CN110222928A - 一种民用飞机运行数据安全分析系统及其工程方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种民用飞机运行数据安全分析系统及其工程方法，包括民用飞机运行数据处理过程、系统安全分析过程和反馈过程。民用飞机运行数据种类繁多，通过民用飞机运行数据处理过程选择反映民用飞机运行安全的主要数据，分析比较各类运行数据指标；系统安全分析过程针对各类运行数据特征，选择合适的安全分析方法，建立基于民用飞机运行数据的安全分析系统；反馈过程根据系统安全分析过程，形成相应保障民用飞机运行安全的关键项目的纠正和监控清单。本发明基于民用飞机运行数据进行系统安全性分析并反馈到民用飞机运行安全，为提高民用飞机运行数据利用效率和保障民用飞机运行安全提供系统支持。

Description

一种民用飞机运行数据安全分析系统及其工程方法

技术领域

本发明属于民用飞机运行安全分析与评估技术领域，具体涉及一种民用飞机运行数据安全分析系统及其工程方法，特别是涉及一种以多项关键运行数据反映民用飞机运行安全的系统及其分析方法。

背景技术

在民用飞机运行数据、监控与安全性方面，国外民用飞机制造商、运营商及民航管理当局已经具有比较成熟的经验。以波音公司和空客公司为代表的美国和欧洲民用飞机制造商，均有50年以上的大型民用飞机设计与制造经验，对各种型号民用飞机运行数据的收集、处理有相对完备的程序，构建相应数据库系统，对新机型的设计或改型设计提供数据支持。美国汽车工程师学会在2013年发布了ARP 5150(在役商用运输航空器安全性评估)，提出了商用运输航空器运营阶段安全性评估通用的指南、方法和工具，为运营阶段航空器的持续安全管理提供了参考。ARP 5150阐述了包括建立监控参数、监控事件、评估事件和风险、制定措施计划、实施措施方案五个顶层的持续安全评估流程。

我国的航空安全管理工作起步于20世纪60年代，20世纪80年代后得到了迅速发展，目前已经形成较为完善的体系。与国外相比，我国在基于数据的航空安全管理领域起步晚，尤其是民用飞机在役数据安全管理与监控基本上处于空白状态，目前仍没有建立完整的体系，安全性分析和管理水平较低。

发明内容

发明目的：为了克服现有技术中存在的不足，本发明提供一种民用飞机运行数据安全分析系统及其工程方法。

技术方案：为实现上述目的，本发明采用的技术方案为：

本发明的民用飞机运行数据安全分析系统工程应用方法，包括以下步骤：

步骤一、民用飞机运行数据处理过程；

步骤二、民用飞机系统安全分析过程；

步骤三、民用飞机运行数据反馈过程。

所述步骤一具体包括以下步骤：

步骤A、选择反映民用飞机运行安全的主要数据，包括航班延误信息、使用困难报告、性能监控数据、发动机故障监控数据、部件拆换数据；

步骤B、剔除运行数据集合中的异常数据，分析比较各类运行数据指标。

所述步骤二具体包括以下步骤：

步骤a、针对各类运行数据特征，选择合适的安全分析方法，包括因果分析、过程故障模式影响与严酷度分析、功能危险分析、故障树分析、区域安全分析、主成分分析、子系统危险分析、共模分析方法；

步骤b、建立基于民用飞机运行数据的安全分析系统。

所述步骤三具体包括以下步骤：

步骤α、根据系统安全分析过程，形成相应保障民用飞机运行安全的关键项目的纠正和监控清单，包括航班延误防护列表、功能危险列表、最优性能监控列表、发动机故障监控列表、部件故障监控列表。

有益效果：本发明提供的一种民用飞机运行数据安全分析系统工程方法，与现有技术相比，具有以下优势：本发明基于民用飞机运行数据进行系统安全性分析并反馈到民用飞机运行安全，为提高民用飞机运行数据利用效率和保障民用飞机运行安全提供系统支持。

