飛機故障診斷技術(shù)

1、1. 故障是指產(chǎn)品喪失了規(guī)定的功能，或產(chǎn)品的一個或幾個性能指標超過了規(guī)定的范圍。它是產(chǎn)品的一 種不合格狀態(tài)。2. 故障按其對功能的影響分為兩類：功能故障和潛在故障。功能故障是指被考察的對象不能達到規(guī)定的性能指標；潛在故障又稱作故障先兆，它是一種預(yù)示功能故障即將發(fā)生的可以鑒別的實際狀態(tài)或事件。3.4.5.6.7.8.故障按其后果分四類：安全性后果故障：采取預(yù)防維修的方式；使用性后果故障：對使用能力有直接的不利影響，通常是 在預(yù)防維修的費用低于故障的間接經(jīng)濟損失和直接修理費用之和時，才采用預(yù)防維修方式；非使用 性后果故障：對安全性及使用性均沒有直接的不利影響，只是使系統(tǒng)處于能工作但并非良好的狀態(tài)，

2、只有當預(yù)防維修費用低于故障后的直接維修費用時才進行預(yù)防維修，否則一般采用事后維修方式； 隱患性后果故障：通常須做預(yù)定維修工作。故障按其產(chǎn)生原因及故障特征分類可分為早期故障、偶然故障和損耗故障。偶然故障也稱隨機故障,它是產(chǎn)品由于偶然因素引起的故障。對于偶然故障，通常預(yù)定維修是無效的。耗損故障是由于產(chǎn)品 的老化、磨損、腐蝕、疲勞等原因引起的故障。這種故障出現(xiàn)在產(chǎn)品可用壽命期的后期，故障率隨 時間增長，采用定期檢查和預(yù)先更換的方式是有效的。故障模式或故障類型是故障發(fā)生時的具體表現(xiàn)形式。故障模式是由測試來判斷的，測試結(jié)果顯示的 是故障特性。故障機理是故障的內(nèi)因，故障特征是故障的現(xiàn)象，而環(huán)境應(yīng)力條件是故

3、障的外因。 應(yīng)力-強度模型：當施加在元件、材料上的應(yīng)力超過其耐受能力時，故障便發(fā)生。這是一種材料力 學(xué)模型。高可靠度狀態(tài)（圖1.2-2（a）:應(yīng)力和強度分布的標準差很小，且強度均值比應(yīng)力均值高得多，安 全余量Sm很大，所以可靠度很高。圖1.2-2 （b）所示為強度分布的標準差較大，應(yīng)力分布標準差較小的情況，采用高應(yīng)力篩選法，讓 質(zhì)量差的產(chǎn)品出現(xiàn)故障，以使母體強度分布截去低強度范圍的一段，使強度與應(yīng)力密度曲線下重疊 區(qū)域大大減小，余下的裝機件可靠度提高。圖1.2-2（ C）所示為強度分布標準差較小，但應(yīng)力分布標準差較大的情況，解決的辦法最好是減小 應(yīng)力分布的標準差，限制使用條件和環(huán)境影響或修改設(shè)

4、計。(fl)./圖1.2-2應(yīng)力、強度分布對可靠性的影響9反應(yīng)論模型：如果產(chǎn)品的故障是由于產(chǎn)品內(nèi)部某種物理、化學(xué)反應(yīng)的持續(xù)進行， 直到它的某些參數(shù)變化超過了一定的臨界值，產(chǎn)品喪失規(guī)定功能或性能，這種故障就可以用反應(yīng)論模型來描述。串連式反應(yīng)過程：總反應(yīng)速度主要取決于反應(yīng)最慢的那個過程的速度。易錯漏。邏輯或門ikMini異或門表決門K/N門表決門：僅當n個輸入事件中有k個或k個以上發(fā)生時，輸出事件才發(fā)生。并聯(lián)式反應(yīng)過程：總反應(yīng)速度主要取決于反應(yīng)最快的過程的速度。10最弱環(huán)模型（串連模型）：認為產(chǎn)品或機件的故障（或破壞）是從缺陷最大因而也是最薄弱的部位 產(chǎn)生11 .故障樹分析法簡稱 FTA法（Fau

