CN114329782A - 一种用于验证飞机起落架恢复间隔的方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种用于验证飞机起落架恢复间隔的方法。该方法包括收集运行数据，确定飞机起落架所在组，再筛选出在关键运行环境下每组飞机的运行数据。然后，基于每组飞机起落架的重要故障发生次数，根据单次抽样过程中重要故障发生的概率与实际运行中重要故障发生的概率之间的误差和置信度确定样本。随后，检查样本中关键部件的腐蚀和磨损状况，获得实际起落架抽样过程中重要故障数量。当实际起落架抽样过程中重要故障数量比预期的数量少的概率达到预定置信度时，则判定为所述飞机起落架恢复间隔合理。通过该方法不仅能够有效判定飞机起落架恢复间隔的合理性，还能够分析预测飞机起落架的重要故障发生的趋势。

Description

一种用于验证飞机起落架恢复间隔的方法

技术领域

本发明涉及航空器维修领域，尤其涉及一种用于验证飞机起落架恢复间隔的方法。

背景技术

民用飞机的起落架是飞机地面停放和起降过程中承受主要载荷的重要部件，在飞机全生命周期内，平均约需要执行3次起落架计划性恢复工作。其恢复过程存在工序标准复杂，费用高昂等问题。由此将会对客户产生备件周期长、备件昂贵、包装运输复杂和跨境修理场所等一系列困难，且单次的起落架恢复费用高达数百万元(当前市场价)。因此，能否设置安全、合理的起落架恢复间隔成为决定飞机竞争力的重要因素。

而且，在民用飞机计划维修要求(Scheduled Maintenance Requirements，简称SMR)中制定起落架初始恢复任务周期时，主制造商通常没有相关的可靠性数据，参考其他机型起落架恢复任务间隔时，也发现间隔非常长。在如此长周期内，供应商往往也不能100％拿出一个合理的证明，通常地，在SMR批准时往往伴随起落架抽样方案，用于确认起落架恢复任务的间隔。

由此可知，在验证飞机起落架恢复间隔合理性前提下，能够减少飞机全生命周期内起落架恢复次数、延长恢复间隔，从而能够为客户提供带来可观的成本降低，显著提高经济效益。

发明内容

因此，本发明要解决的技术问题是克服现有技术中存在的飞机起落架恢复间隔较长、无法验证飞机起落架恢复间隔合理性的问题，提供一种用于验证飞机起落架恢复间隔的方法。通过该方法能够全面检查和分析部分起落架的关键部件腐蚀和磨损状况，从而能够有效验证飞机起落架恢复间隔，由此降低飞机起落架恢复检查成本，并且保证飞行器的安全飞行。此外，通过该方法还能够分析预测起落架运行腐蚀和磨损趋势，由此在早期为设计团队提供真实可靠的数据，辅助实现边界参数的识别，实现降低二次设计的风险。

具体而言，本发明是通过下述技术方案来解决上述技术问题的：

本发明提供了一种用于验证飞机起落架恢复间隔的方法，其特点在于，所述方法包括以下步骤：

收集预定型号的多架飞机的运行数据，将所述运行数据中的飞行循环数由小到大进行排序后至少等分为三组，由此根据每架飞机的飞机循环数确定其所属的对应的组，并筛选出在关键运行环境下每组飞机的运行数据以形成飞机运行数据表单；

基于所述飞机运行数据表单中每组飞机的起落架的重要故障发生次数，根据单次抽样过程中重要故障发生的概率与实际运行中重要故障发生的概率之间的误差和置信度确定每组飞机的样本数量和样本；

检查各样本中起落架关键部件的腐蚀和磨损状况，获得实际起落架抽样过程中重要故障数，并生成起落架抽样报告；

当所述实际起落架抽样过程中重要故障数比预期的起落架重要故障的故障数少的概率达到预定置信度时，判定为所述飞机起落架恢复间隔合理。

本发明所公开的用于验证飞机起落架恢复间隔的方法，不仅能够通过适量的飞机起落架样本以及全面检查和分析起落架部件，实现民用飞机的起落架恢复间隔的验证。还能够在验证飞机起落架恢复间隔合理性前提下，减少飞机全生命周期内起落架恢复次数、延长恢复间隔，从而能够为客户提供带来可观的成本降低，显著提高经济效益，实现飞机竞争力的极大提高，有效保证飞行安全。