附图说明

图1为民用飞机运行数据安全分析系统框图；

图2为航班延误信息安全性分析流程；

图3为使用困难报告安全性分析流程；

图4为性能监控数据安全性分析流程。

具体实施方式

本发明公开了一种民用飞机运行数据安全分析系统工程应用方法，包括民用飞机运行数据处理过程、系统安全分析过程和反馈过程。所述民用飞机运行数据处理过程，选择反映民用飞机运行安全的主要数据，包括航班延误信息、使用困难报告、性能监控数据、发动机故障监控数据、部件拆换数据，剔除运行数据集合中的异常数据，分析比较各类运行数据指标；所述系统安全分析过程，针对各类运行数据特征，选择合适的安全分析方法，包括因果分析、过程故障模式影响与严酷度分析、功能危险分析、故障树分析、区域安全分析、主成分分析、子系统危险分析、共模分析方法，建立基于民用飞机运行数据的安全分析系统；所述反馈过程，根据系统安全分析过程，形成相应保障民用飞机运行安全的关键项目的纠正和监控清单，包括航班延误防护列表、功能危险列表、最优性能监控列表、发动机故障监控列表、部件故障监控列表。本发明基于民用飞机运行数据进行系统安全性分析并反馈到民用飞机运行安全，为提高民用飞机运行数据利用效率和保障民用飞机运行安全提供系统支持。

下面结合附图对本发明作更进一步的说明。

如图1所示，本发明提供的民用飞机运行数据安全分析系统工程应用方法包括按顺序进行的下列步骤：

步骤一、民用飞机运行数据处理过程。

针对民机运行数据特征，选择并确定能够反映民用飞机运行安全的主要数据，包括航班延误信息(延误/取消，延误时间，事件描述)、使用困难报告(部件使用时间/循环数，事件描述)、性能监控数据(燃油流量，马赫数，方向，空速等)、发动机故障监控数据(燃油消耗，发动机状况等)和部件拆换数据(安装时间，移除时间，维修记录等)；

分析五类民用飞机运行数据，剔除民机运行数据组X＝{X_i}(i＝1,2,...,n)中的异常数据。当|X_i-μ|≥2σ时，认为X_i异常，剔除。保证运行数据有效性，分析比较并明确各类运行数据反映情况及相应指标。

式中，μ为均值，σ为标准差。

步骤二、民用飞机系统安全分析过程。

针对各类运行数据特征，选择合适的安全分析方法，进行民用飞机运行数据系统安全性分析。

2.1针对航班延误信息，如图2所示，利用过程故障模式影响与严酷度分析，从人因失误、飞机故障和环境影响三方面确定航班延误过程。结合因果分析，确定民用飞机航班延误原因，相应影响范围。如果航班延误导致的影响不可接受，制定相应纠正措施，降低航班延误频次；

2.2针对使用困难报告，如图3所示，列出使用困难部件的功能衰减情况。利用功能故障分析，确定部件使用困难原因、使用影响和严重度等级。由此确定风险水平，并给出相应纠正措施，缓解部件使用困难情况。列出部件功能危险列表，并进行持续监控，确保民用飞机部件使用正常；

2.3针对性能监控数据，如图4所示，排除外部干扰影响，剔除异常数据，生成性能数据平滑曲线。利用故障树分析，确定民用飞机性能监控故障树的结构重要度和概率重要度。据此给出相应纠正措施，确定最优性能监控列表，并进行持续监控，确保民用飞机性能保持正常水平；

2.4针对发动机故障监控数据，排除外部干扰影响，剔除异常数据，利用区域安全性分析，拟合发动机故障模式。结合主成分分析，建立可能的故障模式，与标准的故障模式作相似性分析，确定可能的故障模式，给出发动机即将发生的故障列表，在故障形成之前生成相应纠正措施，预防发动机故障形成，降低民用飞机运行损失，保障民用飞机运行安全；

