基于TARAM的民用飛機(jī)結(jié)構(gòu)類事件的持續(xù)運(yùn)營(yíng)安全評(píng)估

賈寶惠，馬語蔚，王卓，王毅強(qiáng)

（中國(guó)民航大學(xué)交通科學(xué)與工程學(xué)院，天津300300）

0 引 言

風(fēng)險(xiǎn)和安全一直是民航業(yè)的重要考慮因素［1］，為了保證飛機(jī)的持續(xù)適航性，民用運(yùn)輸飛機(jī)在投入運(yùn)營(yíng)前均通過了型號(hào)合格審定，但在實(shí)際運(yùn)營(yíng)過程中，由于標(biāo)準(zhǔn)制定或者標(biāo)準(zhǔn)符合性驗(yàn)證等方面存在未知的變化，飛機(jī)設(shè)計(jì)與制造方面存在缺陷，以及存在意料之外的狀況，會(huì)導(dǎo)致飛機(jī)在運(yùn)行階段出現(xiàn)未能預(yù)料的故障或失效情況［2］。民航當(dāng)局和飛機(jī)制造商需要根據(jù)收集到的故障或故障信息，評(píng)估該故障對(duì)受影響機(jī)隊(duì)造成的不安全后果，當(dāng)受影響機(jī)隊(duì)的風(fēng)險(xiǎn)高于適航要求時(shí)，則該機(jī)隊(duì)將處于不安全狀態(tài)。為了保證機(jī)隊(duì)的持續(xù)適航性，民航當(dāng)局或制造商需要制定糾正措施［3-4］，但糾正措施往往很難在短時(shí)間內(nèi)全部完成且隨著暴露時(shí)間的增加，不安全事件的風(fēng)險(xiǎn)也會(huì)相應(yīng)增加［5］，因此還需要針對(duì)糾正措施確定合理的實(shí)施時(shí)限，以保證機(jī)隊(duì)的運(yùn)營(yíng)安全。

國(guó)外對(duì)于風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估的研究較早，美國(guó)聯(lián)邦航空局（FAA）的運(yùn)輸部致力于運(yùn)輸類飛機(jī)的持續(xù)運(yùn)行安全（COS）。運(yùn)輸飛機(jī)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估方法（TARAM）［6］提供了用于運(yùn)輸類飛機(jī)的風(fēng)險(xiǎn)分析方法和可接受風(fēng)險(xiǎn)指南。FAA在TARAM方法中研究了個(gè)人風(fēng)險(xiǎn)、機(jī)隊(duì)風(fēng)險(xiǎn)等5種風(fēng)險(xiǎn)值，用于判斷受影響機(jī)隊(duì)是否處于不安全狀況，在AC39-8通告［7］中利用暴露時(shí)間內(nèi)的風(fēng)險(xiǎn)因子和每飛行小時(shí)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估機(jī)隊(duì)安全狀態(tài)。EASA在其岡斯頓方法中介紹了糾正措施實(shí)施時(shí)限的確定方法，通過每飛行小時(shí)風(fēng)險(xiǎn)與機(jī)隊(duì)的風(fēng)險(xiǎn)水平來確定糾正措施的實(shí)施時(shí)限［8］。

國(guó)內(nèi)對(duì)于風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估的相關(guān)研究起步較晚，但也取得了一定的研究成果。王冠茹等［9］結(jié)合風(fēng)險(xiǎn)管理理論，針對(duì)民用飛機(jī)運(yùn)行階段的不安全事件，建立了風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估流程；李龍彪等［10］基于未糾正機(jī)隊(duì)風(fēng)險(xiǎn)、90天機(jī)隊(duì)風(fēng)險(xiǎn)和控制方案機(jī)隊(duì)風(fēng)險(xiǎn)三類機(jī)隊(duì)風(fēng)險(xiǎn)，針對(duì)常失效率故障建立了風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估模型；郭媛媛等［11］針對(duì)磨損失效故障，結(jié)合機(jī)隊(duì)歷史運(yùn)行數(shù)據(jù)建立了單機(jī)和機(jī)隊(duì)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估模型；張子文等［12］建立了基于蒙特卡洛仿真的運(yùn)輸類飛機(jī)耗損失效場(chǎng)景的風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估模型；Guo Y等［13］建立了包括當(dāng)前風(fēng)險(xiǎn)水平、可接受程度、糾正措施時(shí)限的剩余風(fēng)險(xiǎn)確定流程；郭媛媛等［14］還給出了故障模式影響分析方法和故障樹分析方法相結(jié)合的單機(jī)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估方法，并提出機(jī)隊(duì)風(fēng)險(xiǎn)計(jì)算模型，以及在耗損失效期提出未糾正機(jī)隊(duì)風(fēng)險(xiǎn)分析方法，還對(duì)各種方法適應(yīng)情況進(jìn)行了分析歸納，預(yù)測(cè)單機(jī)和機(jī)隊(duì)運(yùn)行期間的風(fēng)險(xiǎn)。

