CN107808234B - 基于风险约束的航空部件序贯检查间隔计算方法 - Google Patents

基于风险约束的航空部件序贯检查间隔计算方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种基于风险约束的航空部件序贯检查间隔计算方法，首先根据航空部件的历史故障和试验数据，拟合得到航空部件出现潜在故障时的使用寿命的概率密度函数和部件从潜在故障发展到功能故障的时间的概率密度函数；其次，在部件正常工作的任一时刻，假定经过间隔后进行下次检查，计算在此期间内，部件发生功能故障的风险；最后，根据部件的风险要求，计算得到最大的间隔值，作为航空部件的下次检查间隔，以此类推，形成航空部件的序贯检查间隔。本发明可代替维修大纲制定中采用的等间隔检查方式，使得检查间隔的设置更安全更经济。

Description

基于风险约束的航空部件序贯检查间隔计算方法
技术领域
本发明涉及一种航空部件检查间隔计算方法，尤其涉及一种基于风险约束的航空部件序贯检查间隔计算方法。
背景技术
通常航空部件故障率随着使用时间的增加而增加，为了保证航空部件的安全性，需要通过检查及时发现部件的潜在故障，采取维修措施以避免部件的功能丧失所导致的不安全事件，因此检查的频率关系到部件的安全。
目前基于MSG-3、RCM或S4000M标准所制定的维修大纲中，除首次检查间隔外，航空部件的检查都是按照等间隔执行的。因此，到了部件使用阶段后期，一个检查周期内部件发生故障的概率会相应增加，即安全风险随着使用时间的增加而增加。而从持续适航角度而言，航空器在整个使用寿命周期内必须始终满足安全风险要求。
因此，为了始终满足安全风险要求，目前维修大纲中的等间隔检查必须采用保守的方式，尽量缩短间隔以满足航空部件使用后期的安全要求，但这导致了使用前期和中期的检查过于频繁。因此，在满足安全要求的条件下，一种合理的部件检查方式是其间隔应随着使用时间的增加而不断减小。
目前尚未有文献对基于风险约束的航空部件序贯检查间隔确定方法开展研究。
发明内容
发明目的：针对以上问题，本发明提出一种基于风险约束的航空部件序贯检查间隔计算方法。
技术方案：为实现本发明的目的，本发明所采用的技术方案是：一种基于风险约束的航空部件序贯检查间隔计算方法，包括以下步骤：
(1)根据航空部件的历史故障和试验数据，拟合得到航空部件出现潜在故障时的使用寿命T的概率密度函数f(t)和部件从潜在故障发展到功能故障的时间X的概率密度函数g(x)；
(2)在航空部件正常工作的任一时刻tnow，经过间隔τ后进行下次检查，计算在[tnow,tnow+τ]期间内，部件发生功能故障的风险Risk(tnow,τ)；
(3)根据航空部件的风险要求rq，通过Risk(tnow,τ)≤rq，计算航空部件下次检查的最大间隔值τmax；
(4)以此类推，采用同样的方法计算下一次检查间隔τ'max，形成航空部件的序贯检查间隔序列。
有益效果：本发明可代替维修大纲制定中采用的等间隔检查方式，使得检查间隔的设置更安全更经济。
附图说明
图1是本发明方法的原理示意图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明的技术方案作进一步的说明。
如图1所示，本发明的基于风险约束的航空部件序贯检查间隔计算方法，包括如下步骤：
(1)根据航空部件的历史故障和试验数据，拟合得到航空部件出现潜在故障时的使用寿命T的概率密度函数f(t)，和部件从潜在故障发展到功能故障的时间X的概率密度函数为g(x)。
f(t)和g(x)都属于威布尔分布，部件故障率随着使用时间的增加而增加。
航空部件出现潜在故障时的使用寿命T的概率密度函数f(t)为：
Figure BDA0001424324800000021
其中，m为威布尔分布的形状参数，η为威布尔分布的尺度参数。
假定收集N组航空部件出现潜在故障时的使用寿命数据，记为t1≤t2≤…≤tN，采用最小二乘法，可以估计得到：
Figure BDA0001424324800000022
Figure BDA0001424324800000023
其中：
Figure BDA0001424324800000024
Z(i)＝ln(ti)
因此，可以得到航空部件出现潜在故障时的使用寿命T的概率密度函数f(t)，采用同样的方法，可以得到部件从潜在故障发展到功能故障的时间X的概率密度函数为g(x)。
(2)在航空部件正常工作的任一时刻tnow，假定经过间隔τ后进行下次检查，计算在[tnow,tnow+τ]期间内，部件发生功能故障的风险Risk(tnow,τ)。
具体步骤如下：
(2.1)假定在tnow时刻决策，经过间隔τ后进行下次检查，显然在tnow时刻，部件正常工作，因此得到其使用寿命T的条件概率密度函数为：
Figure BDA0001424324800000031
其中，R(tnow)为部件在tnow时刻的可靠度。
(2.2)根据f(t|tnow)，计算[tnow,tnow+τ]期间内，部件发生功能故障的概率：
Figure BDA0001424324800000032
(2.3)计算[tnow,tnow+τ]期间内部件发生功能故障的风险：
Figure BDA0001424324800000033
(3)根据航空部件的风险要求rq，通过Risk(tnow,τ)≤rq，计算得到最大的τ值，作为航空部件的下次检查间隔，记为τmax。
以此类推，下一次检查时刻为t'now＝tnow+τmax，如检查时部件工作正常，则采用上述同样的方法计算得到新的下一次检查间隔τ'max，形成一个序贯的检查间隔序列，如图1所示。如检查时发现部件出现潜在或功能故障，则停止部件使用，进行维修。