2.5针对部件拆换数据，利用子系统危险分析，确定部件故障模式。分析部件间的故障关系。

如果部件间故障相互独立，则根据历史故障记录，确定相应故障发生原因、发生概率和严重度，确定部件故障风险水平；

如果部件间故障存在相依关系，则根据历史故障记录及故障树、因果链，给出部件故障间的逻辑关系，进一步确定故障发生原因、发生概率和严重度，确定多部件故障风险水平；

如果部件间故障为共模故障，则结合共模分析、扩展故障树分析，确定部件故障原因、发生概率和严重度，确定多部件故障风险水平。

根据相应部件间的故障风险水平，确定其对民用飞机运行过程的影响水平。

2.6根据对2.1-2.5中五种关键民用飞机运行数据的分析过程，建立基于民用飞机运行数据的安全分析系统。

步骤三、民用飞机运行数据反馈过程。

根据步骤二形成的系统安全分析过程，形成相应保障民用飞机运行安全的关键项目的纠正和监控清单，重点监控包括航班延误防护列表、功能危险列表、最优性能监控列表、发动机故障监控列表、部件故障监控列表，保障民用飞机部件使用正常、发动机故障预警、民用飞机性能最优序列监控、部件维修保障、航班运行正常和运行安全。

综上所述，本发明通过建立民用飞机运行数据安全分析系统工程应用方法，在民用飞机运行过程中，通过选择反映民用飞机运行安全的主要数据，包括航班延误信息、使用困难报告、性能监控数据、发动机故障监控数据、部件拆换数据，剔除运行数据集合中的异常数据，分析比较各类运行数据指标。针对各类运行数据特征，结合因果分析、过程故障模式影响与严酷度分析、功能危险分析、故障树分析、区域安全分析、主成分分析、子系统危险分析、共模分析等安全性分析方法，确定各类数据反映的潜在故障原因、故障模式、故障影响程度和故障影响范围等，建立基于民用飞机运行数据的安全分析系统。根据系统安全分析过程，形成相应保障民用飞机运行安全的关键项目的纠正和监控清单，包括航班延误防护列表、功能危险列表、最优性能监控列表、发动机故障监控列表、部件故障监控列表，形成民用飞机系统、动力装置、部件全方位运行状态监控分析，将系统安全性分析方法反馈到民用飞机运行安全，为提高民用飞机运行数据利用效率和保障民用飞机运行安全提供系统支持。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出：对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (8)

1.一种民用飞机运行数据安全分析系统，其特征在于：包括依次连接的：

民用飞机运行数据处理系统，用于根据民用飞机安全运行的运行数据，利用拉依达准则，剔除所述运行数据集合中的异常数据，将各类运行数据指标进行分类；

民用飞机系统安全分析系统，用于针对各类运行数据特征，选择对应的安全分析方法，建立基于各个运行数据对应的安全分析系统；

民用飞机运行数据反馈系统，用于根据系统安全分析系统的信息，形成对应的保障民用飞机运行安全的关键项目的纠正和监控清单。

2.根据权利要求1所述的一种民用飞机运行数据安全分析系统，其特征在于：所述运行数据包括：航班延误信息、使用困难报告、性能监控数据、发动机故障监控数据、部件拆换数据。

3.根据权利要求1所述的一种民用飞机运行数据安全分析系统，其特征在于：所述安全分析方法包括：因果分析、过程故障模式影响与严酷度分析、功能危险分析、故障树分析、区域安全分析、主成分分析、子系统危险分析、共模分析方法。

4.根据权利要求3所述的一种民用飞机运行数据安全分析系统，其特征在于：所述运行数据中的航班延误信息数据信息，对应的安全分析系统包括因果分析、过程故障模式影响与严酷度分析方法；所述运行数据中的使用困难报告，对应的安全分析系统包括功能危险分析；所述运行数据中的性能监控数据，对应的安全分析系统包括故障树分析；所述运行数据中的发动机故障监控数据，对应的安全分析系统包括区域安全分析、主成分分析；所述运行数据中的部件拆换数据，对应的安全分析系统包括子系统危险分析、共模分析方法。