根据本发明的一种实施方式，该方法还包括：依据起落架抽样报告中的关键部件的腐蚀和磨损状况分析飞机起落架的故障趋势，由此预测所有飞机在机龄内的起落架重要故障的故障数。通过分析预测飞机起落架的故障趋势以及在机龄内的重要故障的故障数量，能够在早期为设计团队提供真实可靠的数据，实现边界参数的辅助识别，从而有效降低二次设计的风险。

根据本发明的另一种实施方式，对每组样本中的起落架上的关键部件的腐蚀情况进行线性分析，从而获得起落架随着时间推移腐蚀变化快慢的曲线。

根据本发明的另一种实施方式，对每组样本中的起落架上的关键部件的磨损情况进行非线性分析，从而获得起落架随着时间推移磨损变化快慢的曲线。

根据本发明的另一种实施方式，收集有关预定型号的多架飞机的运行数据的步骤包括：根据飞机的利用率获得飞机的飞行循环数和日历时数。

根据本发明的另一种实施方式，将飞行循环数按大小排序后至少等分为三组的步骤包括：将最大飞行循环数与最小飞行循环数组成的区间至少等分为三组，由此获得具有相同长度的飞行循环数子区间；其中，每一飞行循环数子区间对应一组，根据每架飞机的飞机循环数能够确定其对应的组，飞机循环数在同一子区间的飞机属于同一组。

根据本发明的另一种实施方式，关键运行环境包括极寒运行环境、潮湿运行环境和干旱运行环境和沙漠运行环境。

根据本发明的另一种实施方式，根据行业通常规则，误差被设置为不超过20％，置信度被设置为不小于95％。

根据本发明的另一种实施方式，根据关键运行环境的种类，按照等比例分配原则来分配每组飞机在每种关键运行环境下的样本数量。

根据本发明的另一种实施方式，关键部件包括关键承载部件和关键性能参与部件，其中关键承载部件包括缓冲支柱和撑杆组件，关键性能参与部件包括作动筒部件。

根据本发明的另一种实施方式，运行数据包括飞机的机龄数据、飞机的利用率数据、飞机的关键运行环境数据、飞机起落架的重要故障发生次数数据、飞机起落架的关键部件数据。。

在符合本领域常识的基础上，上述各优选条件，可任意组合，即得本发明各较佳实例。

根据本发明上述实施方式的用于验证飞机起落架恢复间隔的方法所能实现的有益技术效果和优点在于：

根据本发明的用于验证飞机起落架恢复间隔的方法，通过抽样检验的方式，在实际运营的起落架中选取检查对象，能够真实反应当前样本的表现状况，并且将对运营的影响降至最低，从而能够经济有效的判定起落架恢复类任务间隔的合理性。而且，在验证飞机起落架恢复间隔合理性前提下，能够减少飞机全生命周期内起落架恢复次数、延长恢复间隔，以此能够为客户提供带来可观的成本降低、显著提高经济效益。此外，通过分析样本中获得的起落架中关键部件的腐蚀和磨损状况数据，还能够分析预测起落架运行的重要故障趋势，由此能够在早期为设计团队提供真实可靠的数据，有助于边界参数的有效识别。因此，能够验证设计有效性，极大程度地降低二次设计的风险，有效的保证飞行安全。

附图说明

图1为根据本发明优选实施方式的一种用于验证飞机起落架恢复间隔的方法的流程图。

图2为根据图1所示方法中的预定型号飞机的抽样样本分布的示意图。

图3为根据图1所示方法中的起落架关键部件的腐蚀趋势曲线的示意图。

图4为采用根据图1所示方法中的起落架关键部件的磨损趋势曲线的示意图。

具体实施方式

下面结合说明书附图，进一步对本发明的优选实施例进行详细描述，以下的描述为示例性的，并非对本发明的限制，任何的其他类似情形也都落入本发明的保护范围之中。

在以下的具体描述中，数量性和顺序性的术语，例如“单次”、“三组”、“第一组”、“第二组”、“第三组”“第一阶段”、“第二阶段”、“第三阶段”等，参考附图中描述的数量与顺序使用。本发明的实施例的步骤可被置于多种不同的数量和顺序中，数量性和顺序性的术语是用于示例的目的而非限制性的。