5、lt Tree Analysis）故障樹分析法是一種將系統(tǒng)故障形成的原因由總體至部分按樹狀逐級細化的分析方法。 故障樹分析法將最不希望發(fā)生的故障事件作為頂事件，利用事件和邏輯門符號逐級分析故障形成原因。 優(yōu)點：直觀、形象，靈活性強，通用性好；缺點：理論性強，邏輯嚴謹，建樹要求有經(jīng)驗，建樹工作量 大，12.頂事件和中間事件（矩形） 底事件（圓形）開關(guān)事件（房形）省略事件（菱形）14.建樹步驟頂事件選取原則：1）必須有確切的定義，不能含混不清、模棱兩可。2）必須是能分解的，以便分析頂事件和底事件之間的關(guān)系。3）能被監(jiān)測或控制，以便對其進行測量、定量分析，并采取措施防止其發(fā)生。4）最好有代表性。15

6、. （1）系統(tǒng)級邊界條件 頂事件及附加條件（2）部件級邊界條件 元部件狀態(tài)及概率，利用邊界條件簡化： 與門下有必不發(fā)生事件， 與門下有必然發(fā)生事件 或門下有必然發(fā)生事件， 或門下有必不發(fā)生事件，系統(tǒng)初始狀態(tài)，不允許出現(xiàn)事件，不加考慮事件底事件是重要部件級邊界其上至或門，則或門下該分支可刪除;，則該事件可刪除；其上至與門，則與門下該分支可刪除則該事件可刪除16. n個不同的獨立底事件組成的故障樹，有17.與門結(jié)構(gòu)故障樹的結(jié)構(gòu)函數(shù)(X18或門結(jié)構(gòu)故障樹的結(jié)構(gòu)函數(shù)(X )2n個可能狀態(tài)，故可有nI Xii 1nU Xii 12n個狀態(tài)向量。min x1,max X1,X2,L , XnX2,L ,X

7、n19. k/n門結(jié)構(gòu)故障樹的結(jié)構(gòu)函數(shù)(X)mU| Xji 1 j Ki20.底事件的相干性 若對第i個底事件而言，至少存在一對狀態(tài)向量Y0i=(y1,y2,yi-1,0,yi+1,yn)記作(0i,Y)而言，恒有(1i,X)Y1i=(y1,y2,yi-1,1,yi+1,，yn)記作(1i,Y)和，滿足(1i,Y)(0i,Y)，而對其它一切狀態(tài)向量(0i, X) 成立，則稱第i個底事件與頂事件相干。(1i,X) (0i, X)，則稱第i個底事件與頂事件不相干。如果找不到狀態(tài)向量滿足 相干結(jié)構(gòu)函數(shù)：(X)滿足：? 故障樹中底事件與頂事件均相干；?(X)對各底事件的狀態(tài)變量xi(i=1,2,n)均

8、為非減函數(shù)21相干結(jié)構(gòu)函數(shù)的性質(zhì)若狀態(tài)向量 X=(0,0，0)，則(X)=0 ；若狀態(tài)向量X=(1,1,1)，則(X)=1 ；若狀態(tài)向量 X Y(即Xi yi,i=1,2,n),則結(jié)構(gòu)函數(shù)(X) (Y);若(X)是由n個獨立底事件組成的任意結(jié)構(gòu)故障的相干結(jié)構(gòu)函數(shù)，n I xii 1即任意結(jié)構(gòu)故障樹， 22若狀態(tài)向量X 分量對應(yīng)的狀態(tài)變量(1)(2)(3)(4) 則有n(X) U Xii 1其結(jié)構(gòu)函數(shù)的上限為或門結(jié)構(gòu)故障樹結(jié)構(gòu)函數(shù)，而下限是與門結(jié)構(gòu)故障樹結(jié)構(gòu)函數(shù)。能使結(jié)構(gòu)函數(shù) (X)=1，則稱此狀態(tài)向量為 害恫量。在割向量X中，取值為1的各 (或底事件)的集合，稱作割集。割集是導(dǎo)致頂事件發(fā)生的若

