飞机故障诊断

飞机故障诊断飞机故障诊断第1页第一章故障特征与故障过程模型故障及其分类故障过程模型与故障物理应用飞机故障诊断第2页第一节故障及其分类飞机故障对飞行安全影响故障及其分类飞机故障诊断第3页飞机故障对飞行安全影响因为设计、制造、使用、维修及管理等原因引发设备或机件故障，造成飞行事故时有发生。

故障（包含人为差错）是产生飞行事故主要原因！机务人员所做每一项工作，从日常保养到预防维修，无不以确保飞行安全、不出或少出故障为其目标。一、可靠性与安全性飞机故障诊断第4页二、民航客机事故原因分析设计和维修方案不合理片面地追求较高静强度和刚度，忽略了材料耐腐蚀及抗疲劳特征。——伊尔-18机翼上翼面B94铆钉大量出现断头现象系统和接头配件设计过分强调标准化，忽略了一些防人为差错细节办法。——因为Ⅲ7、Ⅲ8插头错接而造成一架TU-154飞机空中解体修理方案不合理——1985年，日本航空企业一架B747客机空中发生故障，造成机组和乘客无一生还。飞机故障诊断第5页二、民航客机事故原因分析人为原因统计民航1950年以来有确切资料120起事故中，因人为差错造成事故占79%，机械装备故障造成事故占13.4%，环境和其它原因造成事故占7.6%。假如设计上没有采取可靠防人为差错办法，在使用或维修中又没有严格按操作规程进行操作，则很轻易造成飞机故障，乃至严重事故。飞行人员心理素质人为有意破坏飞机故障诊断第6页二、民航客机事故原因分析人为原因统计民航1950年以来有确切资料120起事故中，因人为差错造成事故占79%，机械装备故障造成事故占13.4%，环境和其它原因造成事故占7.6%。假如设计上没有采取可靠防人为差错办法，在使用或维修中又没有严格按操作规程进行操作，则很轻易造成飞机故障，乃至严重事故。飞行人员心理素质人为有意破坏飞机故障诊断第7页事

故

统

计

图飞机故障诊断第8页二、民航客机事故原因分析环境原因飞机结构疲劳损伤飞机结构腐蚀损伤飞机故障诊断第9页三、故障诊疗学大家逐步地把注意力集中到对故障原因及后果分析上，研究降低故障、减轻故障后果方法，以确保飞机安全性为宗旨，并将其贯通于飞机设计、制造、使用、维修，直到退伍全过程。理论基础：可靠性、维修性、系统工程等新兴学科。工具检测技术发展；检测伎俩提升；计算机功效开发与利用。飞机故障诊断第10页故障及其分类故障是指产品丧失了要求功效，或产品一个或几个性能指标超出了要求范围。故障与正常界限确实定，可能随使用范围、分析层次等有所不一样。——故障判据一、故障定义飞机故障诊断第11页故障及其分类按其对功效影响分类功效故障：指被考查对象不能到达要求性能指标（针对某一功效）。它有两个方面含义。潜在故障：是一个预示功效故障即将发生能够判别实际状态或事件。二、故障分类飞机故障诊断第12页故障及其分类按其后果分类安全性后果故障：故障会引发对使用安全性直接不利影响。（1.

预防维修；2.