5.根据权利要求1所述的一种民用飞机运行数据安全分析系统工程方法，其特征在于：所述纠正和监控清单包括：航班延误防护列表、功能危险列表、最优性能监控列表、发动机故障监控列表、部件故障监控列表。

6.根据权利要求1至5任一所述的一种民用飞机运行数据安全分析系统的工程方法，其特征在于：包括如下步骤：

步骤一、民用飞机运行数据处理系统进行运行数据处理过程，分析五类民用飞机运行数据，根据拉依达准则，剔除运行数据集合中的异常数据，保证运行数据有效性，明确各类运行数据反映情况及相应指标，并输出给民用飞机系统安全分析系统；

步骤二、民用飞机系统安全分析系统进行民用飞机系统安全分析过程，针对各类运行数据特征，选择相应的安全分析方法，进行民用飞机运行数据系统安全性分析，得出分析结果并输出给民用飞机运行数据反馈系统；

步骤三、民用飞机运行数据反馈系统进行民用飞机运行数据反馈过程，形成相应的保障民用飞机运行安全的关键项目的纠正和监控清单，保障民用飞机部件使用正常、发动机故障预警、民用飞机性能最优序列监控、部件维修保障、航班运行正常和运行安全。

7.根据权利要求6所述的一种民用飞机运行数据安全分析系统的工程方法，其特征在于：步骤二中，各类运行数据特征具体的安全分析方法为：

步骤A1、针对航班延误信息，利用过程故障模式影响与严酷度分析，从人因失误、飞机故障和环境影响三方面确定航班延误过程；结合因果分析，确定民用飞机航班延误原因及相应影响范围；如果航班延误导致的影响不可接受，制定相应纠正措施，降低航班延误频次；

步骤A2、针对使用困难报告，列出使用困难部件的功能衰减情况；利用功能故障分析，确定部件使用困难原因、使用影响和严重度等级，由此确定风险水平，并给出相应纠正措施，缓解部件使用困难情况；列出部件功能危险列表，并进行持续监控，确保民用飞机部件使用正常；

步骤A3、针对性能监控数据，排除外部干扰影响，剔除异常数据，生成性能数据平滑曲线；利用故障树分析，确定民用飞机性能监控故障树的结构重要度和概率重要度，据此给出相应纠正措施，确定最优性能监控列表，并进行持续监控，确保民用飞机性能保持正常水平；

步骤A4、针对发动机故障监控数据，排除外部干扰影响，剔除异常数据，利用区域安全性分析，拟合发动机故障模式；结合主成分分析，建立可能的故障模式，与标准的故障模式作相似性分析，确定可能的故障模式，给出发动机即将发生的故障列表，在故障形成之前生成相应纠正措施，预防发动机故障形成，降低民用飞机运行损失，保障民用飞机运行安全；

步骤A5、针对部件拆换数据，利用子系统危险分析，确定部件故障模式，分析部件间的故障关系，根据历史故障记录、因果链、故障树或共模分析，确定相应故障发生原因、发生概率和严重度，确定部件故障风险水平，确定其对民用飞机运行过程的影响水平。

8.根据权利要求7所述的一种民用飞机运行数据安全分析系统的工程方法，其特征在于：步骤A5中，部件间的故障关系分析如下：

如果部件间故障相互独立，则根据历史故障记录，确定相应故障发生原因、发生概率和严重度，确定部件故障风险水平；

如果部件间故障存在相依关系，则根据历史故障记录及故障树、因果链，给出部件故障间的逻辑关系，进一步确定故障发生原因、发生概率和严重度，确定多部件故障风险水平；

如果部件间故障为共模故障，则结合共模分析、扩展故障树分析，确定部件故障原因、发生概率和严重度，确定多部件故障风险水平；

根据相应部件间的故障风险水平，确定其对民用飞机运行过程的影响水平。