可靠性分析在飛機(jī)周期性維修中的應(yīng)用

丁昌昆

摘要：飛機(jī)部附件維修的時(shí)間間隔是按照飛機(jī)使用中的安全性要求和可靠性要求來(lái)確定故障率，根據(jù)故障率形成的規(guī)律和故障率對(duì)飛機(jī)安全性的影響來(lái)確定部附件定期維修的間隔時(shí)間。合理的維修間隔可以保證飛機(jī)的安全性和降低維修成本。

關(guān)鍵詞：周期性維修;可靠度;故障率

1? 飛機(jī)部附件的周期性維修

飛機(jī)各系統(tǒng)和飛機(jī)各部附件在經(jīng)過(guò)一段時(shí)間的飛行之后，可能發(fā)生磨損、松動(dòng)、潤(rùn)滑不良、斷裂和腐蝕等現(xiàn)象。這些現(xiàn)象直接影響飛機(jī)的飛行安全性和直接影響飛機(jī)系統(tǒng)和部附件的正常功能。這就需要進(jìn)行定期檢查和定期維修來(lái)恢復(fù)其功能，保證飛機(jī)安全性。這種每隔一定的時(shí)間間隔就安排一次檢查和維修來(lái)排除可能存在的故障和缺陷，使飛機(jī)能夠安全可靠地完成下一個(gè)維修時(shí)間間隔內(nèi)的飛行任務(wù)，這樣的維修安排就是周期性維修。

2? 飛機(jī)部附件的分類

根據(jù)飛機(jī)部附件使用壽命情況可以將飛機(jī)部附件分為壽控件和非壽控件。

壽控件是指飛機(jī)部附件的使用壽命是從其交付用戶的時(shí)間為參考點(diǎn)起算的。常用日歷時(shí)間表示，飛機(jī)部附件出現(xiàn)故障或失效是與飛機(jī)部附件的時(shí)間成正相關(guān)的。

非壽控件是指只有把飛機(jī)部附件安裝到飛機(jī)上投入使用時(shí)才能開(kāi)始對(duì)飛機(jī)部附件使用壽命的計(jì)算。常用飛行循環(huán)次數(shù)，即飛機(jī)部附件出現(xiàn)故障是與飛機(jī)起降循環(huán)次數(shù)正相關(guān)的;飛行小時(shí)數(shù)，即飛機(jī)部附件出現(xiàn)故障是與飛機(jī)飛行小時(shí)數(shù)正相關(guān)的。

一般情況下，在確定飛機(jī)部附件的維修間隔的時(shí)候，既要考慮部附件生產(chǎn)時(shí)間的影響，又要考慮實(shí)際使用循環(huán)次數(shù)或飛行小時(shí)數(shù)的影響。且以生產(chǎn)時(shí)間和使用循環(huán)次數(shù)中先到時(shí)間作為維修間隔時(shí)間。

3? 飛機(jī)部附件的可靠度與故障率

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

上式的含義是表示飛機(jī)部附件的可靠壽命至少要比使用時(shí)間t長(zhǎng)的概率。

對(duì)于還沒(méi)有使用的飛機(jī)部附件應(yīng)該是完全可靠的，R（0）=1;對(duì)于飛機(jī)部附件使用到最后都會(huì)損壞，R（∞）=0。顯然，0≤R（t）≤1。

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

故障率，記為λ（t），是指飛機(jī)部附件在時(shí)刻t是能夠使用的，當(dāng)Δt趨于0時(shí)，在時(shí)間（t，t+Δt）內(nèi)出現(xiàn)故障的條件概率與區(qū)間長(zhǎng)度Δt之比的極限。

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

4? 飛機(jī)部附件的故障規(guī)律

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

①飛機(jī)部附件在剛投入使用的時(shí)候，由于設(shè)計(jì)、制造和材質(zhì)上的缺陷甚至是操作人員的操作不熟練等導(dǎo)致了故障率較高。早期故障期的故障主要發(fā)生在飛機(jī)部附件使用的早期時(shí)段、飛機(jī)部附件進(jìn)行大修之后的使用初期時(shí)段。這個(gè)時(shí)期不適于定期維修策略。