上述研究針對(duì)常失效率和磨損失效的故障建立了風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估模型，但針對(duì)民用飛機(jī)結(jié)構(gòu)裂紋故障風(fēng)險(xiǎn)的評(píng)估過于保守。本文基于運(yùn)輸飛機(jī)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估方法（TARAM），考慮飛機(jī)的不同裂紋尺寸，給出威布爾參數(shù)的計(jì)算方法，并建立風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估流程，針對(duì)某型號(hào)飛機(jī)機(jī)身裂紋進(jìn)行風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估，計(jì)算該裂紋事件的個(gè)人和機(jī)隊(duì)風(fēng)險(xiǎn)水平，以及糾正措施實(shí)施時(shí)限。

1 機(jī)隊(duì)風(fēng)險(xiǎn)與個(gè)人風(fēng)險(xiǎn)

在民用飛機(jī)的持續(xù)運(yùn)行期間，利用個(gè)人風(fēng)險(xiǎn)和機(jī)隊(duì)風(fēng)險(xiǎn)兩個(gè)安全指標(biāo)，對(duì)整個(gè)機(jī)隊(duì)的安全水平進(jìn)行評(píng)估。

1.1 機(jī)隊(duì)風(fēng)險(xiǎn)

風(fēng)險(xiǎn)的關(guān)鍵指標(biāo)之一是機(jī)隊(duì)風(fēng)險(xiǎn)RT，它是在不采取任何糾正措施的情況下，在剩余壽命內(nèi)受影響機(jī)隊(duì)預(yù)計(jì)會(huì)造成的乘客死亡率，表示為

式中：DA為在受影響機(jī)隊(duì)的剩余壽命內(nèi)預(yù)計(jì)有故障的飛機(jī)數(shù)量；ND為在導(dǎo)致不安全后果之前未檢測(cè)到故障發(fā)生的概率；CP為飛機(jī)不安全后果發(fā)生的條件概率；IR為死亡率。

（1）DA計(jì)算

式中：F(t)為累積分布函數(shù)的威布爾分布；N u為到目前為止未出現(xiàn)裂紋的飛機(jī)數(shù)量，但這些飛機(jī)在剩余壽命內(nèi)仍然可能會(huì)出現(xiàn)裂紋；tagei為第i架飛機(jī)目前的年齡；t Ri為飛機(jī)的退役年齡。

（2）未檢出率ND

ND可以認(rèn)為是條件概率的一部分，在民用飛機(jī)的運(yùn)行和維護(hù)過程中，結(jié)構(gòu)產(chǎn)生裂紋之后，未能以任何方式發(fā)現(xiàn)結(jié)構(gòu)裂紋，從而導(dǎo)致不安全的后果，因此它是結(jié)構(gòu)裂紋問題中的一個(gè)重要因素，需要單獨(dú)進(jìn)行分析。因?yàn)椴煌牟考紤]的因素會(huì)有很大的不同，所以分析不同結(jié)構(gòu)裂紋時(shí)需要建立針對(duì)性流程圖以確定其未檢出概率。

（3）確定不安全后果

裂紋導(dǎo)致的不安全后果可利用因果鏈進(jìn)行分析，從研究故障發(fā)展至不安全后果需要經(jīng)歷多個(gè)狀態(tài)，造成最終不安全狀態(tài)的條件概率為

式中：P0為研究故障概率；Pi為中間狀態(tài)的轉(zhuǎn)移概率。

單一故障可造成多種不安全后果，每種不安全后果使用死亡率進(jìn)行表示，條件概率CP和死亡率IR可利用歷史統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)進(jìn)行計(jì)算。因此，該故障引發(fā)的總不安全后果為