民用飞机的起落架作为飞机地面停放和起降过程中承受主要载荷的重要部件，其恢复过程存在工序标准复杂，费用高昂等问题。在飞机全生命周期内，需要执行数次起落架计划性恢复工作，由此将会对客户产生备件周期长、备件昂贵、包装运输复杂和跨境修理场所等一系列困难，且单次的起落架恢复费用高达数百万元(当前市场价)，因此，能否设置安全、合理的起落架恢复间隔成为决定飞机竞争力的重要因素。

在民用飞机计划维修要求(Scheduled Maintenance Requirements，简称SMR)中制定起落架初始恢复任务周期时，主制造商通常没有相关的可靠性数据，但参考其他机型起落架恢复任务间隔时，发现间隔非常长。同时，在如此长周期内，供应商往往也不能100％拿出一个合理的证明。

由此可知，在验证飞机起落架恢复间隔合理性前提下，减少飞机全生命周期内起落架恢复次数，延长恢复间隔，能够为客户提供带来可观的成本降低，显著提高经济效益。但是，目前尚未见有公开发表的学术论文和专利对此领域的相关技术进行详细的说明。

通常地，在SMR批准时往往伴随起落架抽样方案，用于确认起落架恢复任务的间隔。抽样检验是科学实验、质量检验普遍采用的一种经济有效的研究方法，它是先根据生产方和使用方协商的使用要求，按照统计方法对批次产品进行随机的抽样检查，然后根据事先规定的性能指标对产品做出接收或者拒收的判断。

在可靠性数据未累计至足量之前，通过抽样检验的方式，在实际运营的起落架中选取检查对象，能够真实反应当前样本的表现状况，将对运营的影响降至最低。由此可知采用抽样检验飞机起落架恢复间隔是一种经济有效的判定起落架恢复类任务间隔的方法。

因此，本发明提供了一种用于验证飞机起落架恢复间隔的方法，将抽样方法用于起落架恢复间隔的验证(或者延长)，通过抽取实际运营飞机的起落架为样本，再对样本中起落架关键部件进行全面检查和分析，能够基于抽样检查分析的结果判定起落架恢复间隔的合理性和提出相应的改进措施。并且，抽样检测中获得的数据还能用于起落架运行的重要故障趋势分析，从而能够在早期为设计团队提供真实可靠的数据，以此有助于边界参数的识别，实现二次设计风险的极大程度地降低。下面，将结合附图对根据本发明的用于验证飞机起落架恢复间隔的方法进行详述。

如图1所示，本发明所提供的验证飞机起落架恢复间隔的方法大致包括以下步骤：

S1：飞机运行数据收集；

S2：确定样本数量；

S3：实施抽样检查；

S4：分析样本检查结果；

S5：判定恢复间隔合理性；

具体来说，首先收集预定型号的多架飞机的运行数据，再根据最小和最大飞机循环数以及每架飞机的飞机循环数将所有飞机划分在不同组，并筛选出在关键运行环境下每组的飞机运行数据。然后，基于每组飞机起落架的重要故障发生次数，根据单次抽样过程中重要故障发生的概率与实际运行中重要故障发生的概率之间的误差和置信度确定每组的飞机起落架的样本数量和样本。随后，检查各样本中飞机起落架关键部件的腐蚀和磨损状况，获得实际起落架抽样过程中重要故障数量，生成起落架抽样报告。最后，当实际起落架抽样过程中重要故障数量比预期的起落架重要故障的故障数量少的概率达到预定置信度时，则能够判定为飞机起落架恢复间隔合理。

