航空可靠性发展综述
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航空机构可靠性设计与优化随着现代工业技术的不断进步,人们对使用产品的可靠性要求也越来越高,而在航空领域中,这种要求更是尤为重要。
因此,现代航空机构的可靠性设计和优化显得尤为必要。
那么,究竟如何进行航空机构的可靠性设计和优化呢?本文将重点介绍这方面的知识和技术,希望对大家有所帮助。
一、航空机构的可靠性设计1. 可靠性分析在航空机构的可靠性设计中,首先要进行可靠性分析,即对机构进行各种方面的测试,如机械测试、电子测试、结构测试等等,并对测试结果进行分析,以找出潜在的故障和问题。
同时,在分析时应考虑机构在不同工况下的实际使用情况,以确定其在各种不同的应用场景下的可靠性。
2. 安全设计安全设计是航空机构设计中的关键环节,其目标是尽可能提高机构使用过程中的安全性。
在安全设计方面,主要考虑以下几个方向:(1)减小事故风险。
调整机构的结构和运作方式,降低机构在使用过程中造成意外伤害的可能性。
例如,座椅和乘客位置的设计,可以将乘客与机械设备隔离出来,减少机械设备对乘客造成的影响。
(2)增加应急备用机械。
当机构出现故障或问题时,以备用机械替换原来的机械以恢复正常操作是很有必要的。
例如,飞机上的复用设备可以替换备用机械,以保障飞机在机械故障时的正常飞行。
(3)优化事故后的处理方案。
在机构出现事故后,设计方应当考虑到适当的处置方案,以最大程度地减轻事故的影响。
例如,发动机有可能引起火灾,因此可以设计加装消防系统来降低火灾的发生率。
二、航空机构的可靠性优化1. 故障模式及影响分析在航空机构的可靠性优化中,需要针对已经发生故障的机构进行分析,了解其故障模式及其影响,以找到优化的余地。
2. 故障率分析与优化故障率是评估机构可靠性的一项重要指标。
因此,需要对故障率进行详细的分析与计算,并对其中高故障率的部位进行优化和改进。
例如,考虑加强高故障率部件的结构设计和材料选择,以提高机构的可靠性。
3. 维护策略优化机构的维护策略对其可靠性也有很大影响。
航空发动机的可靠性与安全性研究航空发动机被誉为现代工业“皇冠上的明珠”,是飞机的核心部件,其可靠性与安全性直接关系到飞行的安全和任务的成败。
随着航空技术的不断发展,对航空发动机的要求越来越高,不仅要具备更高的性能,还要有卓越的可靠性和安全性。
航空发动机的工作环境极其恶劣,高温、高压、高转速等条件对其材料和结构提出了严峻的挑战。
在飞行过程中,发动机需要长时间稳定运行,承受巨大的载荷和复杂的气流冲击。
因此,保证发动机的可靠性和安全性至关重要。
首先,从设计阶段来看,航空发动机的可靠性和安全性就已经被摆在了首要位置。
设计人员需要充分考虑各种可能的故障模式和风险因素,采用先进的设计理念和方法,进行精心的结构设计和系统布局。
材料的选择也是关键,需要具备高强度、耐高温、耐腐蚀等特性,以确保在恶劣环境下发动机部件的性能稳定。
制造工艺对航空发动机的可靠性和安全性同样有着重要影响。
高精度的加工和装配技术能够保证零件之间的配合精度,减少摩擦和磨损,提高发动机的整体性能和可靠性。
严格的质量控制体系在制造过程中不可或缺,每一个零件、每一道工序都要经过严格的检测和检验,确保产品符合设计要求和质量标准。
在使用和维护阶段,合理的操作和维护规程是保障航空发动机可靠性和安全性的重要措施。
飞行员需要按照规范的操作流程驾驶飞机,避免不当操作对发动机造成损伤。
机务人员则要定期对发动机进行检查、保养和维修,及时发现和排除潜在的故障隐患。
同时,先进的监测和诊断技术也在不断发展,能够实时监测发动机的运行状态,通过数据分析提前预警可能出现的故障。
航空发动机的可靠性和安全性还与后勤保障体系密切相关。