式中：S為總不安全后果的嚴(yán)重程度；J為故障可導(dǎo)致的不安全后果的數(shù)量；CPj為第j個(gè)不安全后果發(fā)生的概率；IR j為第j個(gè)不安全后果的死亡率。

1.2 個(gè)人風(fēng)險(xiǎn)

個(gè)人風(fēng)險(xiǎn)RI是機(jī)隊(duì)中任意一架飛機(jī)上的機(jī)組和乘客在每個(gè)飛行小時(shí)面臨的最高死亡率。

式中：h(t)為研究故障的故障率函數(shù)，表示部件工作到時(shí)刻t時(shí)尚未出現(xiàn)故障，t時(shí)刻后的下一單位時(shí)間發(fā)生故障的概率。

2 考慮不同裂紋尺寸的威布爾參數(shù)的計(jì)算

在民用飛機(jī)結(jié)構(gòu)裂紋數(shù)據(jù)處理中，威布爾分布是最常見且擬合程度較好的分布［15］。由于民用飛機(jī)結(jié)構(gòu)的可靠性較高，通常只有小樣本數(shù)據(jù)，而威布爾分布在處理小樣本數(shù)據(jù)時(shí)，相比其他方法具有較好的效果［16-17］，為了更好地?cái)M合民用飛機(jī)結(jié)構(gòu)的失效情況，故本文采用威布爾分布。

參數(shù)β（形狀參數(shù)）和η（特征壽命）由威布爾分析確定，通常使用從航空安全信息分析和共享計(jì)劃獲得的機(jī)隊(duì)數(shù)據(jù)。當(dāng)發(fā)生故障的飛機(jī)數(shù)量很少（即小于20架），可以使用威布爾貝葉斯方法。

在威布爾貝葉斯分析中，形狀參數(shù)可以通過以往經(jīng)驗(yàn)、歷史失效數(shù)據(jù)和失效物理的工程知識(shí)確定［18］。

2.1 形狀參數(shù)的確定

基于有關(guān)疲勞損傷可靠性分析報(bào)告［19-20］及FAA對(duì)于運(yùn)輸飛機(jī)的經(jīng)驗(yàn)總結(jié)［21］，列出可與威布爾貝葉斯方法相結(jié)合用于分析的威布爾形狀參數(shù)值，如表1所示。

表1 形狀參數(shù)估計(jì)值Table 1 Estimated shape parameters

2.2 特征壽命的確定

在已知形狀參數(shù)的條件下，結(jié)合機(jī)隊(duì)運(yùn)行數(shù)據(jù)，將當(dāng)前飛機(jī)飛行小時(shí)數(shù)作為故障時(shí)間，則特征壽命η為

式中：rA為到目前為止已發(fā)生裂紋的飛機(jī)數(shù)量；NFS為受影響機(jī)隊(duì)的飛機(jī)數(shù)量；ti為第i架飛機(jī)在發(fā)現(xiàn)裂紋或截止目前的飛行小時(shí)數(shù)。

因?yàn)槭苡绊憴C(jī)隊(duì)中飛機(jī)有不同尺寸的裂紋，有些飛機(jī)可能還沒有裂紋，利用以上計(jì)算方法會(huì)導(dǎo)致結(jié)果較為保守，故本文將每架飛機(jī)的故障年齡設(shè)定為飛機(jī)出現(xiàn)臨界尺寸裂紋的年齡。將受影響機(jī)隊(duì)進(jìn)行分組，具體情況如下：A組——最初發(fā)現(xiàn)有裂紋的飛機(jī)；B組——已被檢查并認(rèn)定為無裂紋的飛機(jī)；C組——沒有被檢查是否有裂紋，但已知沒有發(fā)生危險(xiǎn)事件的飛機(jī)。

通過以上劃分，未發(fā)現(xiàn)裂紋的飛機(jī)不僅包括B組中的飛機(jī)，還包括C組中的飛機(jī)；C組飛機(jī)雖然未被檢查過，但是它們沒有臨界尺寸的裂紋。因此，未發(fā)現(xiàn)裂紋的飛機(jī)數(shù)量N u是B組+C組的數(shù)量，NFS為A組+B組+C組的飛機(jī)數(shù)量，即受影響的整個(gè)機(jī)隊(duì)。

