用中的安全性要求和可靠性要求來確定故障率，根據故障率形成的規律和故障率對飛機安全性的影響來確定部附件定期維修的間隔時間。合理的維修間隔可以保證飛機的安全性和降低維修成本。

關鍵詞：周期性維修;可靠度;故障率

1? 飛機部附件的周期性維修

飛機各系統和飛機各部附件在經過一段時間的飛行之后，可能發生磨損、松動、潤滑不良、斷裂和腐蝕等現象。這些現象直接影響飛機的飛行安全性和直接影響飛機系統和部附件的正常功能。這就需要進行定期檢查和定期維修來恢復其功能，保證飛機安全性。這種每隔一定的時間間隔就安排一次檢查和維修來排除可能存在的故障和缺陷，使飛機能夠安全可靠地完成下一個維修時間間隔內的飛行任務，這樣的維修安排就是周期性維修。

2? 飛機部附件的分類

根據飛機部附件使用壽命情況可以將飛機部附件分為壽控件和非壽控件。

壽控件是指飛機部附件的使用壽命是從其交付用戶的時間為參考點起算的。常用日歷時間表示，飛機部附件出現故障或失效是與飛機部附件的時間成正相關的。

非壽控件是指只有把飛機部附件安裝到飛機上投入使用時才能開始對飛機部附件使用壽命的計算。常用飛行循環次數，即飛機部附件出現故障是與飛機起降循環次數正相關的;飛行小時數，即飛機部附件出現故障是與飛機飛行小時數正相關的。

一般情況下，在確定飛機部附件的維修間隔的時候，既要考慮部附件生產時間的影響，又要考慮實際使用循環次數或飛行小時數的影響。且以生產時間和使用循環次數中先到時間作為維修間隔時間。

3? 飛機部附件的可靠度與故障率

可靠度，記為R（t），是指飛機部附件在一定環境條件下和在特定的時期內，能夠正常使用的概率。既然，可靠度是在特定的時期內的概率，其是時間的函數。那么，對于相同的飛機部附件，在不同的時間區間內可靠度是不同的。如果用T表示飛機部附件的使用壽命，其是一個隨機變量;用t表示飛機部附件的使用時間;用f（t）表示壽命分布的概率密度函數;用p表示飛機部附件能夠正常使用的概率。則：

上式的含義是表示飛機部附件的可靠壽命至少要比使用時間t長的概率。

對于還沒有使用的飛機部附件應該是完全可靠的，R（0）=1;對于飛機部附件使用到最后都會損壞，R（∞）=0。顯然，0≤R（t）≤1。

累積故障概率，記為F（t），是指飛機部附件在一定環境條件下和在特定的時期內失效的概率。飛機部附件只可能是失效或者沒有失效，R（t）+F（t）=1。

故障率，記為λ（t），是指飛機部附件在時刻t是能夠使用的，當Δt趨于0時，在時間（t，t+Δt）內出現故障的條件概率與區間長度Δt之比的極限。

如果給定了飛機部附件可靠度的時間Tr，也就是飛機部附件可靠壽命為Tr，則R（Tr）=r，r為飛機部附件的可靠度。

4? 飛機部附件的故障規律

飛機部附件的故障率是隨使用時間的變化而變化的。一般情況下，可把飛機部附件的故障率變化分為三個階段：早期故障期、偶發故障期和耗損故障期。

①飛機部附件在剛投入使用的時候，由于設計、制造和材質上的缺陷甚至是操作人員的操作不熟練等導致了故障率較高。早期故障期的故障主要發生在飛機部附件使用的早期時段、飛機部附件進行大修之后的使用初期時段。這個時期不適于定期維修策略。

②偶然故障期的故障主要是飛機系統、設備和飛機零部件的某些無法預測的缺陷所導致的。這一時期是飛機設備的最佳工作期，無法采用定期換新的維修方法來預防故障發生。這一時期的故障率是一個常數，因此，采用定期換新的維修方法無效果無法降低故障率。

③耗損故障期的故障主要是飛機設備的大部分零部件都出現了集中損耗而導致的。這一時期采取定期換新的方法是可以降低故障率的。

5? 幾種典型故障率維修間隔的確定

5.1 故障率基本為零的維修間隔

對于有影響飛機安全性故障后果的維修項目，要求這些維修項目在定期維修間隔期間發生故障的概率基本上是零。即，在一個維修間隔期間的可靠度幾乎是百分之百，常常把這樣的定期維修間隔時間稱為安全壽命。通常只有在飛機部附件有安全性故障而且又不能夠很好地定義潛在故障的情況下才給飛機部附件規定安全壽命。安全壽命是根據試驗壽命數據所確定的平均壽命再除以分散系數得到的，即■其中，Tc為維修間隔周期;t為一飛機部附件的平均試驗壽命;nf為分散系數，通常取nf=1.5～2，甚至達到4～6。

通常情況下，維修間隔時間比其平均試驗壽命要小很多。飛機部附件在維修間隔期內不會發生故障，飛機部附件一旦達到規定的維修間隔時間就需要進行拆修或者是報廢處理。

5.2 潛在故障概率確定的維修間隔

視情維修的目的是檢測出飛機部附件的潛在故障，以達到預防飛機功能故障的出現，或者是將飛機部附件故障發生的概率控制在可接受的水平之內，以保證飛機的安全性。視情維修的間隔期Tc必須小于由飛機部附件潛在故障發展到飛機功能故障的時間T，即Tc<T。通常情況下，Tc為T的幾分之一，也就是在T內做幾次檢測，以防漏檢。

一般來說，飛機部附件的故障影響飛機安全性時，在T內要做不少于3次檢測，即n？叟3，視情維修間隔期不得大于T/3。

6? 總結

可見，飛機部附件維修的時間間隔是根據飛機使用中的安全性要求和可靠性要求來確定故障率，根據故障率形成規律和故障率對飛機安全性影響來確定部附件定期維修的時間間隔。維修時間間隔過大對飛機的安全性和可靠性構成威脅，維修時間間隔過小，頻繁維修檢查又會增加飛機維修成本，甚至導致維修停機引起損失。所以，合理的維修間隔可以保證飛機的安全性和降低維修成本。

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