充足的备件供应能够保证在发动机出现故障时及时更换损坏的部件,缩短维修时间。
高效的物流和配送系统能够确保备件及时送达维修现场,提高维修效率。
此外,对维修人员的培训也是保障维修质量的关键,只有具备专业知识和技能的维修人员才能准确判断故障并进行有效的维修。
为了提高航空发动机的可靠性和安全性,国际上的航空企业和研究机构一直在不断探索和创新。
航空航天工程师的航天器可靠性分析航空航天工程师是一项充满挑战和责任感的工作,他们负责设计和开发飞行器以及其他航空航天设备。
在这个行业中,航天器的可靠性是至关重要的,因为它直接影响到人们的生命安全以及任务的成功完成。
本文将探讨航空航天工程师在航天器可靠性分析方面的工作。
一、概述航天器的可靠性分析是通过对航天器的设计和制造过程进行评估,以及对可能出现的故障进行预测和防范,以确保航天器在任务中的正常运行和工作效果。
二、可靠性分析方法1. 故障模式和影响分析(FMEA):这是一种常用的可靠性分析方法,通过系统地分析和评估航天器在设计、制造和使用过程中可能出现的故障模式和故障的影响。
航空航天工程师可以在设计阶段识别潜在故障,并采取相应的预防措施,以提高航天器的可靠性。
2. 事件树分析(ETA):ETA是一种定性和定量分析方法,用于研究故障事件的可能性和严重性。
通过事件树分析,航空航天工程师可以确定航天器破坏的具体条件和事件序列,从而帮助设计和改进航天器的可靠性。
3. 可靠性数据分析:航空航天工程师需要对历史数据进行分析,以获取对航天器可靠性的估计。
这些数据可以来自航天器的测试、使用和维护记录,用于评估航天器各个部件的故障率和失效模式,并帮助工程师改进设计和制造过程。
4. 可靠性增长分析:航天器的可靠性不仅在设计阶段需要考虑,还需要在使用阶段进行跟踪和改进。
通过对航天器在使用过程中出现的故障进行分析,航空航天工程师可以识别不可靠的部件和系统,并优化维护和修理策略,以提高航天器的可靠性。
三、挑战与前景航空航天工程师在航天器可靠性分析中常常面临着各种挑战。
一方面,航天器的复杂性和工作环境的极端条件增加了可靠性分析的难度。
另一方面,可靠性分析需要大量的数据和专业知识,并且对工程师的经验和技能有较高的要求。
然而,随着技术的进步和航空航天工程师的不断努力,航天器的可靠性正在不断提高。
新的材料和制造工艺的应用,以及先进的数据分析和预测技术的发展,都为提高航天器的可靠性提供了新的机会。
航空航天工程结构可靠性研究与分析一、引言航空航天工程结构可靠性研究与分析是航空航天技术领域中非常重要的一部分。
在实际应用中,飞机、火箭等航空航天工程结构的可靠性直接关系到人命财产安全和国家安全。
因此,要对航空航天工程结构的可靠性进行深入研究和分析。
二、航空航天工程结构可靠性的定义航空航天工程结构可靠性是指在特定条件下,保证结构在规定的寿命内不发生失效,且能满足特定的使用要求的概率。
这里的特定条件包含了结构设计、制造、试验及使用等环节,而使用要求又包含了结构的强度、刚度、动态特性和耐久度等要求。
三、航空航天工程结构可靠性的研究方法1. 结构可靠性分析方法结构可靠性分析方法主要是用于评价航空航天工程结构的可靠性,包括失效概率分析、失效模式和效应分析、安全裕度分析等。
其中,失效概率分析是指根据材料强度分布、载荷分布、失效模式等因素,确定结构是否满足使用要求的概率。
失效模式和效应分析是指对结构的失效模式进行研究,确定失效对结构的影响,并对全局和局部效应进行分析。
安全裕度分析是指根据材料和结构的实际强度、容差和质量分布情况,评估结构在规定要求下的安全裕度。
2. 结构可靠性试验方法结构可靠性试验方法主要是用于验证结构的可靠性,包括试验设计、试验方法和试验方案等。
试验设计是根据结构的工作环境、载荷作用、失效模式和效应,制定试验方案。