對(duì)于A組中發(fā)現(xiàn)裂紋的飛機(jī)，裂紋從觀測(cè)時(shí)的尺寸發(fā)展到臨界尺寸增長(zhǎng)所需的時(shí)間需要與觀測(cè)時(shí)的運(yùn)行時(shí)間相加，并作為其故障時(shí)間。tmi為通過目視檢查發(fā)現(xiàn)裂紋時(shí)的年齡，tmo為從目視發(fā)現(xiàn)的裂紋尺寸擴(kuò)展到臨界尺寸的時(shí)間。因此，故障時(shí)間取ti=tmi+tmo。

對(duì)于B組來說，通過檢測(cè)但未發(fā)現(xiàn)裂紋，從產(chǎn)生裂紋發(fā)展至目視可發(fā)現(xiàn)的裂紋尺寸需要一段時(shí)間tdm。裂紋從產(chǎn)生并增長(zhǎng)到臨界尺寸所需時(shí)間為tdm+tmo，因此，故障時(shí)間取ti=tagei+tdm+tmo。

對(duì)于C組來說，因未經(jīng)過檢查，故該部分飛機(jī)的裂紋情況是未知的，故障時(shí)間保守取ti=tagei。

3 民用飛機(jī)結(jié)構(gòu)裂紋風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估流程

3.1 風(fēng)險(xiǎn)準(zhǔn)則

實(shí)際風(fēng)險(xiǎn)計(jì)算結(jié)果需要與持續(xù)安全風(fēng)險(xiǎn)準(zhǔn)則進(jìn)行比較，以確定受影響機(jī)隊(duì)的風(fēng)險(xiǎn)是否可接受，并制定相應(yīng)的風(fēng)險(xiǎn)控制措施。根據(jù)AC-21-AA-2013-19的要求，持續(xù)適航階段的實(shí)際風(fēng)險(xiǎn)平均水平應(yīng)保持在飛機(jī)設(shè)計(jì)允許的最大風(fēng)險(xiǎn)水平之內(nèi)。參考TARAM準(zhǔn)則，對(duì)于飛機(jī)結(jié)構(gòu)裂紋事件導(dǎo)致的個(gè)人風(fēng)險(xiǎn)水平必須低于1×10-7/fh。同時(shí)，飛機(jī)結(jié)構(gòu)裂紋事件導(dǎo)致的機(jī)隊(duì)風(fēng)險(xiǎn)水平必須低于0.02。

將風(fēng)險(xiǎn)準(zhǔn)則劃分為4個(gè)區(qū)域，如圖1所示，當(dāng)機(jī)隊(duì)風(fēng)險(xiǎn)小于0.02，且個(gè)人風(fēng)險(xiǎn)小于1×10-7/fh，受影響機(jī)隊(duì)的風(fēng)險(xiǎn)處于可接受水平，機(jī)隊(duì)處于適航狀態(tài)，無需采取糾正措施；當(dāng)機(jī)隊(duì)風(fēng)險(xiǎn)高于0.02，或個(gè)人風(fēng)險(xiǎn)高于1×10-7/fh，受影響機(jī)隊(duì)的風(fēng)險(xiǎn)為不可接受水平，機(jī)隊(duì)處于不安全狀態(tài)，需要采取糾正措施。其中部分飛機(jī)由于利用率和使用年限的影響使得個(gè)人風(fēng)險(xiǎn)較大，當(dāng)個(gè)人風(fēng)險(xiǎn)大于1×10-7/fh但小于1×10-6/fh時(shí)，此時(shí)處于過度風(fēng)險(xiǎn)，需要制定糾正措施降低風(fēng)險(xiǎn)；當(dāng)個(gè)人風(fēng)險(xiǎn)大于1×10-6/fh但小于1×10-5/fh，需立即采取規(guī)則（IAR）；當(dāng)個(gè)人風(fēng)險(xiǎn)高于1×10-5/fh，需立即發(fā)布緊急適航指令。個(gè)人風(fēng)險(xiǎn)的計(jì)算值為機(jī)隊(duì)在某一時(shí)刻的瞬時(shí)風(fēng)險(xiǎn)值，可用于判斷乘客和機(jī)組在某一時(shí)刻是否處于不安全狀態(tài)；機(jī)隊(duì)風(fēng)險(xiǎn)的計(jì)算值為受影響機(jī)隊(duì)在研究時(shí)間段內(nèi)的風(fēng)險(xiǎn)值。兩個(gè)指標(biāo)的研究范圍不同，個(gè)人風(fēng)險(xiǎn)為相對(duì)瞬時(shí)峰值，而機(jī)隊(duì)風(fēng)險(xiǎn)為所研究時(shí)間段內(nèi)絕對(duì)匯總值。因此，個(gè)人風(fēng)險(xiǎn)與機(jī)隊(duì)風(fēng)險(xiǎn)不僅可作為評(píng)判受影響機(jī)隊(duì)是否處于不安全狀態(tài)的評(píng)價(jià)指標(biāo)，還可將個(gè)人風(fēng)險(xiǎn)作為判斷飛機(jī)糾正措施種類和實(shí)施緊迫性的指標(biāo)。綜上，需要機(jī)隊(duì)風(fēng)險(xiǎn)與個(gè)人風(fēng)險(xiǎn)共同使用，用于評(píng)價(jià)受影響機(jī)隊(duì)的風(fēng)險(xiǎn)水平及制定糾正措施。