其中，前述多架飞机可以为针对具有一定规模的某型号飞机机队，能够依据航空公司实际运行机队、运行环境以及从飞机服役阶段开始进行统计采集飞机的运行数据，形成整个抽样过程中的数据源，以此实现预定型号的多架飞机的运行数据收集，为后续技术环节奠定基础。优选地，运行数据包括飞机的机龄数据、飞机的利用率数据、飞机的关键运行环境数据、飞机起落架的重要故障发生次数数据、飞机起落架的关键部件数据。

具体地，依据航空公司的利用率数据，提炼出飞机的日历时数和飞行循环数，并根据飞行循环数和日历时数将飞机按照顺序进行排列。优选地，按照飞机的飞行循环数顺序排列的优先级高于日历时数。示例性地，将运行数据中的飞行循环数由小到大进行排序，再将最大飞行循环数与最小飞行循环数组成的区间划分为至少三等份，能够获得具有相同长度的不同飞行循环数子区间。然后，将每一飞行循环数子区间设定为一个对应的组或者对应的阶段，从而能够根据每架飞机的飞机循环数所对应的飞行循环数子区间确定其对应的组或者对应的阶段。优选地，飞机循环数在同一子区间的飞机属于同一组。

进一步地，从使用循环数、运行环境两个主要维度出发，选取实际运营中的部分飞机起落架作为抽样样本。示例性地，使用某航空公司在实际运行中的数据，筛选出需要的几个关键运行环境下的运行数据包括极寒运行环境、潮湿运行环境、干旱运行环境和沙漠运行环境下的运行数据，形成飞机运行数据表单。

接着，综合相关规范和标准，分析需要多少起落架样本、在什么阶段进行抽样、选取何种运行环境、需要抽样检查什么对象等因素。再依据起落架重要故障发生的概率、单抽样过程中重要故障概率的发生与实际运行中重要故障发生的概率之间的误差和置信度水平来确定样本数量。另外，还需考虑样本的分布，即在何种运行环境下面抽样和抽样的频次。

示例性地，如图2所示，依据统计收集到的机队运行数据，将飞机按照运行状况等分为三组，每一组对应一个阶段。示例性地，将飞机按照其飞行循环数等分为三组，也就是三个阶段，示例性地，第一阶段，即阶段1:0-5000±1000循环或2.5±0.5年、第二阶段，即阶段2：5000-10000±1000循环或5±0.5年、第三阶段，即阶段3：10000-15000+1000循环或7.5±0.5年。其次，依据行业统计实践，利用每组起落架重要故障发生的概率，单次抽样过程中重要故障概率的发生与实际运行中重要故障发生的概率之间的误差，分别计算出每组需要抽取的起落架样本数量。优选地，该误差需要与航空管理局方、航空公司和主制造商在工作组会议上共同决定，通常行业上误差不超过20％，置信度水平不小于95％。

再次，如图2所示，依据等比例原则将计算获得的样本按照每组的不同运行环境下进行等比例分配，以此确定每组中在极寒、潮湿、干旱或者沙漠每个关键运行环境下的起落架样本数量，再在每组中的每个关键运行环境下随机抽取确定数量的样本形成起落架抽样分布文件，最后形成了如图2所示出的预定型号飞机的抽样样本分布图。当确定了起落架样本量和在不同组或者机龄运行环境下后的样本后，需要对样本中的起落架的关键部件进行重要故障分析，以此来对起落架恢复间隔合理性进行判定。

其中，对抽取的样本进行起落架抽样检查，包括在起落架抽样检查程序中，对起落架系统候选项进行腐蚀检查和磨损检查情况。示例性地，结合起落架的设计指标和试验台数据进行初步筛选来选择起落架系统候选项，生成起落架抽样分析报告。优选地，列出起落架上关键部件抽样清单，确保起落架系统上关键承载部件(例如缓冲支柱、撑杆组件等)和关键性能参与部件(例如与起落架收放相关的作动筒部件等)全部纳入抽样候选项。

随后，将所有被选中的候选项送往有资质的检修单位后进行重点、详细的检查测试，对起落架系统关键部件的最重要两种退化模式腐蚀和损伤进行检查，获得实际起落架抽样过程中重要故障数量，形成起落架关键部件的检测分析报告。优选地，抽样检查主要是检查起落架的腐蚀和磨损状况，示例性地，检查程序包括但不限于：表面清洁、目视检查、排故检查(搭接电阻值测试，连续性测试，耐压测试，裂纹检查，渗漏测试)、间隙检查等。