试验方法是在试验设计的基础上,进行具体试验的方法和步骤。
试验方案是对于数据处理和分析的要求,根据试验得到的数据,对于设计准则、安全标准等进行修订和改进。
四、航空航天工程结构可靠性的影响因素1. 材料性能材料的强度、韧性、疲劳寿命等是影响结构可靠性的重要因素。
合理选择材料及材料特性的测试和评估,能够提高结构的可靠性。
2. 设计质量设计质量直接影响着结构的可靠性。
良好的设计质量能够优化结构的性能和可靠性,减少结构失效的可能性。
3. 制造工艺制造工艺的精度和稳定性也是影响结构可靠性的因素。
航空发动机可靠性评估分析航空发动机是现代民用航空的核心组件,发动机的可靠性直接关系着航班的安全和航空公司的运营效益。
因此航空发动机的可靠性评估分析显得尤为重要。
一、航空发动机可靠性分析的概念航空发动机的可靠性评估分析是指通过数据分析、统计推算以及故障排除等方式,对航空发动机的性能进行综合评估以及可靠性分析。
此过程可以为发动机的进一步优化和提高提供参考,有助于提高航空发动机的可靠性与好处。
二、航空发动机可靠性分析的方法1.根本方法:统计数据分析通常情况下,固定时间内航空公司所检查到的发动机故障或飞行不正常事件等进行分析,得出故障次数、飞行小时数、平均故障率、平均修理时间、平均维修费用和平均使用费用等关键指标。
2. 监控方法:遥测系统遥测系统能够实时地给出航空发动机在飞行过程中的相关数据,例如各个传感器测量到的数据、电压和电流等数据。
这些数据能够及时反映发动机在飞行过程中的变化情况,诊断当前状态并预测未来的状态变化,有助于科学地分析航空发动机的可靠性。
3.检修方法:基于故障排除的发动机维护策略航空发动机故障排除法是从整个故障排除流程的管理和运用方面进行研究。
它通过整合回馈机制、发动机故障分析和故障根本原因分析,提高了故障排除流程的有效性和可靠性。
三、航空发动机可靠性分析的关键指标1.平均故障率平均故障率是指在特定时段内发生故障的数量与该时段的总使用量之比,代表了发动机的故障率水平,通过对平均故障率的分析可以发现发动机中存在的问题,可以改进和优化设计。
2.平均修理时间平均修理时间是故障修理开始到再次投入使用之间的平均时间,代表了发动机在出现故障后恢复运行的效率。
通过分析平均修理时间,可以评估航空发动机的可靠性水平是否达标。
3. 故障类型分布发动机的故障类型分布是指不同类型故障的数量及占比,通过分析故障类型分布可以发现发动机故障出现的主要原因,进一步分析原因,可以避免同类型故障反复发生。
四、航空发动机可靠性分析的发展趋势随着科技的进步,航空发动机可靠性评估分析方法在不断发展和完善,越来越多的新技术得以运用。
1、可靠性理论的发展历程•可靠性的准备及萌芽期–上世纪30~40 年代期间开始形成可靠性概念,这一阶段的活动主要集中在德国和美国•可靠性理论的兴起及形成–20 世纪50 年代初,美国在朝鲜战争中发现不可靠的电子设备不仅影响战争的进行,而且需要大量的维修费用。
以1957 年发表了第一份可靠性研究报告《军用电子设备可靠性》为标志•可靠性理论迅速发展阶段–上世纪60 年代是美国航空及航天工业迅速发展的年代,故被称为“宇航年代”。
以《电子设备可靠性预计手册》的颁布为标志•可靠性工程深入发展的阶段–航空、航天及军事装备的需求•技术的深入发展•广泛的工程应用4、目前可靠性工作的反思•难以制定有效维修保障方案–由于可靠性工作结果的输出对故障的预计或分析的故障信息不准确,使得难以制定有效的维修和保障计划,比如会出现“维修过剩”或“维修不足”的情况,保障资源的配备也困难。
•仅根据内外场故障数据的统计推断是不够的。
•必须在可靠性数学基础上,强调对可靠性故障物理学的研究,发展基于故障物理的可靠性技术,以充分了解产品的故障模式、故障机理和故障位置等信息,才能采取适当措施防止这些潜在故障的发生,并对产品可靠性进行有效设计和正确评价。