圖1 TARAM風(fēng)險(xiǎn)指南曲線圖Fig.1 TARAM risk guide curve diagram

3.2 基于TARAM的風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估流程

風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估流程包括以下步驟，如圖2所示。

圖2 基于TARAM的風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估流程Fig.2 Risk assessment process based on TARAM

步驟1：在不安全事件的觸發(fā)下，分析事件的發(fā)生原因及后果嚴(yán)重度，并收集受影響機(jī)隊(duì)的相關(guān)數(shù)據(jù)。因結(jié)構(gòu)裂紋的故障數(shù)據(jù)較少，故基于機(jī)隊(duì)的運(yùn)行及故障數(shù)據(jù)，利用考慮裂紋情況的威布爾貝葉斯方法對(duì)威布爾分布的參數(shù)進(jìn)行估計(jì)，為機(jī)隊(duì)故障風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估提供支持。

步驟2：預(yù)測(cè)受影響機(jī)隊(duì)在剩余壽命內(nèi)的故障次數(shù)，并結(jié)合未檢出概率、不安全后果的條件概率和死亡率計(jì)算機(jī)隊(duì)風(fēng)險(xiǎn)；基于機(jī)隊(duì)中服役時(shí)間最長(zhǎng)飛機(jī)的失效率確定機(jī)隊(duì)的個(gè)人風(fēng)險(xiǎn)；與風(fēng)險(xiǎn)準(zhǔn)則進(jìn)行比較，確定受影響機(jī)隊(duì)是否處于不安全狀態(tài)。

步驟3：在受影響機(jī)隊(duì)處于不安全狀態(tài)時(shí)，根據(jù)事件發(fā)生原因制定合理的糾正措施，并將0.02作為糾正措施實(shí)施時(shí)間內(nèi)的機(jī)隊(duì)風(fēng)險(xiǎn)閾值，繪制機(jī)隊(duì)風(fēng)險(xiǎn)與實(shí)施時(shí)限關(guān)系圖以確定出機(jī)隊(duì)的糾正時(shí)限；利用糾正措施實(shí)施時(shí)限內(nèi)的個(gè)人風(fēng)險(xiǎn)對(duì)糾正時(shí)限的合理性進(jìn)行驗(yàn)證。

步驟4：記錄存檔。

4 案例分析

某航空公司的某型號(hào)飛機(jī)在維修過程中通過目視檢查發(fā)現(xiàn)在STA 360和STA 380之間的左側(cè)縱梁S-15位置的蒙皮上有一處受到循環(huán)增壓載荷的疲勞裂紋。該結(jié)構(gòu)為機(jī)身增壓邊界結(jié)構(gòu)，屬于主 要 構(gòu) 件（Principal Structural Elements，簡(jiǎn) 稱PSE）。如果不采取維修或更換蒙皮等糾正措施，蒙皮裂紋可能會(huì)繼續(xù)擴(kuò)展，機(jī)身蒙皮上的多個(gè)相鄰裂紋可能會(huì)相互連接，最終可能會(huì)導(dǎo)致飛機(jī)減壓等災(zāi)難性后果，因此該裂紋是一個(gè)不安全事件，需要進(jìn)行風(fēng)險(xiǎn)分析。需要注意的是，該案例數(shù)值僅用于風(fēng)險(xiǎn)模型評(píng)估計(jì)算，不代表實(shí)際運(yùn)營(yíng)水平。