②偶然故障期的故障主要是飛機(jī)系統(tǒng)、設(shè)備和飛機(jī)零部件的某些無(wú)法預(yù)測(cè)的缺陷所導(dǎo)致的。這一時(shí)期是飛機(jī)設(shè)備的最佳工作期，無(wú)法采用定期換新的維修方法來(lái)預(yù)防故障發(fā)生。這一時(shí)期的故障率是一個(gè)常數(shù)，因此，采用定期換新的維修方法無(wú)效果無(wú)法降低故障率。

③耗損故障期的故障主要是飛機(jī)設(shè)備的大部分零部件都出現(xiàn)了集中損耗而導(dǎo)致的。這一時(shí)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(duì)于有影響飛機(jī)安全性故障后果的維修項(xiàng)目，要求這些維修項(xiàng)目在定期維修間隔期間發(fā)生故障的概率基本上是零。即，在一個(gè)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(shí)間稱為安全壽命。通常只有在飛機(jī)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(jī)部附件規(guī)定安全壽命。安全壽命是根據(jù)試驗(yàn)壽命數(shù)據(jù)所確定的平均壽命再除以分散系數(shù)得到的，即■其中，Tc為維修間隔周期;t為一飛機(jī)部附件的平均試驗(yàn)壽命;nf為分散系數(shù)，通常取nf=1.5～2，甚至達(dá)到4～6。

通常情況下，維修間隔時(shí)間比其平均試驗(yàn)壽命要小很多。飛機(jī)部附件在維修間隔期內(nèi)不會(huì)發(fā)生故障，飛機(jī)部附件一旦達(dá)到規(guī)定的維修間隔時(shí)間就需要進(jìn)行拆修或者是報(bào)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(cè)出飛機(jī)部附件的潛在故障，以達(dá)到預(yù)防飛機(jī)功能故障的出現(xiàn)，或者是將飛機(jī)部附件故障發(fā)生的概率控制在可接受的水平之內(nèi)，以保證飛機(jī)的安全性。視情維修的間隔期Tc必須小于由飛機(jī)部附件潛在故障發(fā)展到飛機(jī)功能故障的時(shí)間T，即Tc<T。通常情況下，Tc為T的幾分之一，也就是在T內(nèi)做幾次檢測(cè)，以防漏檢。

一般來(lái)說(shuō)，飛機(jī)部附件的故障影響飛機(jī)安全性時(shí)，在T內(nèi)要做不少于3次檢測(cè)，即n？叟3，視情維修間隔期不得大于T/3。

6? 總結(jié)

可見(jiàn)，飛機(jī)部附件維修的時(shí)間間隔是根據(jù)飛機(jī)使用中的安全性要求和可靠性要求來(lái)確定故障率，根據(jù)故障率形成規(guī)律和故障率對(duì)飛機(jī)安全性影響來(lái)確定部附件定期維修的時(shí)間間隔。維修時(shí)間間隔過(guò)大對(duì)飛機(jī)的安全性和可靠性構(gòu)成威脅，維修時(shí)間間隔過(guò)小，頻繁維修檢查又會(huì)增加飛機(jī)維修成本，甚至導(dǎo)致維修停機(jī)引起損失。所以，合理的維修間隔可以保證飛機(jī)的安全性和降低維修成本。

參考文獻(xiàn)：

[1]左洪福，等.航空維修工程學(xué)[M].北京：科學(xué)出版社，2016.

[2]吳興旺.飛機(jī)部件可靠性分析方法的研究及應(yīng)用[D].南京航空航天大學(xué)碩士學(xué)位論文，2004.

[3]莫布雷.以可靠性為中心的維修[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，1995.