器件对电子设备,其故障可能发生在器件内部元器件-PCB的互连位置等处。
ACEL ACEL ACEL ACEL ACEL ACEL ACEL ACEL ACEL ACEL故障模型模型基本输入:产品设计信息、局部位置的应力历程ACEL ACEL ACEL ACEL ACEL1、基于故障物理的可靠性理论基础•产品强度分布-双峰模型使用初期:早期故障率较高稳定期:故障率最低,随机性;寿命后期:故障率也会高,故障主要是由疲劳导致;早期故障不能用传统的晚期故障可靠性模型来解释。
解释早期故障的强度分布也不能解释晚期故障特性;一种简单统计分布不能完全解释浴盆曲线。
ACEL ACEL ACEL ACEL ACEL ACEL ACEL ACEL ACEL ACEL障机理。
航空航天行业质量控制目标保证航空航天产品的安全性与可靠性航空航天行业作为现代科技的重要领域之一,其产品安全性与可靠性一直是至关重要的考量指标。
为了保证航空航天产品的安全性与可靠性,航空航天行业制定了一系列质量控制目标,旨在确保产品的质量达到最高标准。
本文将详细介绍航空航天行业质量控制目标的重要性以及其相关的措施。
一、质量控制目标的重要性航空航天行业的质量控制目标是为了保证产品的安全性与可靠性,使航空航天器在运行过程中能够正常地完成各项任务,并确保乘客和工作人员的安全。
质量控制目标的重要性主要体现在以下几个方面:1. 保障生命安全:航空航天器事故可能导致巨大的人员伤亡和财产损失,因此保障生命安全是质量控制目标的首要任务。
通过确保产品在设计、制造和运行阶段的质量,可以减少事故发生的概率,降低风险。
2. 提高设备可靠性:航空航天器的飞行任务一般都是长时间的,对设备的可靠性要求极高。
质量控制目标的设定可以促使企业不断改进和提升产品的可靠性,减少设备故障带来的风险和损失。
3. 增加用户信任:航空航天行业的用户对产品的质量要求非常高,他们希望能够使用安全、可靠的产品。
通过实施质量控制目标,企业可以提升用户对产品的信任度,提高市场竞争力。
二、质量控制目标的措施与方法为了达到航空航天产品的质量控制目标,航空航天行业采取了一系列措施与方法。
下面将介绍几个重要的方面:1. 严格的设计要求:航空航天器的设计从一开始就要考虑到各种可能的风险和异常情况,并制定相应的应对措施。
在设计阶段,需要进行全面的风险评估和可靠性分析,确保产品可以在各种复杂的环境下正常运行。
2. 精细制造流程:航空航天产品的制造过程需要遵循严格的标准和流程。
制造厂商需要进行质量管理体系认证,确保产品生产过程中的每一个环节都符合相关标准和要求。
3. 严格的测试与验证:在产品制造完成后,需要进行严格的测试与验证。
这些测试包括静态测试、动态测试、环境适应性测试等,以验证产品在各种工作条件下的性能和可靠性。
航空器系统的可靠性分析与优化设计航空器是现代社会生活中不可缺少的交通工具,它的可靠性和安全性对于人们的生命财产安全至关重要。
航空器系统的可靠性分析与优化设计是航空技术领域的重要研究方向。
本文将从航空器系统的可靠性分析和优化设计两个方面,对其进行探讨。
一、航空器系统的可靠性分析航空器系统可靠性分析是对航空器设计的重要评估方法,它可以帮助工程师和设计者找出系统存在的问题和缺陷,进而提升系统的可靠性和安全性。
1.1 可靠性建模可靠性建模是分析航空器系统可靠性的第一步,它可以帮助我们对航空器系统进行分类,确定建模方法和分析模型。
常用的可靠性建模方法有故障树分析(FTA)、事件树分析(ETA)、可靠性块图(RBD)和可靠性网络分析(RNA)等方法。
故障树分析是一种定量分析方法,它通过可行性分析和失效模式分析,将航空器系统的失效事件描述为故障树的节点和等效门,以此分析事件间的因果关系和概率关系。
