一種基於任務要求的飛機系統可靠性評估方法與流程
2023-05-17 19:17:56 2
本發明涉及一種可靠性評估方法，具體是涉及一種基於任務要求的飛機系統可靠性評估方法，屬於裝備可靠性
技術領域：
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背景技術：
：目前，可靠性建模的方法主要包括可靠性框圖(rbd)、靜態故障樹分析(fta)、動態故障樹分析(dfta)、markov隨機過程、petri網以及通用發生函數法(universalgeneratingfunction)等。軍用飛機是一種複雜的可修系統，其組成部件多、結構複雜、部件故障率分布函數不統一，很難用一種方式評估其可靠性。ugf(universalgeneratingfunctionapproach)是現代離散數學領域的重要方法，它能以某種統一的程序方式處理求數列的表達式、求遞推關係、求數列均值和方差等問題。g.levitin和a.lisnianski在可靠性理論應用和發展了該方法，使之成為多狀態系統可靠性分析和建模的新工具。本發明依據系統任務可靠性框圖的拓撲結構和功能邏輯關係，藉助ugf系統特性和算子，利用發生函數的複合運算實現各隨機變量的概率組合併最終得到系統的可靠性函數。技術實現要素：本發明所解決的技術問題在於提供一種rbd和ugf的方法求解飛機系統任務可靠性模型，評估系統的可靠性，進而解決多系統、多部件、多狀態的複雜系統任務可靠性評估問題。為解決上述技術難題，本發明採用如下的技術方案：步驟一，確定作戰任務的基本任務剖面首先根據作戰任務特點，對作戰任務分解，確定任務主要作戰剖面，記錄不同任務剖面的類型x＝(x1,x2,…,xn)t和持續時間t＝(t1,t2,…,tn)t；步驟二，確定不同任務剖面對應的裝備可靠性水平根據不同任務剖面確定對應裝備系統、分系統、關鍵部件的可靠性水平，具體採用如下方法：(1)首先根據任務剖面確定最小放飛標準；(2)其次根據放飛標準確定最小設備清單；(3)再次根據最小設備清單確定系統可靠性水平；(4)然後根據系統可靠性水平確定分系統的可靠性水平；(5)最後根據分系統的可靠性水平確定部件的可靠性水平；步驟三，根據系統結構繪製系統的任務可靠性框圖；步驟四，採用ugf方法定義不同結構的算子和運算規則：(1)系統內部分系統之間並聯，用π算子來表示運算關係，式中，ui(z)為i個分系統的u函數；(2)系統內部分系統串聯的可靠度主要受最低可靠性的分系統約束，串聯繫統算子σ1如下表示，式中，pi為分系統1中部件i處於狀態xi的概率，qj為分系統2中部件j處於狀態yj的概率；當系統內分系統的數量超過2個時，依然可採用上述方法進行迭代處理。(3)系統內部存在冗餘分系統的系統可用度，其算子可用σ2表示，步驟六，計算系統的ugf：根據步驟三和步驟四推導系統的可靠性函數，假設系統由n個分系統組成，φ為系統的算子，由系統的可靠性框圖決定，系統的發生函數us(z)為，式中，ki為第m個分系統的部件數量，分系統m中的第j個部件有ij個狀態向量，與其對應的概率；步驟六，部件、分系統、系統的參數統計和分析統計參數具體包括部件、分系統故障時間分布形式和分布參數，分析系統結構的邏輯關係以及冗餘度；步驟七，系統可靠性評估對系統函數u(z)函數求偏導令z＝1，評估不同任務剖面下的系統的可靠性。優選的，對於軍用飛機而言，步驟一中任務剖面的類型具體為：起飛、爬升、低空巡航、加速攻擊突防、高空巡航、下滑。優選的，當第m個分系統有hm個部件，每個部件的u函數為ujm(z)，1≤j≤hm時，則步驟四中子步驟(1)的該分系統的u函數用下式表示：式中，狀態0表示部件故障，狀態1表示部件可用。附圖說明圖1為本發明技術方案的示意圖；圖2為飛行剖面示意圖；圖3為飛機動力系統可靠性框圖。具體實施方式下面以某型飛機發動機為例，以求解該系統的任務可靠性過程為例，說明該方法的實施流程：步驟一，根據任務要求，構建計算系統任務可靠性的流程圖，如附圖1所示；步驟二，確定任務包含中的主要任務剖面，如附圖2所示；步驟三，確定主要任務剖面對應的系統、分系統的可靠性水平；根據該型機的《飛行手冊》、《維護規程》和《最小設備清單》，列出與步驟一中所包括的飛行剖面對應各分系統的可靠性水平，如表1所示：表1任務剖面對應的裝備系統可靠性水平步驟四，繪製動力系統的可靠性框圖，如附圖3所示；步驟五，統計系統部件的可靠性參數，根據該型發動在服役期間的事件數據，按照不同任務剖面，分類統計，統計數據來自於該型機《質量信息控制系統》，具體信息如表2所示；表2系統的特徵參數步驟六，根據步驟三中繪製的可靠性框圖和說明書中定義不同結構的算子，採用ugf方法求得系統可靠性函數，如下us(z)＝ω(u1(z),u2(z),u3(z),u4(z),u5(z))＝σ1(σ2(u1(z),u2(z)),u3(z),σ2(u4(z),u5(z)))＝σ1(σ2(π(u11(z),u11(z)),u2(z)),π(u31(z),u32(z)),σ2(u4(z),u5(z)))步驟七，評估系統在不同任務剖面的可靠性水平根據式計算系統在不同剖面下的可靠性，如表3所示。表3不同任務剖面的系統可靠度飛行剖面系統發生函數可靠性1u(z)＝1.143z0+0.768z0.50.3842u(z)＝0.447z0+1.053z0.50.5763u(z)＝0.197z0+0.803z0.50.4014u(z)＝1.39z0+0.76z0.50.380當前第1頁12