民用飞机安全性统计容差分析研究

-精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 1 民用飞机安全性统计容差分析研究 【摘 要】失效状态影响及发生 概率的安全性容差设计，是民用飞机适 航规章中关于安全性定量分析的重要内 容，也是航空器设计制造商和适航当局 十分关心的问题，对于保障民用飞机的 安全与研制保障等级起到了重要作用。 本文基于数理统计的分析方法，对失效 状态的安全性容差上限估计进行了分析 和研究，并与系统设计的原则与方法相 结合，提出了一种容差系数的计算方法， 来辅助与指导民用飞机安全性设计工作。 中国论文网 /8/view-12928080.htm 【关键词】民用飞机；安全性设 计；容差设计；数理统计 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 2 0 背景 在民用飞机适航规章 AC25.1309- 1A 及 Asenal 版中，分别对失效条件影 响和概率的关系进行了描述，可总结得 出图 1 所示的失效条件影响极其发生概 率的关系图，倾斜粗线表示容差带。而 AC25.1309 及其 Asenal 版中仅对容差带 的存在及其性质做了定性说明，并没有 针对容差带的具体限定值给出详细的说 明和定量解释，另一方面，容差带的内 涵是明确的，即根据系统设计和架构， 以及分析方法的保守性程度判定是否允 许大于 1 的故障条件发生概率系数。 例如，对于某一个 I 类失效状态， 理论上，我们规定其发生的概率应该小 于 1E-9，但由于针对一些系统和设备所 进行的系统安全性分析过程所使用的各 种资源的复杂性的不同，以及从系统设 计和架构的成熟性考虑，导致所进行的 相应系统安全性分析方法的保守程度各 不相同，因此其实际算得的概率值可能 会在 1E-9 附近波动，结果导致如图 1 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 3 所示的容差带。然而，这个实际算得的 概率值在什么范围内才是合理并可以接 受的，则需要根据具体的实际情况才能 确定容差带的边界值。据此，本文采用 了数理统计的分析方法，针对民用飞机 设计中系统安全性评估过程实际使用的 该容差带边界值进行讨论，估算和确定。 1 分析方法及过程 下面采用数理统计中的区间估计 方法来对图 1 中的容差带的边界值进行 估算。区间估计是参数估计的一种形式， 通过抽取总体中的样本，在一定的置信 度与精确度的要求下，通过构造出适当 的区间，来作为总体的分布参数的真实 值所在范围的区间的估计。我们将对同 类型同故障等级的失效模式计算其区间 的上界。 例如，某飞机防冰系统 III 类故 障通过故障树分析 FTA 计算出的概率 如表 1： 根据防冰系统的类型和统计样本 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 4 量的分析结果，假定防冰系统故障概率 服从 t 分布，图 1 中的偏差值的确定问 题就可以转化为求总体均值在一定置信 度下的置信区间。由于总体方差未知， 故采用样本方差作为其无偏估计，t 有： 由于故障的发生概率越小越好， 因此在此只需求出置信区间的上限 U 即 可，即有 95%的把握断言，防冰系统 III 类故障的失效率小于 1.03E-5，由此 可得其容差系数为 1.03。 通过以上的分析结果及工程经验 的保守考虑，可将图 1 中的容差系数定 位 1.2。对于那些不存在失效率超标的 系统，可以说其容差的最小上限应该是 1，对这些系统而言，容差系数 1.2 已经 覆盖了其容差系数 1。 2 使用范围及原则 该容差系统估算值，可以作为民 用飞机系统安全性评估 SSA 的支持。 作为一个参照值，对系数大于 1 的结果 进行判定，在判定时还需经过评审系统 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 5 设计和架构，以及考虑系统安全性分析 方法的保守性等，重要基于以下原则： 1）基于系统设计和架构的成熟 度； 2）系统安全性评估方法的保守 程度； 3）全机所有 I 类失效状态的各 平均飞行小时的发生概率的总和应小于 1E-7。 3 总结 本文基于数理统计的方法，对于 民用飞机适航规章 AC25.1