Claims (1)

1.一种基于风险约束的航空部件序贯检查间隔计算方法，其特征在于：包括以下步骤：
(1)根据航空部件的历史故障和试验数据，拟合得到航空部件出现潜在故障时的使用寿命T的概率密度函数f(t)和部件从潜在故障发展到功能故障的时间X的概率密度函数g(x)；其具体步骤如下：
(1.1)收集N组航空部件出现潜在故障时的使用寿命数据，记为t1≤t2≤…≤tN，采用最小二乘法，得到：
Figure FDA0003098445500000011
Figure FDA0003098445500000012
其中：
Figure FDA0003098445500000013
Z(i)＝ln(ti)；
(1.2)航空部件出现潜在故障时的使用寿命T的概率密度函数f(t)为：
Figure FDA0003098445500000014
其中，m为威布尔分布的形状参数，η为威布尔分布的尺度参数；
(1.3)采用同样的方法，计算部件从潜在故障发展到功能故障的时间X的概率密度函数为g(x)；
(2)在航空部件正常工作的任一时刻tnow，经过间隔τ后进行下次检查，计算在[tnow,tnow+τ]期间内，部件发生功能故障的风险Risk(tnow,τ)；具体步骤如下：
(2.1)在tnow时刻，部件正常工作，因此使用寿命T的条件概率密度函数为：
Figure FDA0003098445500000015
其中，R(tnow)为部件在tnow时刻的可靠度；
(2.2)根据f(t|tnow)，计算[tnow,tnow+τ]期间内部件发生功能故障的概率：
Figure FDA0003098445500000016
(2.3)计算[tnow,tnow+τ]期间内部件发生功能故障的风险：
Figure FDA0003098445500000021
(3)根据航空部件的风险要求rq，通过Risk(tnow,τ)≤rq，计算航空部件下次检查的最大间隔值τmax；
(4)以此类推，采用同样的方法计算下一次检查间隔τ'max，形成航空部件的序贯检查间隔序列。
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Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN106295897A (zh) * 2016-08-15 2017-01-04 南京航空航天大学 基于风险与成本分析的飞机结构检查任务规划方法
CN106779371A (zh) * 2016-12-05 2017-05-31 国网江西省电力公司经济技术研究院 一种基于设备全寿命周期的配电系统可靠性评估方法
CN106845868A (zh) * 2017-02-28 2017-06-13 中国人民解放军空军装备研究院雷达与电子对抗研究所 一种基于区域导航进场程序的安全间隔计算方法及装置

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基于可靠性的民用飞机计划维修的决策方法;李怀远;《中国博士学位论文全文数据库》;20160901;第1-182页 *

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