可靠性分析在飞机周期性维修中的应用

丁昌昆

摘要：飞机部附件维修的时间间隔是按照飞机使用中的安全性要求和可靠性要求来确定故障率，根据故障率形成的规律和故障率对飞机安全性的影响来确定部附件定期维修的间隔时间。合理的维修间隔可以保证飞机的安全性和降低维修成本。

关键词：周期性维修;可靠度;故障率

1  飞机部附件的周期性维修

飞机各系统和飞机各部附件在经过一段时间的飞行之后，可能发生磨损、松动、润滑不良、断裂和腐蚀等现象。这些现象直接影响飞机的飞行安全性和直接影响飞机系统和部附件的正常功能。这就需要进行定期检查和定期维修来恢复其功能，保证飞机安全性。这种每隔一定的时间间隔就安排一次检查和维修来排除可能存在的故障和缺陷，使飞机能够安全可靠地完成下一个维修时间间隔内的飞行任务，这样的维修安排就是周期性维修。

2  飞机部附件的分类

根据飞机部附件使用寿命情况可以将飞机部附件分为寿控件和非寿控件。

寿控件是指飞机部附件的使用寿命是从其交付用户的时间为参考点起算的。常用日历时间表示，飞机部附件出现故障或失效是与飞机部附件的时间成正相关的。

非寿控件是指只有把飞机部附件安装到飞机上投入使用时才能开始对飞机部附件使用寿命的计算。常用飞行循环次数，即飞机部附件出现故障是与飞机起降循环次数正相关的;飞行小时数，即飞机部附件出现故障是与飞机飞行小时数正相关的。

一般情况下，在确定飞机部附件的维修间隔的时候，既要考虑部附件生产时间的影响，又要考虑实际使用循环次数或飞行小时数的影响。且以生产时间和使用循环次数中先到时间作为维修间隔时间。

3  飞机部附件的可靠度与故障率

可靠度，记为R（t），是指飞机部附件在一定环境条件下和在特定的时期内，能够正常使用的概率。既然，可靠度是在特定的时期内的概率，其是时间的函数。那么，对于相同的飞机部附件，在不同的时间区间内可靠度是不同的。如果用T表示飞机部附件的使用寿命，其是一个随机变量;用t表示飞机部附件的使用时间;用f（t）表示寿命分布的概率密度函数;用p表示飞机部附件能够正常使用的概率。则：

上式的含义是表示飞机部附件的可靠寿命至少要比使用时间t长的概率。

对于还没有使用的飞机部附件应该是完全可靠的，R（0）=1;对于飞机部附件使用到最后都会损坏，R（∞）=0。显然，0≤R（t）≤1。

累积故障概率，记为F（t），是指飞机部附件在一定环境条件下和在特定的时期内失效的概率。飞机部附件只可能是失效或者没有失效，R（t）+F（t）=1。

故障率，记为λ（t），是指飞机部附件在时刻t是能够使用的，当Δt趋于0时，在时间（t，t+Δt）内出现故障的条件概率与区间长度Δt之比的极限。

如果给定了飞机部附件可靠度的时间Tr，也就是飞机部附件可靠寿命为Tr，则R（Tr）=r，r为飞机部附件的可靠度。

4  飞机部附件的故障规律

飞机部附件的故障率是随使用时间的变化而变化的。一般情况下，可把飞机部附件的故障率变化分为三个阶段：早期故障期、偶发故障期和耗损故障期。

①飞机部附件在刚投入使用的时候，由于设计、制造和材质上的缺陷甚至是操作人员的操作不熟练等导致了故障率较高。早期故障期的故障主要发生在飞机部附件使用的早期时段、飞机部附件进行大修之后的使用初期时段。这个时期不適于定期维修策略。

②偶然故障期的故障主要是飞机系统、设备和飞机零部件的某些无法预测的缺陷所导致的。这一时期是飞机设备的最佳工作期，无法采用定期换新的维修方法来预防故障发生。这一时期的故障率是一个常数，因此，采用定期换新的维修方法无效果无法降低故障率。

③耗损故障期的故障主要是飞机设备的大部分零部件都出现了集中损耗而导致的。这一时期采取定期换新的方法是可以降低故障率的。

5  几种典型故障率维修间隔的确定

5.1 故障率基本为零的维修间隔

对于有影响飞机安全性故障后果的维修项目，要求这些维修项目在定期维修间隔期间发生故障的概率基本上是零。即，在一个维修间隔期间的可靠度几乎是百分之百，常常把这样的定期维修间隔时间称为安全寿命。通常只有在飞机部附件有安全性故障而且又不能够很好地定义潜在故障的情况下才给飞机部附件规定安全寿命。安全寿命是根据试验寿命数据所确定的平均寿命再除以分散系数得到的，即■其中，Tc为维修间隔周期;t为一飞机部附件的平均试验寿命;nf为分散系数，通常取nf=1.5～2，甚至达到4～6。

通常情况下，维修间隔时间比其平均试验寿命要小很多。飞机部附件在维修间隔期内不会发生故障，飞机部附件一旦达到规定的维修间隔时间就需要进行拆修或者是报废处理。

5.2 潜在故障概率确定的维修间隔

视情维修的目的是检测出飞机部附件的潜在故障，以达到预防飞机功能故障的出现，或者是将飞机部附件故障发生的概率控制在可接受的水平之内，以保证飞机的安全性。视情维修的间隔期Tc必须小于由飞机部附件潜在故障发展到飞机功能故障的时间T，即Tc<T。通常情况下，Tc为T的几分之一，也就是在T内做几次检测，以防漏检。

一般来说，飞机部附件的故障影响飞机安全性时，在T内要做不少于3次检测，即n？叟3，视情维修间隔期不得大于T/3。

6  总结

可见，飞机部附件维修的时间间隔是根据飞机使用中的安全性要求和可靠性要求来确定故障率，根据故障率形成规律和故障率对飞机安全性影响来确定部附件定期维修的时间间隔。维修时间间隔过大对飞机的安全性和可靠性构成威胁，维修时间间隔过小，频繁维修检查又会增加飞机维修成本，甚至导致维修停机引起损失。所以，合理的维修间隔可以保证飞机的安全性和降低维修成本。

参考文献：

[1]左洪福，等.航空维修工程学[M].北京：科学出版社，2016.

[2]吴兴旺.飞机部件可靠性分析方法的研究及应用[D].南京航空航天大学硕士学位论文，2004.

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