最后，建立假设分析准则，将假设的故障概率和实际抽样过程中计算得到的故障概率进行比对，分析出是否需要调整起落架恢复间隔。示例性地，设定关键部件的重要故障如磨损超限，严重腐蚀，严重渗漏等重要故障下的数量为F，提出假设检验：若实际起落架抽样过程中重要故障数量F’比预期的起落架重要故障的故障数量F少的概率达到置信程度，则认为起落架初始恢复间隔是有效的，否则拒绝该假设认为恢复间隔需要调整。此外，可根据判定结果形成报告，向航空管理局方、航空公司和主制造商进行恢复间隔合理性说明或不合理说明，并且进行适当调整。

此外，还能够依据起落架抽样检查结果，采用线性和非线性的分析方法对起落架系统上关键部件进行腐蚀和磨损分析，由此对运行阶段的预定型号的所有飞机的腐蚀和磨损进行分析，并对飞机起落架的重要故障趋势进行预测分析。对起落架抽样样本在各种机龄运行环境下出现的重要故障进行分析，最重要的是需要对起落架的重要故障趋势进行预测和分析，因此需要分析预测未抽样检查以及具有不同飞行循环次数的飞机起落架的腐蚀和磨损状况。

图3示出了起落架关键部件的腐蚀趋势曲线的示意图，其通过如下步骤获得。首先，对腐蚀情况进行线性分析，y＝a+bx，其中，a值表示飞机刚开始运行时起落架上某部件的腐蚀情况，b值表示随着时间推移腐蚀变化快慢趋势，x值表示统计时间(如FC)，y值表示腐蚀类型(如I、II、III类级别)。示例性地，a值非常小，基本为0。然后，依据抽样检查结果数据中各组飞机起落架样本中的关键部件的腐蚀数据，判断出该部件是I、II还是III类级别腐蚀情况，拟合出函数，获得起落架随着时间推移腐蚀变化快慢的曲线。再根据该函数对腐蚀趋势进行分析，以此来判断对应机龄的飞机起落架所对应的腐蚀类级别，实现起落架的重要故障趋势进行预测和分析。

图4示出了起落架关键部件的磨损趋势曲线的示意图，其通过如下步骤获得。首先，对磨损情况进行非线性分析，y＝a+bx+cx^2，a值表示飞机刚开始运行时起落架上某部件的间隙情况，b值表示随着时间推移磨损趋势是和时间相关的，c值表示磨损变化的快慢，x值表示统计时间(如FC)，y值表示磨损量。优选地，a值取决于部件的装配要求，若是间隙配合a值可大于0，若是过盈配合可小于0。

然后，依据抽样检查结果数据中每组飞机起落架样本中的关键部件的磨损数据，判断该部件的磨损量是否为最大可接受限制。示例性地，最大可接受限制通常表示该部件磨损超限可导致运动卡阻，部件的磨损极限通常在部件修理手册里面会给出。接着，根据抽样检查结果数据中的飞机起落架样本中的关键部件的磨损状态数据，判断其磨损量，并拟合出函数，获得起落架随着时间推移磨损变化快慢的曲线。

再根据该函数对磨损趋势进行分析，以此来判断对应机龄的飞机起落架所对应的磨损量，并确定磨损量是够在最大可接受限制内，实现起落架的重要故障趋势进行预测和分析。当新的或旧的部件超过其对应的最大磨损量线，则判定其失效，对应的起落架出现重要故障。

通过实施起落架抽样方案，分析预测所有机龄内的飞机起落架的重要故障趋势，能够在飞机运营早期阶段识别任何与腐蚀、不正常磨损、过早的材料报废、结构损伤和功能退化相关的问题，验证恢复间隔的合理性，并能预警是否有提前执行起落架恢复的风险，从而实现验证设计有效性，有助于识别设计边界参数，由此极大程度地降低二次设计的风险。