9、干底事件的集合。若狀態(tài)向量X是割向量(即 (x)=1),并對任意狀態(tài)向量 Z而言，只要ZX，恒有(Z)=1成立，則 稱X為最小路向量，最小路向量 X中取值為 集是使系統(tǒng)不發(fā)生故障的必要正常元件的集合24. 用最小割集表示結(jié)構(gòu)函數(shù)：0的各分量對應(yīng)的底事件的集合，稱為最小路集。最小路25.用最小路集表示結(jié)構(gòu)函數(shù):lU i 1lX j故采用之)26.掌握化相交和為不交和，求頂事件概率(此法最簡單易于理解,mk1k2k3km 1km式中心為故障樹的最(X) UKi 匕匕12小割集，將上式化成單獨項(形如X1X2這種形式)的邏輯和，將式中的Xi用qi代替，Xi用1 qi代替。這樣便可得到頂事件發(fā)生的概率

10、為：mP Fj 127.底事件的發(fā)生對頂事件發(fā)生的影響，稱作底事件的重要度。i概率結(jié)構(gòu)重要度lp（i）:僅由單個底事件概率的變化而引起頂事件概率發(fā)生變化，則頂事件概率對底事件概率的變化率稱作該底事件的概率結(jié)構(gòu)重要度，簡稱概率重要度，記作I p（i）。數(shù)學(xué)表達式為：|p（i）。上式可以看出概率重要度較大的底事件，其概率發(fā)生變化，則對頂事件概率qi變化的影響是比較大的。結(jié)構(gòu)重要度I （i）:第i個底事件的結(jié)構(gòu)重要度I （i）定義為該底事件處于關(guān)鍵狀態(tài)的系統(tǒng)狀態(tài)數(shù)與其處于正常狀態(tài)的系統(tǒng)狀態(tài)數(shù)之比。當系統(tǒng)由n個獨立元件組成時，則可表示為： I （i） 歩絆n （i）為該底事件處于關(guān)鍵狀態(tài)的系統(tǒng)狀態(tài)數(shù)，

11、可由下式表示:n (i)2n 1(1i,X)X(Oi,X)所謂底事件的關(guān)鍵狀態(tài)是指該底事件狀態(tài)變量由 構(gòu)函數(shù)也由0變?yōu)? （系統(tǒng)由正常變故障）的狀態(tài)。 用以下原則求結(jié)構(gòu)重要度 ，在概率重要度的基礎(chǔ)上，令各底事件的概率均為 度與其底事件的概率重要度相同。0變?yōu)?時（該元件由正常變故障），故障樹的結(jié)1/2,則所求結(jié)構(gòu)重要關(guān)鍵重要度：IC（i）ln g(q)ln qigip （i），由此可見，底事件的關(guān)鍵重要度是指頂事件概率相對g變化量與引起此變化的底事件概率相對變化量之比的極限。28 .故障隔離手冊（FIM）和故障報告手冊使用同一的故障碼，該故障碼為8位數(shù)：左起前兩位為故障所在章號（系統(tǒng)），3、4

