民用飞机共模故障分析方法及工程应用研究

摘要

随着现代飞机系统的日趋复杂，冗余度的增加，部件的独立失效对系统安全事故的影响逐渐减少，而多个部件同时失效对系统安全事故的影响呈增加的趋势。共模故障是各类系统中广泛存在的一种相关失效形式，这种故障形式的存在使得冗余系统的可靠度降低一个、两个甚至更高的数量级，严重影响了冗余系统的安全作用。本文在综合考虑共模故障产生机理的基础上，对共模故障进行了如下研究：
　　 分析了共模故障分析方法在民机安全性分析中的应用时机及共模故障产生的原因，针对共模故障发生的机理不同将其分为共同原因导致的共模故障和因果失效产生的共模故障两大类。
　　 针对民机设计中典型共模故障来源（液压、电源、动力、引气等）进行分析研究，从设计、安装、环境等方面考虑，给出了共同原因导致的共模故障的定性分析方法，对定性分析中不满足独立性要求的冗余单元，在传统可靠性模型的基础上，添加了共模故障的信息，采用扩展的故障树和马尔柯夫分析方法，建立了共模故障模型。最后通过刹车系统控制组件（BSCU）的共模故障分析，验证了所建立模型在工程应用领域的价值。
　　 通过因果失效导致的共模故障的失效机理分析，针对传统模型的信息遗漏问题，以零件强度和环境载荷的特征及其相互关系为背景，全面考虑了系统零件之间的相关性，把零件失效看成独立失效和共模失效相互作用的结果，将冗余系统可靠度重新定义为零件强度最大次序统计量大于载荷的概率，建立了一种与实际更相吻合的可靠性模型，并运用Monte Carlo方法进行了仿真，验证了模型的正确性。