本次發(fā)現(xiàn)裂紋的飛機(jī)是在目視檢查條件下發(fā)現(xiàn)的，裂紋并未擴(kuò)展至臨界裂紋尺寸，故認(rèn)定該裂紋長(zhǎng)度為中等長(zhǎng)度，該架飛機(jī)的年齡為36 000 fc。通過收集、整理該機(jī)隊(duì)的運(yùn)行數(shù)據(jù)，可知受影響的機(jī)隊(duì)規(guī)模為470架，此型號(hào)飛機(jī)的退役壽命為60 000 fc，利用率為250飛行循環(huán)數(shù)/月，平均每次飛行約1 h，該機(jī)隊(duì)的飛行循環(huán)數(shù)如表2所示。

表2 機(jī)隊(duì)役齡分布Table 2 Fleet life distribution

在檢測(cè)率pinsp=0.1時(shí)，對(duì)其他46架飛機(jī)進(jìn)行裂紋尺寸檢測(cè)，抽檢飛機(jī)年齡分布如表3所示。

表3 抽檢飛機(jī)役齡分布Table 3 Distribution of sampling aircraft

在完成檢測(cè)的飛機(jī)中發(fā)現(xiàn)2架飛機(jī)出現(xiàn)裂紋，未進(jìn)行檢測(cè)的飛機(jī)因?yàn)闆]有經(jīng)過檢查，所以不知道它們是否有裂紋。因此按照分組規(guī)則可知，A組的飛機(jī)數(shù)量為3架，B組的飛機(jī)數(shù)量為44架，C組的飛機(jī)數(shù)量為423架。

在威布爾分析中，受影響機(jī)隊(duì)飛機(jī)的退役壽命t Ri=60 000 fc；形狀參數(shù)β=4（材料為鋁）。參考文獻(xiàn)［22］中的方法，使用有限元分析方法確定裂紋長(zhǎng)度從萌生至目視可見長(zhǎng)度的增長(zhǎng)時(shí)間為tdm=7 500 fc；裂紋長(zhǎng)度從目視可見長(zhǎng)度增長(zhǎng)至臨界長(zhǎng)度的時(shí)間tmo=7 500 fc。計(jì)算出的特征壽命為

將計(jì)算出的威布爾分布參數(shù)帶入累積分布函數(shù)，可得

許多發(fā)現(xiàn)的裂紋不是通過尋找特定裂紋的定向檢查發(fā)現(xiàn)的，而是在正常操作和日常維護(hù)過程中偶然發(fā)現(xiàn)的。

本文參考文獻(xiàn)［21］中的方法利用專家經(jīng)驗(yàn)建立未檢出概率確定流程，如圖3所示，根據(jù)裂紋情況和檢測(cè)手段確定出未檢出概率ND=0.6。

圖3 未檢出概率確定流程Fig.3 Undetected probability determination process

條件概率與危害度的確定依據(jù)故障發(fā)生后可能發(fā)生的事件以及不安全后果，進(jìn)行事故因果鏈分析，如圖4所示。

圖4 機(jī)身裂紋故障因果鏈Fig.4 Fault causal chain of fuselage cracks

不安全后果的嚴(yán)重程度是通過不安全后果的統(tǒng)計(jì)死亡率來確定的。死亡率如表4所示。

表4 不安全后果的死亡率Table 4 ortality of unsafe consequences

根據(jù)圖4中的條件概率和表4中的損傷率IR可以計(jì)算出機(jī)身裂紋造成的不安全后果的嚴(yán)重程度為∑( )CPi?IR i=0.012。進(jìn)而可以確定在剩余壽命內(nèi)的機(jī)隊(duì)風(fēng)險(xiǎn)為

由于飛機(jī)年齡越大，個(gè)人風(fēng)險(xiǎn)越高，為了保證機(jī)隊(duì)中每架飛機(jī)在每次飛行循環(huán)中風(fēng)險(xiǎn)不超過準(zhǔn)則要求，需要評(píng)估最老的飛機(jī)在不采取糾正措施條件下的個(gè)人風(fēng)險(xiǎn)。