此外，为了避免随机性事件，如外来物入侵、维护人员操作不当、极端运行环境等对抽样结果造成影响，可使用接受特殊事件为导向的根因分析，用以剔除上述情况对抽样结果的扰动。并且，利用EXCEL软件将此方法形成飞机起落架抽样分析工具，用于后续工作的开展。

本发明的上述具体实施方式的有益技术效果如下：

通过抽样检验的方式，在实际运营的起落架中选取检查对象，能够真实反应当前样本的表现状况，将对运营的影响降至最低。

能够检验飞机起落架恢复间隔的合理性，减少飞机全生命周期内起落架恢复次数，延长恢复间隔，降低恢复成本，显著提高经济效益，极大地提高飞机的竞争力。

通过分析预测起落架运行中的重要故障发生趋势，能够帮助于识别设计边界参数，降低二次设计的风险。

虽然以上描述了本发明的具体实施方式，但是本领域的技术人员应当理解，这些仅是举例说明，本发明的保护范围是由所附权利要求书限定的。本领域的技术人员在不背离本发明的原理和实质的前提下，可以对这些实施方式做出多种变更或修改，但这些变更和修改均落入本发明的保护范围。

Claims (11)

1.一种用于验证飞机起落架恢复间隔的方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：

收集预定型号的多架飞机的运行数据，将所述运行数据中的飞行循环数由小到大进行排序后至少等分为三组，由此根据每架飞机的飞机循环数确定其所属的对应的组，并筛选出在关键运行环境下每组飞机的运行数据以形成飞机运行数据表单；

基于所述飞机运行数据表单中每组飞机的起落架的重要故障发生次数，根据单次抽样过程中重要故障发生的概率与实际运行中重要故障发生的概率之间的误差和置信度确定每组飞机的样本数量和样本；

检查各样本中起落架关键部件的腐蚀和磨损状况，获得实际起落架抽样过程中重要故障数，并生成起落架抽样报告；

当所述实际起落架抽样过程中重要故障数比预期的起落架重要故障的故障数少的概率达到预定置信度时，判定为所述飞机起落架恢复间隔合理。

2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：依据所述起落架抽样报告中的关键部件的腐蚀和磨损状况分析飞机起落架的故障趋势，由此预测所有飞机在机龄内的起落架重要故障的故障数。

3.如权利要求2所述的方法，其特征在于，对每组样本中的起落架上的关键部件的腐蚀情况进行线性分析，从而获得起落架随着时间推移腐蚀变化快慢的曲线。

4.如权利要求2所述的方法，其特征在于，对每组样本中的起落架上的关键部件的磨损情况进行非线性分析，从而获得起落架随着时间推移磨损变化快慢的曲线。

5.如权利要求1-4中任一项所述的方法，其特征在于，收集预定型号的多架飞机的运行数据的步骤包括：根据飞机的利用率获得飞机的飞行循环数和日历时数。

6.如权利要求1所述的方法，其特征在于，将所述飞行循环数按大小排序后至少等分为三组的步骤包括：将最大飞行循环数与最小飞行循环数组成的区间至少等分为三组，由此获得具有相同长度的飞行循环数子区间；其中，每一飞行循环数子区间对应一组，根据每架飞机的飞机循环数能够确定其对应的组，飞机循环数在同一子区间的飞机属于同一组。

7.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述关键运行环境包括极寒运行环境、潮湿运行环境、干旱运行环境和沙漠运行环境。

8.如权利要求1所述的方法，其特征在于，根据行业通常规则，所述误差被设置为不超过20％，所述置信度被设置为不小于95％。

9.如权利要求1所述的方法，其特征在于，根据所述关键运行环境的种类，按照等比例分配原则来分配每组飞机在每种关键运行环境下的样本数量。

10.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述关键部件包括关键承载部件和关键性能参与部件，其中所述关键承载部件包括缓冲支柱和撑杆组件，所述关键性能参与部件包括作动筒部件。

11.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述运行数据包括飞机的机龄数据、飞机的利用率数据、飞机的关键运行环境数据、飞机起落架的重要故障发生次数数据、飞机起落架的关键部件数据。

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