某机载导弹电源组件点火控制功能FTA分析

高飞　刘俊学　安德宇

摘 要：简要介绍故障树分析方法，分析某机载导弹电源组件在点火控制功能中的危险因素，绘制点火控制功能框图，以电源组件意外输出点火信号为顶事件，建立故障树模型，求出相应的最小割集，得到某机载导弹电源组件意外输出点火信号的原因或原因组合，并进行了重要度定性分析，对提高点火控制功能的安全性，提出了可行性建议，为后续空空导弹的安全性设计提供了理论依据。

关键词：机载导弹；电源组件；点火控制；故障树

1 概述

电源组件是机载导弹的重要组成部分，为导弹提供工作所需的电源，并完成相应的电源输出状态检测、弹架电源转换等功能，是导弹能够正常工作的保障。隨着导弹的不断发展及相关国军标对接口和安全性的要求，对电源组件用电的要求也越来越高，除了正常的供电功能，电源组件还需要承担电池点火控制、发动机点火控制和机载电源品质处理等功能[1]、[2]。其中，发动机点火控制功能对导弹的安全性影响非常大，一旦发生发动机意外点火事故，会造成载机和人员的重大伤害，后果不堪设想。

本文旨在采用故障树分析法（Fault Tree Analysis，简称FTA）对某机载导弹电源组件点火控制功能的安全性进行分析，以电源组件意外输出点火信号为顶事件，建立故障树模型，确定造成电源组件意外输出点火信号顶事件的所有底事件和最小割集，得到某机载导弹电源组件意外输出点火信号的原因或原因组合，并进行重要度定性分析，为后续型号导弹电源组件安全性设计提供参考。

2 故障树分析法

故障树分析是通过对可能造成产品故障的硬件、软件、环境等因素进行分析，找出故障原因的各种可能组合方式和其发生概率的一种分析技术。它具有很好的灵活性，可以根据图形演绎的方法清晰地分析出系统的各种故障状态，也可以围绕某些特定的故障做层层深入的分析[3]。

在使用故障树分析法的时候，故障树模型以系统最不希望的事件为顶事件，以可能引发顶事件的其他事件作为中间事件和底事件。故障树的建立步骤主要分为以下四步：a.确定顶事件，是指确定要分析的对象事件，一般情况下，我们将频繁发生的故障或比较危险的事件作为顶事件。b.分析顶事件，分析与顶事件有关的全部原因，所有原因均为顶事件的输入事件。c.分析输入事件，若此事件还能继续分解，就把它作为下一级的输出事件。d.依照上面的步骤，层层向下分解，直至所有的输入事件不能再分解[3]。

在产品设计阶段，故障树分析可帮助判明潜在的系统故障模式和灾难性危险因素，发现可靠性和安全性薄弱环节，以便改进设计。在生产、使用阶段，故障树分析可帮助故障诊断，改进使用维修方案。故障树分析也是事故调查的一种有效手段。

3 电源组件点火控制故障树模型的建立

在建立故障树的过程中，要严格定义故障事件。首先选好顶事件，从上到下逐级建树。顶事件是指系统最不希望发生的故障事件，一般是在初步故障分析的基础上，找出系统可能发生的所有故障状态[4]。

机载导弹系统结构复杂，本文建立故障树的基本假设为，不考虑电磁环境，不考虑接线及接插件故障，各单元按照预定功能可靠作用。

在全面了解某机载导弹电源组件工作原理的基础上对系统进行结构分解，根据电源组件点火逻辑时序，划分基本功能单元。按基本功能单元及信息流的顺序传递关系，建立电源组件输出点火控制信号功能框图，如图1所示。

根据图1，依据逻辑关系，各层级按照自身故障满足输出条件和由于下级原因满足输出条件，逐级建立故障树。故障树如图2所示。

故障树定性分析：

故障树定性分析主要是研究故障树中所有导致顶事件发生的最小割集。根据上述建立的故障树，暂不考虑时序逻辑关系，采用下行法（Fussell法）求故障树最小割集：

根据以上分析可知：

（1）电源组件防止发动机意外点火事件发生的设计余度为2。

（2）故障树分析得出的3个最小割集中，两个均含有事件X6

（电源2），因此控制电源2的输出，可以有效防止故障发生。

（3）在X6（电源2）存在条件下，X8（控制开关2故障）会导致顶事件发生，因此控制开关2的故障对顶事件影响较大，需进行严格控制，并对其状态进行有效测试，以减小故障概率。

4 结束语

故障树分析可根据各层事件（顶事件、中间事件、底事件）之间的内在关联，通过与、或、非等逻辑运算关系关联各层事件，绘制出树状的网络图，即构建故障树模型。利用故障树模型，分步演绎，找到所对应的系统的最底层故障。通过对系统作定性分析或定量分析，有条理地表达出系统在实际应用的过程中各个中间事件的互相影响[4]，找出造成系统故障的各种硬件、软件、环境和人为等方面因素。

本文采用故障树分析法，对某机载导弹电源组件中发动机点火控制功能进行分析，以电源组件意外输出点火信号为顶事件，建立了故障树模型。通过故障树分析可知，电源组件防止发动机意外点火事件发生的设计余度为2，比较安全；电源2因素在2个割集中均存在，因此，监测或控制电源输出，可以有效防止故障发生；在电源2输出正常的情况下，控制开关2故障会直接导致故障发生，加强对控制开关2的质量控制和状态监测，可有效减小故障发生的概率。

参考文献

[1]赵涛，张春晓.空空导弹电源组件的现状与未来[J].科技信息，2011（16）：376-377.

[2]张春晓，刘仕伟.导弹电源组件设计及发展趋势[J].电源技术，2010（7）：746-747.

[3]陈帅.故障树分析法在某型飞机DPC模块故障诊断中的应用[J].大众科技，2015，17（187）：12-15.

[4]曹明，刘亚斌.故障树分析法在某型号导引头故障诊断中的应用[J].电子设计工程，2016，24（11）：118-119.

作者简介：高飞（1985-），女，汉族，吉林公主岭，硕士研究生，工程师，研究方向：安全性技术。