事件树分析是一种定性分析方法,它根据设备/系统失效事件的后果构建事件树来分析失效事件的可能性和严重性。
可靠性块图是一种可靠性分析方法,它可以定量分析航空器系统不同的功能部件的可靠性,并根据不同部件之间的逻辑关系,构建不同的可靠性块图。
可靠性网络分析是一种可靠性分析方法,它可以用来研究航空器系统部件间的交互作用,以及失效事件的传递路径和概率。
1.2 故障效应分析故障效应分析是一种可靠性分析方法,它可以帮助分析航空器系统中不同部件的故障链,找出故障的影响范围和效应。
常用的故障效应分析方法有失效模式和影响分析(FMEA)和失效模式、影响和严重性分析(FMECA)等方法。
这些方法可以帮助我们找出系统存在的潜在问题和缺陷,以及找到改善设备可靠性的方法。
1.3 可靠性试验可靠性试验是航空器系统可靠性分析中重要的一部分,它可以对不同部件和系统进行试验,验证系统的可靠性和安全性。
常用的可靠性试验包括高低温试验、振动试验、激光试验、电磁干扰试验等。
航空电子系统中的可靠性研究与分析在现代航空电子系统中,可靠性是至关重要的一个指标。
因为飞行器的安全和稳定性都依赖于它的可靠性。
因此,为了保障航空器的安全飞行,航空电子系统的可靠性研究和分析变得尤为重要。
一、航空电子系统可靠性的概念航空电子系统可靠性是指在一段时间内系统能够正常运行的概率。
它是衡量航空电子系统工作能力和稳定性的重要指标。
航空电子系统的可靠性不仅受系统本身的质量和设计工艺的影响,还受到环境、使用、维修等因素的影响。
二、航空电子系统可靠性分析的方法航空电子系统可靠性分析的方法有很多种,例如FMEA(失效模式与效果分析)、FTA(故障树分析)、RBD(可靠性块图)等。
以下将介绍其中两种方法:1. FMEAFMEA(失效模式与效果分析)是一种常用的航空电子系统可靠性分析方法,它将系统的失效模式、对系统的影响和失效的可能性进行评估。
将电路分成不同的单元,逐个检查失效模式、关键操作以及必要操作,找出最可能导致失效的部分。
通过FMEA分析可以发现系统中潜在的问题和失效模式,采取预防措施,提高系统可靠性。
2. FTAFTA(故障树分析)是一种代表性的系统可靠性分析方法。
它将系统失效的逻辑关系绘制成故障树,通过分析故障树得到导致系统失效的基本事故事件和条件事件。
故障树是分析系统失效和选择防止措施的重要工具。
三、航空电子系统可靠性的控制方法为提高航空电子系统的可靠性,需要采取以下控制措施:1. 设计可靠性高的控制系统在航空电子系统的设计过程中,应采用可靠性高、抗干扰能力强的组件和材料。
同时要考虑复杂性和定位误差,尽量降低错误率,减少失效率。
选用的设备、材料和工艺应符合航空电子系统的设计要求。
2. 定期检查和维护对航空电子系统的检查和维护涉及到各种方式,包括:日常巡视、定期检查和预防性保养。
其中定期检查和预防性保养是最常用的方法,它们可以帮助我们及时发现故障并修复它们,以确保系统的正常运行。
3. 建立完善的管理制度在航空电子系统的管理过程中,要建立完善的管理制度,完整的质量体系和控制流程,确保系统稳定运行和有效控制风险。
航空器系统维修与可靠性分析在航空工业中,航空器系统的维修和可靠性分析是至关重要的。
航空器系统维修的目的是确保航空器的安全和可靠运行,而可靠性分析则旨在预测和评估航空器系统故障的概率和影响,并提出相应的预防和修复措施。
航空器系统维修主要包括:日常维护、计划维护、故障排除和修复。
日常维护是指在航空器正常运行期间进行的例行检查和保养工作,旨在确保航空器的正常运行状态。
计划维护是根据航空器使用寿命、航行时间和飞行循环次数等指标,制定维护计划,包括定期检查、更换关键部件等,以延长航空器的寿命和保障安全。
