民用飞机共模故障分析方法研究

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1、第26卷第5期2008年10月中国民航大学学报JoURNALOFCI、rILAV队T10NUNIVERSnrY0FCHINAV01．26No．50ctober2008民用飞机共模故障分析方法研究孔凡凡，孙有朝，王伟(南京航空航天大学民航学院．南京210016)摘要：共模故障是一种相依失效事件，该事件的存在增加了复杂系统的联合失效概率．降低了冗余系统的可靠度，给系统设备带来了巨大的安全隐患。论述了共模故障的基本概念，分析了产生共模故障的原因，给出了共模故障定性分析过程，分别提出了基于扩展故障树和马尔柯夫分析的共模

2、故障失效概率计算方法，在安全性分析领域进行了有益的探索。关键词：共模故障；扩展故障树；马尔柯夫分析中图分类号：V263．6文献标识码：A文章组号：100I一5000(2008)05-0049-03ResearchonCommonModeFailureAnalysisMethodforCivilAirplaneKONGFan-fan，SUNYou-chao，WANGWei(CollegeofCivilAviation，NanjingUnivers毋ofAeronauticsandAstronautics，Nanj

3、ing210016，China)Abstract：Commonmodefailure(CMF)isdependentfailureevent．whichincreasesjointfailureprobabilityofcomplexsystemsandreduce@thereliabilityofredundantsystemsSOthatCMFcau@e8hugesecurityriskstothesystems．AccordingtothebasicconceptofCMF，thecausesofCMFa

4、leanalyzedandthequalitativeanalysisprocessisgivenfortheCMF．BasedonextendfaulttreeandMarkovanalysis．theprobabilitycalculationmethodsofCMFareputforward．Keywords：CMF；extendfaulttree；Markovanalysis在民机这样高可靠性要求的系统中，为了提高系统可靠性、安全性，常常设计成冗余结构。然而在实际应用中，常常会出现两个或多个部件由于某种

5、共同的原因而同时故障的情况，即所谓的共因故障(CCF)，当这些故障模式相同时称为共模故障(CMF)，其严重影响了冗余系统的安全作用，可能使系统的可靠性降低几个数量船【“，成为系统失效的主要根源。共模故障广泛存在于复杂系统中，共模故障的产生说明存在一定数量的故障在统计上不是独立的。这种非独立性的存在，增加了复杂系统的联合失效概率，降低了冗余系统的可靠度，给复杂系统设备带来了巨大的安伞隐患。所以对民用飞机设计过程中，要尽量消除共模故障产生的原因，对其进行可靠性分析时要综合考虑共模故障因素产生的影响。欧美发达国家已具

6、有一百余年的民机发展史，在安全性分析、验证方面积累了丰富经验，共模故障分析相对成熟。中国民用飞机安全性工作尚处于起步阶段，对共模故障的研究还在探索之中。本文结合某支线飞机的研制过程，对民用飞机共模故障分析开展了系统深入的研究。1共模故障概念和分类1．1共模故障的概念共模故障的基本定义是：由一个共同的原因引起的多个故障模式相同的失效，且这些多重失效之间没有因果关系121。该定义包含：①相互关联；②系统的失效；③相同的故障模式；④相耦合的失效。1．2共模故障的分类造成共模故障的原因包括工程因素、使用因素和环境因素3

7、个方面，据此将共模故障分为3类，如下所述。1．2．1工程因素引起的共模故障工程因素通常是由于设计人员对将引起故障的收稿日期：2008-05—21；修回日期：2008-06--12基金项目：中国民用航空总局科技基金项目(KXZ0724)作者简介：孔凡凡(1983一)。女。山东威海人，硕士研究生，研究方向为民用飞机可靠性、安全性分析与评估．50中国民航大学学报2008年10月因素缺乏了解，没有采取相应措施而造成的。工程因单内容的详细程度取决于所研究产品的复杂度或应素通常有下面几个方面：用技术的新颖度。1)规范条件不

8、完善或相互冲突的规范及条件。2)设计方面这方面可进一步划分为功能缺陷和设计实现缺陷。功能缺陷是由于对引起故障的原因不了解，而未采取任何措施有关。例如：早期慧星飞机的失事是由于疲劳失效引起的，在当Itq-X寸疲劳失效还不甚了解。设计实现缺陷主要是指，共用设备造成每一通道产生相同的故障模式，相同功能件的密集安装，缺乏隔离措施等。例如：在工作系统及备份系统中使用相同的部件，这样同一失效模式可