12、位為節(jié)號（子系統(tǒng)），5、6位為項目號，7、8位表示故障件位置。29. 無空勤人員提供故障碼時的故障隔離程序-故障必然歸入下面四種情況之一：? 有相應(yīng)的EICAS信息的故障；? 有機內(nèi)自檢程序（BITE ）的故障；? 有適用的維修控制顯示板（ MCD）信息的故障；? 以上信息全沒有的故障。若報告的問題上述三種信息均有，則故障分析順序為優(yōu)先考慮執(zhí)行有 機內(nèi)自檢程序，最后是考慮執(zhí)行有MCDP信息的排故程序。30. 查找故障的典型概率法（P 75）重點看，有計算。概率法應(yīng)用的條件： 故障是由某一元件故障引起；查找故障不會引入新故障。 概率法應(yīng)用的參數(shù)： 檢查次數(shù)（一次檢查、平均檢查次數(shù)EICAS信息的

13、排故程序，其次是檢查時間（一次檢查時間 t i、Nmi平均總檢查時間i (nTm檢查工作量（一次檢查工作量i、平均總檢查工作量1)tj)11 i(1 jj)檢查費用（一次檢查費用 C、平均總檢查費用EmCj)1tj)1n 1(Cj)j 1j)i(tj) ij 1nj)i 1iCj)j 1nt nnCn適用范圍逐件檢查系統(tǒng)分組檢查系統(tǒng)31.制材的廝始資料 及利用情況宦機件檢直 次序的廉則得到的擾化霑數(shù)任.徵選擇疑*未Mb或大致相皿或未加任e|価到法片或T;沖巳知，甘為未知或;加檢打冬匕Yr”的謹 序;或G廷咒0,1Wr”的 罐增次存平均竝檢ft時間少 平均總檢査工作it少卩1為已血曲大致相冋或未

14、加考 慮按 場左晟鼻月r 外的遞械找 序平肖槍肯次fta少時間-槪率法Bz Li知簽別較大按A亠魯鼻魯亠魯?shù)倪f截平溝總檢杳時間用短32. 分組檢查的方法：兩分法、等概率法、最小時間法。 兩分法：要點-符合機件數(shù)大致相等的要求； 最少檢查次數(shù)與最大檢查次數(shù)：1)i若系統(tǒng)由n個機件組成，滿足 2m葉1 （m為正整數(shù)），則系統(tǒng)最少檢查次數(shù)為 m次,最大檢查次數(shù)為（n+1 ）次，平均檢查次數(shù)Sm-第m次可查出故障的機件零件號組成的集合,Sm1mj （m 1）jj Smj Sm 1同理。j-零件號為j的機件故障的條件概率。Sm2）若系統(tǒng)機件數(shù)恰好滿足 n = 2 m則只需且必須經(jīng)過m次檢查，才能查出故障

15、原因，平均檢查次數(shù)Nn= m等概率法：要點-先把系統(tǒng)按每組各機件故障條件概率之和i大致相等分成兩組，檢查故障條件概率之和i較大的那組，確定故障件所在部分。再將存在故障件的那一組按每組各機件故障條件概率之和i大致相等分成兩個分組，檢查故障條件概率之和i較大的一組，確定故障原因所在。如此繼續(xù)下去，直至查出故障原因為止。最小時間法：要點-每組各機件故障條件概率之和大致相等。ft找力-法Wf 料!耀優(yōu)優(yōu)1艸|A利打髯知謹木加rtttl的楓件敷人敎W不 建便必要檢査 少離C1MJ”打未JU詭*寺小組機件 的故 隔棗帰 M事之和人或梢等梅真無鳳慎錢天幅一如卡溝栓迪農(nóng)敵W 少kdi 上*&盒#rt槍|刊儀少

16、兇二111便平均椅衣持績時對各組計算檢查時間消耗率（i/ tj），選擇 較大的一組進行檢查33. 信息量應(yīng)該是該信息出現(xiàn)概率的單調(diào)減函數(shù)(bit) ”信息量=log2 P , P信息量出現(xiàn)的概率，信息量的單位是“比特 -若有n個信息同時出現(xiàn)，它們對故障診斷提供的信息量要比單一信息提供的信息量大-當n個信息相應(yīng)的事件互相獨立時，n個信息共同出現(xiàn)時的信息量等于各個信息的信息量之和，即信息量具有可加性A1, A2,An，系統(tǒng)隨機處于相應(yīng)狀態(tài)的概率分別為P(A1), P(A2),，P(An),np(A)log2 P(A)i 1H(A)35.復(fù)合系統(tǒng)的熵： 從而復(fù)合系統(tǒng)的熵為? A、B互相獨立:? A、

