飞机机载设备重要度分类方法及分类应用研究

徐平涛

（中航飞机股份有限公司，陕西 西安710089）

1 引言

飞机机载设备的重要度是指机载设备故障对飞机安全、任务完成的影响程度。机载设备的重要度类别对设计、制造、使用、管理、储存和维修方式的确定均具有重要价值，它是进行设计权衡决策、确定可靠性试验项目、生产过程的质量控制、外场维修和制订包装运输、库存保管的技术要求等的重要依据，也是确定机载设备寿命方法的重要依据。在GJB 450A 及GJB 900A 中均提出需进行相关分析工作，确定可靠性关键产品或安全性关键项目的要求，并且明确了识别关键项目和产品的基本原则。本文通过梳理机载设备重要度分类的原则，主要就机载设备重要度分类的具体流程和方法进行了研究。

2 重要度分类方法研究

2.1 重要度分类定义

参照GJB 190—1986 及《可靠性、维修性设计》（飞机设计手册第20 章），根据机载设备特性的重要程度及产品故障对飞行安全、任务完成的影响程度，将机载设备分为A、B、C 三类，即关键机载设备、重要机载设备以及一般机载设备。

A 类机载设备（关键机载设备）：具有关键特性的机载设备，如果发生故障，则直接影响飞行安全。

B 类机载设备（重要机载设备）：具有重要特性的机载设备，如果发生故障，不直接影响飞行安全，却直接影响任务的完成。

C 类机载设备（一般机载设备）：仅有一般特性的机载设备，如果发生故障，不直接影响飞行安全和任务的完成，只增加维修工作量。

2.2 分类的原则

按照《飞机设计手册》中给出的方法，机载设备重要度分类应综合机载设备的故障影响和其可靠性水平的高低进行决断，在设备FMEA（故障模式及影响分析）的基础上，得出其功能故障的影响，根据功能故障对飞机的影响，结合产品的可靠性水平、故障隐蔽性、故障处置的经济性等因素综合确定产品的类别，这里所说的故障是指机载设备由自身原因造成的相关故障；而故障直接影响是指机载设备故障本身引起丧失功能或继发性损伤而直接产生的影响，并非指与其他功能故障综合的影响。但设备可靠性水平的高低无法简单以一个量化指标进行划分，以目前的工业技术水平，一个可靠性指标较高的复杂设备的平均故障间隔时间为几千小时，如果未采取冗余设计方法并配备故障检测手段，对于故障后影响飞行安全的设备来说故障率依然很高，这就给实际设计工作中确定判决条件造成了困难。

为解决此问题，可将可靠性水平高低的判决条件分解为“是否采用冗余设计”和“故障是否非隐蔽故障”两个判决条件，其中设备采用冗余设计可保证设计故障后暂时不影响飞行安全或任务完成，故障为非隐蔽故障可提示飞行人员根据情况及时采取措施、维修人员及时排除故障，从而最终确保飞行安全或任务完成。

由此可得出机载设备重要度分类应遵循以下原则。

当机载设备的功能故障直接影响飞行安全或任务完成时，其类别的确定首先应根据余度设计情况和是否隐蔽功能进行决断，并在此基础上参照工艺性、维修性和使用情况进行权衡。机载设备类别决断图如图1 所示。

当机载设备的功能故障不直接影响飞行安全和任务完成时，则参照工艺性、维修性和使用情况进行权衡；对飞机上多处使用的机载设备进行判断，可能得出不同的重要度类别，选择其中最高的类别作为该机载设备的重要度类别，并需注明该机载设备所属系统和安装部位。

2.3 分类步骤和方法

机载设备重要度分类按下列步骤进行：进行FMEA，确定设备各种故障模式的失效影响；按图1 进行逻辑决断，初步决断出机载设备的重要度类别；综合考虑产品的工艺性、维修性和使用情况进行补充分析；根据分类决断表确定机载设备类别。