在已知威布爾參數(shù)條件下可知失效函數(shù)為

不采取糾正措施條件下最老飛機(jī)的飛行時(shí)間為退役年齡60 000 fc，因此，個(gè)人風(fēng)險(xiǎn)為

通過將計(jì)算得到的機(jī)隊(duì)風(fēng)險(xiǎn)、個(gè)人風(fēng)險(xiǎn)與風(fēng)險(xiǎn)準(zhǔn)則進(jìn)行比較發(fā)現(xiàn)，個(gè)人風(fēng)險(xiǎn)為可接受水平，但機(jī)隊(duì)風(fēng)險(xiǎn)處于不可接受水平，因此該機(jī)隊(duì)處于不安全狀態(tài)。通過研究分析，認(rèn)為需要對(duì)機(jī)隊(duì)中所有飛機(jī)在STA 360和STA 540之間，并位于S-14L至S-19L區(qū)域的蒙皮組件進(jìn)行詳細(xì)目視檢查，并根據(jù)裂紋情況進(jìn)行維修與更換，位置如圖5所示，但實(shí)施該糾正措施需要一定的時(shí)間。為了確定糾正措施實(shí)施時(shí)限，本文將機(jī)隊(duì)風(fēng)險(xiǎn)的指南0.02作為機(jī)隊(duì)風(fēng)險(xiǎn)閾值。

圖5 STA 360至STA 540蒙皮板組件Fig.5 STA 360 to STA 540 skin panel assembly

糾正措施實(shí)施時(shí)限tm可以有效地控制糾正措施期間的機(jī)隊(duì)風(fēng)險(xiǎn)RT。以1個(gè)月（250 fc）為單位，分別計(jì)算糾正措施實(shí)施時(shí)限為1月至40月的機(jī)隊(duì)風(fēng)險(xiǎn)水平。機(jī)隊(duì)風(fēng)險(xiǎn)與糾正措施實(shí)施時(shí)限之間的關(guān)系如圖6所示。

圖6 機(jī)隊(duì)風(fēng)險(xiǎn)與糾正措施實(shí)施時(shí)限之間的關(guān)系Fig.6 Relationship between fleet risk and implementation time limit of corrective measures

從圖6可以看出：為保證機(jī)隊(duì)安全，該機(jī)隊(duì)的糾正時(shí)限為27月（6 750 fc），即制定的全面檢查的糾正措施需要在該糾正時(shí)限內(nèi)完成。

由于該機(jī)隊(duì)年齡分布較為分散，為了保證每架飛機(jī)在每次飛行中的安全，本文使用糾正措施實(shí)施時(shí)限內(nèi)受裂紋事件風(fēng)險(xiǎn)影響的個(gè)人風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行驗(yàn)證。

從圖7可以看出：個(gè)人風(fēng)險(xiǎn)在糾正措施實(shí)施時(shí)限內(nèi)，未超過風(fēng)險(xiǎn)閾值1×10-6/fh，因此，可以認(rèn)為本文制定的糾正措施及實(shí)施時(shí)限滿足機(jī)隊(duì)持續(xù)安全要求，可保證該機(jī)隊(duì)的運(yùn)行安全。

圖7 個(gè)人風(fēng)險(xiǎn)與糾正措施實(shí)施時(shí)限之間的關(guān)系Fig.7 Relationship between individual machine risk and implementation time limit of corrective measures

5 結(jié) 論

（1）因?yàn)槭苡绊憴C(jī)隊(duì)中飛機(jī)有不同尺寸的裂紋，有些飛機(jī)可能還沒有裂紋，因此，將每架飛機(jī)的故障年齡認(rèn)定為飛機(jī)出現(xiàn)臨界尺寸裂紋的年齡更為合適。

（2）確定糾正措施后，應(yīng)評(píng)估糾正措施條件下的個(gè)人風(fēng)險(xiǎn)，即使用糾正措施實(shí)施時(shí)限內(nèi)受裂紋事件風(fēng)險(xiǎn)影響的個(gè)人風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行驗(yàn)證，以證明采取的糾正措施滿足持續(xù)安全的要求。