故障排除和修复是指在航空器遇到故障或失效时,通过故障诊断和修复措施恢复航空器的正常运行。
航空器系统的可靠性分析是通过对系统故障数据的统计与分析,评估系统的可靠性水平和故障概率,并制定相应的维修策略。
可靠性分析主要包括:故障模式与效应分析(FMEA)、故障树分析(FTA)、可靠性块图分析(RBD)等。
故障模式与效应分析通过对系统各部件故障模式、故障原因和故障后果的分析,确定系统的故障发生概率和影响程度,并提出相应的预防和修复措施。
故障树分析通过建立故障树模型,并基于概率逻辑推理,评估系统的故障概率和可靠性水平。
可靠性块图分析通过将系统划分为不同的可靠性块,并确定块与块之间的可靠性关系,分析系统的可靠性和故障传播路径。
航空器系统维修和可靠性分析需要依赖大量的故障数据和维修记录。
因此,航空公司和维修机构需要建立完善的故障报告和维修记录系统,并定期进行数据的分析和统计。
通过对故障和修复记录的分析,可以掌握系统的故障模式和趋势,为制定维修计划和改进设计提供参考。
为了提高航空器系统维修和可靠性分析的效果,航空工业需要不断加强对技术人员的培训和培养。
技术人员应具备扎实的航空工程知识和维修技能,熟悉相关技术规范和操作规程。
此外,技术人员还需要具备良好的分析能力和判断能力,能够准确判断系统故障的原因和后果,并制定相应的修复方案。
航空可靠性研究的发展 范中允 1引言 可靠性又称生存概率,用于衡量产品性能指标。可靠性是产品的基本属性,随着产品的存在而存在,但是可靠性却作为一个独立工程科学却只有30年历史。随着科学技术的发展,产品的可靠性逐渐体现出它的重要性,可靠性不仅影响产品的性能,还会影响国家经济和安全等重大问题,也成为了工程和科研的重点问题。由于社会需求的强大推动力,可靠性工程从概率统计、系统工程、质量控制、生产管理等科学的基础上建立起来,成为一门独立学科。
2可靠性的发展阶段 纵观可靠性工程的发展过程,可以将可靠性工程的发展分为准备和萌芽阶段、兴起和独立阶段、全面发展阶段、深入发展阶段。
2.1可靠性的准备和萌芽阶段(上世纪30-40年代) 在这一阶段,与可靠性相关的数学理论逐渐发展完全。可靠性的最主要理论是概率论,在17世纪初开始逐步确立;数理统计的理论在上世纪30年代开始也开始迅速发展。这些数学理论的逐渐成熟使得一些工程实际问题开始与数学理论相结合,开始产生可靠性的概念。
2.2可靠性的兴起和独立阶段(上世纪50年代) 上世纪50年代初,美国军用电子设备的失效率问题得到国防部的注意,,于是国防部成立了由军方、工业界、学术界组成了“电子设备可靠性顾问组”(AGREE)。1957年6月14号,AGREE发行了著名的《军用电子设备可靠性》,改报告对如何解决产品可靠性问题进行了广泛、系统、深入的研究并提出了一系列办法,成为美国一系列军标的基础。这份报告也在国际上提供了制定有关可靠性技术指标的依据。因此,AGREE可以被看作可靠性工程成为一门独立学科的里程碑。
2.3可靠性的全面发展阶段(上世纪60年代) 在这一阶段,世界各个国家受经济发展的带动,纷纷效仿美国制定、修订了一系列有关可靠性的军标、国标和国际标准,或是成立可靠性研究中心。这一时期的可靠性理论和成果如雨后春笋般显现:开发了加速寿命试验和快速筛选试验这两套更有效的试验方法;开发了按系统功能和参数预计可靠性的蒙特卡洛模拟法等新的可靠性预测技术;开拓了研究失效机理的可靠性物理这门新学科;发展了故障模式、影响及致命度分析(FMECA)和故障树分析(FTA)这两种有效的系统可靠性分析技术;发展了维修性、人的可靠性和安全性的研究;建立了有效的数据系统等。