图1 机载设备类别决断图

在以上分析的基础上，最终确定机载设备的重要度，另外，还需综合考虑设备制造成品、维修性和使用频率等因素，因此无论系统是否有余度设计，如果机载设备符合下列一种情况或多种情况，则在机载设备类别决断图逻辑决断结果的基础上应适当提高类别：工艺性——工艺复杂，价格昂贵；维修性——维修工时多，且费用高；使用情况——机载设备或类似机载设备在寿命期内多次发生过功能故障，且机载设备装机后又经常处于使用状态。

2.4 分类方法要点

应重点考察机载设备可能产生最严重故障后果的故障模式，以此为出发点向下进行逻辑决断。

在分析“是否影响飞行安全”时，可先不考虑机载设备是否属于余度系统，而简单地认为机载设备是无余度的。这样处理可避免对属于余度系统的机载设备轻易地做出降低类别的结论。

所谓隐蔽故障，是指机载设备故障对于履行正常职责的空勤组来说是不容易察觉的，存在下列情况之一时，即认为有隐蔽功能：机载设备在正常使用情况下处于工作状态，但是当其发生故障停止工作时，对空勤组无指示（没有迹象显示）；机载设备在正常情况下不工作，而在需要使用时，空勤组无法了解它是否良好。

3 重要度分类应用研究

机载设备的重要度类别对设备全寿命周期内的设计、制造、使用维护等各方面工作的确定均具有重要的指导意义。由于重要产品一旦发生故障，则会严重影响其安全性、可用性、任务成功或产生较大的经济损失，因此，在设备寿命周期各阶段应重点关注和控制，以期作为进行设计权衡决策、确定各类研制和鉴定试验项目、制订生产质量控制措施和确定外场维护周期等的重要依据。

3.1 设计阶段

重要度分类可支持进行设计决策权衡，比如在进行关键、重要设备的设计时一般应考虑更大的设计裕度和更高的加工质量要求，开展更加深入的仿真分析工作，进行供应商选择时选择技术水平更高的承制单位等，而对于重要度为一般的设备，则可以适当放宽设计要求。

进行可靠性分配时，由于重要度高的设备的故障会影响人身安全或任务的完成，因此，对于重要度高的产品，应分配较高的可靠性指标。

在确定试验验证项目时，考虑验证项目费效比的情况下，试验项目规划对于关键、重要设备应该有所偏重。对于关键、重要设备应规划更加完整的试验项目和更加严格的试验要求，比如关键、重要设备应该开展可靠性鉴定试验和软件鉴定测评，而对于重要度为一般的设备，可仅开展可靠性分析评估和软件内部测试。

3.2 生产阶段

设备的功能性指标、可靠性水平与生产质量也有密切的联系，为确保关键重要设备满足设计要求，应有针对性地制订更加科学、严密的工艺制造方法和更加严格的检验标准。

3.3 使用维护阶段

在确定预防性维护工作时，应针对重要度高的设备制订更加深入和频率更高的维护检查工作。

在开展寿命管理工作时，对于重要的损耗类机载设备，应纳入有寿机件范围中进行管理，对于重要度为一般的设备，由于其故障后不会影响飞行安全和任务完成，仅是增加额外的维修工作量，可以通过监控维修的方式，不作为有寿件管理，在设备故障后再进行维修、更换或报废。

4 结束语

本文基于相关国军标的要求，结合工程实际经验详细论述了军用飞机机载设备重要度分类原则和方法，具有很高的可操作性，能够指导专业设计人员直接依此对机载设备进行重要度分类。但机载设备的重要度分类不是固定的，还应考虑随着产品工艺水平和维修水平的提高做出相应调整。一般来说，工程研制阶段由于工艺尚不成熟，使用维修人员对产品的使用和维修不够熟练，此时，可根据文中方法进行决断。在生产和使用阶段由于工艺水平成熟，使用维修水平提高时，某些产品的重要度类别可以适当降低。