改进设计）使用性后果故障：故障对使用能力有直接不利影响。（预防维修费用

间接经济损失+直接维修费用）二、故障分类飞机故障诊断第13页故障及其分类按其后果分类非使用性后果故障：故障对安全性及使用性均没有直接不利影响。（预防维修费用

直接修理费用）隐患性后果故障：这类故障若不及时发觉并排除，可能会造成系统多重故障，甚至发生安全性后果。（预定维修）二、故障分类飞机故障诊断第14页故障及其分类按其产生原因及故障特征分类早期故障偶然故障耗损故障二、故障分类飞机故障诊断第15页第二节故障过程模型与故障物理应用故障模式与故障机理故障过程模型故障物理应用飞机故障诊断第16页故障模式与故障机理故障模式或故障类型是故障发生时详细表现形式。一个功效故障往往是由各种故障模式中一个或数种造成。对于系统功效故障而言，确定了故障模式，并不等于找到了故障部位。一个故障特征可能为几个模式所共有，而同一故障模式可能有多个故障特征。同一零部件能够同时存在几个故障模式。（发生频率和频率比）一、故障模式飞机故障诊断第17页故障模式与故障机理故障机理是故障内因，故障特征是故障现象，而环境应力条件是故障外因。故障机理和故障模式是依不一样对象来要求各自特定分类。（疲劳断裂现象）相关产品故障机理、故障模式及其相互关系，必须依据实际情况详细分析，不能一概而论。二、故障机理飞机故障诊断第18页故障模式与故障机理“SCWIFT”分类蠕变或应力断裂（S）腐蚀（C）磨损（W）冲击断裂（I）疲劳（F）热（T）二、故障机理飞机故障诊断第19页故障过程模型当施加在元件、材料上应力超出其耐受能力（即强度）时，故障便发生。应力–强度模型是一个材料力学模型。“应力”应了解为由环境、工作条件等退化诱因所引发系统内部能量积蓄。“强度”应了解为材料、元件或系统抗故障能力。若掌握了应力和强度概率分布规律，则依据应力与强度分布密度曲线交叠个别面积可求出产品故障概率。一、应力-强度模型飞机故障诊断第20页21图1.2-1应力强度模型飞机故障诊断第21页故障过程模型利用应力–强度模型能够分析故障机理并可提出提升产品可靠性方法。通常，材料强度、静载荷和结构几何尺寸均服从正态分布。应力作为载荷和结构几何参数函数，也能够做正态分布假设。当应力与强度二者分布没有重合区域时，故障不发生。当密度曲线下出现重合个别（t=t2），则表示会发生故障，且重合个别面积代表了发生故障概率大小。一、应力-强度模型飞机故障诊断第22页23故障过程模型——强度分布均值

——标准差

——分布密度

——应力分布均值

——标准差

——分布密度安全余量Sm：应力偏差度Lr：（1.2-1）估算产品可靠度飞机故障诊断第23页24故障过程模型令L为应力随机变量，S为强度随机变量，引入随机变量Z，即Z=S-L

Z密度函数为（1.2-2）

——随机变量Z均值，

——随机变量Z标准差，估算产品可靠度飞机故障诊断第24页25故障过程模型结构发生强度不足故障条件是Z≤0。故结构发生静强度破坏概率（即故障密度）为引入新变量u，，则服从标准正态分布，得到由（1.2-1）式可知，代入上式求得（1.2-3）估算产品可靠度飞机故障诊断第25页故障过程模型σS、σL均很小，可靠性↑↑（图1.2-2(a)）σS较大，σL较小，可靠性↓（图1.2-2(b)）经过质量控制，降低强度分布标准差；高应力筛选法，剔除强度低产品（图1.2-3）。σS较小，σL较大可靠性↓↓（图1.2-2(c)）限制使用条件和环境影响；重新设计。一、利用应力-强度模型分析故障机理与提升可靠度方法（图1.2-2）飞机故障诊断第26页27图1.2-2应力、强度分布对可靠性影响飞机故障诊断第27页28图1.2-3高应力筛选后应力、强度分布飞机故障诊断第28页故障过程模型假如产品故障是因为产品内部某种物理、化学反应连续进行，直到它一些参数改变超出了一定临界值，产品丧失要求功效或性能，这种故障就能够用反应论模型来描述。产品从正常状态进入退化状态过程中，存在着能量势垒（激活能ΔE），跨越ΔE所必须能量是由环境（应力）提供，只有当外部环境提供能量超出此ΔE，才有可能发生该种状态反应（图1.2-4）。二、反应论模型飞机故障诊断第29页30图1.2-4激活能及退化反应飞机故障诊断第30页31故障过程模型通常退化反应，在到达最终退化状态前要跨越几个能量势垒，发生几个不一样故障机理反应。串连式反应过程（1.2-4）总反应速度主要取决于反应最慢那个过程速度。并联式反应（1.2-5）总反应速度主要取决于反应最快过程速度。二、反应论模型飞机故障诊断第31页32故障过程模型认为产品或机件故障（或破坏）是从缺点最大因而也是最微弱部位产生（图1.2-5）。利用最弱环模型确定材料或元件故障率：设材料或元件有n个相互独立故障机理，而其中任何一个故障机理都可能造成材料或元件故障，则材料或元件故障可用各机理故障率之和来表示，即

（1.2-6）最弱环模型与应力-强度模型含有一定区分和联络。三、最弱环模型（串连模型）飞机故障诊断第32页33图1.2-5最弱环模型示意图飞机故障诊断第33页故障过程模型假如环境屡次重复作用在产品上，每次均对产品产生一定量损伤，当这些损伤累积起来超出某一临界值时，产品就会发生故障。应用累积损伤模型分析产品故障，估算产品寿命时，通常假定基于同一故障机理。四、累积损伤模型飞机故障诊断第34页故障物理应用安-24飞机服役多年后，在机翼油箱上壁板