2.4可靠性的深入发展阶段(上世纪70年代至今) 上世纪70年代以来,更严格、更符合实际、更有效的设计和试验方法得到了发展和应用,比如:更严格的简化和降额设计,这使得产品零件数大大减少,从而使其可靠性大为提高;发展了计算机负责的可靠性设计,包括复杂电子系统的可靠性预测及精确的热分析和热设计;研究了非电子设备(机械和机电设备)的可靠性设计和可靠性试验;采用组合环境应力试验,如温度-湿度-振动试验,以便更真实地模拟环境;加速环境应力筛选试验;可靠性 增长试验,以及加速寿命试验等。此外,维修工程也由以预防为主的维修思想转变为以可靠性为中心的维修思想。
3.可靠性在民用航空业的发展概况 3.1国外的发展状况 飞机可靠性是飞机质量的重要特性,是决定飞机效能和寿命周期费用的重要因素。在国际上,以波音和空客为代表的美国和欧洲飞机制造商,都有50年以上的大型民用飞机设计生产经验,其对可靠性、维修性的研究已经具有相当高的水平。美欧也是最早推行民用飞机可靠性研究的国家,对各种型号飞机的使用数据的收集、处理都有一套相对完备的程序,从而积累了大量民用飞机可靠性数据,在此基础上不断对可靠性理论进行完善和创新,并将各种可靠性的新理论、新方法应用到最新的民用飞机研究设计、制造、保障和客户支援上,这使得欧美国家在民用飞机可靠性的研究、应用、推广和发展上处于领先地位,为他们进行整机、系统、设备的创新性设计和可靠性评估提供了基本保证。
在飞机设计公司,可靠性不仅贯穿了其整个飞机设计、飞机定型试验、飞机制造、合作方选择、分包生产、保障支援等各个生产环节,而且还被广泛地应用到企业管理、营销管理、市场开发、客户服务等多种管理和商务活动中。如美国波音公司上世纪90年代设计的波音737NG系列商用飞机在设计时,全面应用可靠性、维修性的最新成果,使该飞机的使用维修费用减少了15%以上,对于飞机维修占运营成本很大比重的航空公司来说,波音公司提供了一种更加节约成本、更加经济飞机,可靠性为波音公司赢得了更多用户,帮助它占领市场。波音飞机也因此在行业内因其经济实用、质量好而耐用、有优良的维护性以及极佳的安全记录而在民用航空业内得到了极高的认同和广泛的赞誉,波音公司在民用航空领域的地位和成就、美国在航空领域的霸主地位,很大程度上要归功于其可靠性的发展和应用。
3.2我国的民航可靠性发展概况 我国的民用航空可靠性、维修性、保障性工程始于上世纪70年代,成长于80年代,自90年代进入了全面发展阶段。最具有代表意义的是运七直线飞机和运十干线飞机的研制。运10飞机是从1970年开始研制的,1980年首飞成功,1985年由于多种原因停止了研制。该飞机由上海飞机研究所和上海飞机制造厂共同研制。虽然运7、运10在研制过程中也考虑了部分可靠性的因素,但是其研制的目的都是解决有和无的问题,在方案设计阶段,更多的要考虑的是飞机性能,许多方面还谈不上可靠性设计。
我国实行改革开放政策后,民用飞机工业走上了对外合作的道路。从1985年开始,上航公司与美国麦道公司签订了合作生产MD82飞机的协议,后又续签了继续生产10架MD83飞机的协议,直到1994年生产了35架MD82、83飞机。与此同时,在MD82改型项目中,进行了飞机的可靠性设计、分析;在适航技术课题研究中,进行了CCAR25.1309符合性验证的研究。从1995年开始,中航工业又开始与麦道公司合作生产干线飞机MD90,虽然我国成飞、沈飞、西飞和上航公司都参与了生产,机体的国产化率也达到了70%以上,但由于我国不具有麦道飞机设计的知识产权,因此也很难有真正的可靠性设计和维修性设计。
