● 摘要
飞机电液动力与作动系统是关系飞行安全最重要的机载子系统,其可靠性对于飞机的可靠性及安全性来说至关重要,一旦出现故障,轻则导致任务失败,重则导致机毁人亡。为了提高电液动力与作动系统的可靠性,目前大型飞机在能源动力、飞控计算机及作动系统配置中广泛采用硬件冗余、非相似余度技术及容错重构技术,这使得飞机电液动力与作动系统变得更为复杂,传统的可靠性建模和评价方法已经不能准确、高效、自动地实现其可靠性分析,而无论是新型号中电液动力与作动系统体系结构设计,还是已有机型的可靠性优化,都迫切需要提供电液动力与作动系统可靠性建模及评价方面的理论依据和技术方法。基于以上问题及需求,本文以先进飞机电液动力与作动系统为研究对象,开展可靠性建模与评价方法研究,主要完成以下研究工作:
对系统结构、原理的深入研究是可靠性分析的基础,首先分析了先进飞机电液动力与作动系统的结构组成及余度配置情况,以及典型作动器结构及工作原理,采用元件应力分析法及应力强度干涉法等对系统关键部件进行可靠性建模,求解关键部件可靠性指标。
针对液电混合作动系统动态性能变化及对可靠性的影响,对系统中影响性能的关键参数进行分析,建立参数漂移模型,并提出作动系统性能可靠性模型和解算方法。采用控制系统和可靠性联合仿真技术,得到集成系统功能和性能的综合可靠性建模结果,从而更加精确地反映系统可靠性变化过程。
分析非相似电液动力与作动子系统切换逻辑、故障机理及状态变迁关系,采用广义随机Petri网对系统模型进行描述,对系统动态可靠性进行建模分析,将FMD的性能融入到动态模型中,分析系统正常工作状态、余度降级状态、潜在危险状态及故障状态产生概率,并探讨FMD性能对系统可靠性和安全性的影响规律。
对电液动力与作动系统复杂网络进行描述,分析网络节点属性及参数,提出系统功能可靠性指标和逻辑表达,并基于最小路集分析法给出可靠性评价的技术路线,最后,依据不交和求解可靠度的原理及基于多维体锐积的不交和算法,完成电液动力与作动系统体系结构功能可靠性的评价。
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