1996年,我国的民用航空领域想与欧洲空客公司联合研制AE-100飞机项目,当时在北京集中了我国的一大批航空工业人才,成立了中航工业下属的民用飞机总体设计部,在国家有关部门的支持下开展了大量论证工作,民用飞机的可靠性工作也在过去积累的经验基础上上了一个新台阶。在国内航空界可靠性、维修性专业领域有关专家、学者的共同努力下,根据国际民航组织标准、中国民用航空条例、美军标、国标等有关标准及规定,在总结国内外 民用飞机研制的经验基础上,反复论证编写了《民用飞机可靠性、维修性技术指南》,为我国民用飞机的可靠性的管理、设计、分析、评估、试验、验证及产品支援等工作提供了一套规范的工程指导性文件,其内容涉及可靠性、维修性等参数指标的选择和确定,可靠性、维修性工程,和可靠性、维修性管理等领域。
近年来随着国内C919新型干线民航客机的研制项,可靠性研究有了一个稳定的民用飞机型号作为研究背景,可靠性研究也更加透彻。但是可靠性研究依赖数据和经验,国外民用飞机制造商将飞机的设计数据和全球机队的使用数据列为高度商业秘密,不可能从国外继承和学习太多,而国内航空公司的数据收集能力从管理上也存在诸多不足,使得目前我国民用飞机可靠性的研究尚处在一个较为粗浅的水平上,尤其缺乏飞机的使用数据。由于上述原因,我国在进行可靠性评估分析时,在数据收集和整理方面存在着很大的困难,其主要表现为:
(1)我国航空公司的机队规模偏小,特别是同一机型、同一使用情况下的飞机非常之少,在统计学中称为小子样问题。在进行整机、系统、设备、发动机的可靠性评估时往往遇到的是数据样本量不足的问题。
(2)可靠性数据收集不足。国内航空公司在数据收集上存在不少数据流失的情况,而且各个航空公司之间不会互相交流,而是将数据当做商业机密,导致可靠性数据极为匮乏。
4.国内外小子样问题的研究现状 在我国民用航空领域,由于前文所述的原因,国内在对待飞机可靠性问题时,只能当做小子样分析问题来处理。另外对于新研制的机型,用于试飞的飞机一般架数较少,因此对于新研制的飞机可靠性评估也是一个小子样问题。然而,对于新研制的机型,可靠性评估显得尤为重要。
从20世纪70年代开始,小子样产品可靠性评估的理论和方法研究开始受到国内外的普遍关注,新方法不断涌现。国外在20世纪50年代总结出了金字塔式评估方法,常用的还有经典方法、Fiducial方法和Bayes方法等。经典方法如Buechler,Johnson分别推导出了可靠性的置信下限方法:由成败型单元组成的复杂系统,其可靠性置信限求法有不少文献可以参考。Winterbottom和Abdel-Wahid则提出了采用分位点的Cornish-Fisher开展近似计算系统可靠度的后验分布点。虽然小子样的可靠性评估方法很多,但由于有些计算方法计算量太大,建模困难或者丢失信息,并不适合工程应用,因此工程上常用Bayes方法,其优点是可以充分利用历史信息。但是应用Bayes方法,其先验分布参数的不同选择会对后验分布的形状及其有关参数估值有一定影响,这种影响在小子样的条件下会变得异常显著。
目前,小子样评估方法的理论发展日趋成熟,并逐步应用到国防、航空航天、电子等工业各个不同领域。三参数威布尔分布是可靠性工程中常用的分布之一,在进行小子样可靠性评估过程中具有适用性强,精度高等特点,但其分布函数中的三个参数需要在试验中进行参数估计,参数估计方法的选择是否得当对其参数估计的误差大小有非常重要的影响。目前常用的参数估计方法有:极大似然法、双线性回归法、概率权重矩法、Bayes先验分布法、相关系数优化法、秩拟合最优化法以及灰色估计法。对其中的极大似然法、双线性回归法、概率权重矩法、相关系数优化法以及灰色估计法等五种参数估计方法进行的比较研究得出如下结论:1)样本越大,各种参数估计法所得拟合结果就越精确;2)当样本量很小时,除灰色估计法仍有较高精度外,其他几种参数估计方法的拟合度都下降;特别是样本数量小于10时,用灰色估计法所得拟合结果在上述五种参数估计方法中是精度最高的。将二参数威布尔分布(三参数威布尔分布的一种特例)应用到了民用航空使用可靠性数据的参数评估中获得了成功。2010年,上海飞机设计研究所的郭强全面分析了商用飞机故障特点,提出了一种基于