17、B統(tǒng)計相關(guān):A條件下B的熵值：34現(xiàn)代信息論中，“熵”是系統(tǒng)不確定程度的度量 若系統(tǒng)A有n個狀態(tài) 則系統(tǒng)的熵定義為設(shè)系統(tǒng)A有n個可能狀態(tài)A1,A 2,L ,An ,系統(tǒng)B有m個可能狀態(tài)B1,B2,L ,Bmn mH(AB)P(ABj)log2 P(AiBj)i 1 j 1H(A+B)=H(A)+H(B)H(AB)=H(A)+H(B/A)=H(B)+H(A/B)0 H (B/A) H (B)0 H (A/ B) H (A)Ja(B) H (A) H(A/B)36定義系統(tǒng)B為判斷A所處的狀態(tài)提供的平均信息量為 也被稱為系統(tǒng)B包含有關(guān)系統(tǒng)A的平均信息量。P(A/Bj)nJA（Bj）P （A/Bj）l

18、og2 6八、i 1P（A）37.目視檢查是飛機結(jié)構(gòu)完整性檢查的最基本、最常用的檢查方法，也是保證飛行安全的重要手段之一。當蒙皮離開鉚釘頭并形成目視可見的明顯間隙，鉚釘周圍有黑圈，均表明鉚釘已松動。鋁合金和鎂合金腐蝕初期成呈白色斑點，發(fā)展后出現(xiàn)灰白色腐蝕產(chǎn)物粉末。 不銹鋼的腐蝕往往是出現(xiàn)黑色的坑點。38氣密艙的密封檢查：流量法和壓力降法。流量法更適用于泄漏量較大而容積小的氣密艙。壓力降法 設(shè)備簡單，測法簡單可靠。氣密艙和結(jié)構(gòu)油箱泄露包括可控制泄露和不可控制泄露。影響密封艙結(jié)構(gòu)密封性的因素： 環(huán)狀縫隙影響因素；平面縫隙影響因素；加工與裝配質(zhì)量的影響。39. 渦流檢測的基本原理檢測線圈通交流電，在

19、線圈周圍產(chǎn)生交變的初級磁場，當檢測線圈靠近被檢測的導(dǎo)電構(gòu)件時，在交變的初級磁場作用下，構(gòu)件中感生交變的電流渦流。渦流在構(gòu)件中及其周圍產(chǎn)生一個附加的交變次級磁場，次級磁場又在線圈內(nèi)產(chǎn)生感應(yīng)電流，它的方向與原電流方向相同。當構(gòu)件中產(chǎn)生裂紋或有其它缺陷，檢測線圈與其接近時，渦流發(fā)生畸變，影響次級磁場，進而影響檢測線圈中的感應(yīng)電流，檢測線 圈中的電流的變化，表明構(gòu)件發(fā)生損傷。40. 渦流檢測分為高頻渦流檢測（50kHz）和低頻渦流檢測。趨膚效應(yīng)：渦流的磁場會引起交變電流趨向構(gòu)件表面，表面電流密度最大，隨著深度增加，電流密 度減弱41渦流檢測法的適用范圍檢杳導(dǎo)電構(gòu)件的疲勞損傷和腐蝕損傷。對鋁合金是首詵的

20、無損檢測方法 不適用非金屬構(gòu)件，如塑料、玻璃纖維復(fù)合材料等的損傷高頻渦流可檢測試件表面或近表面的損傷，而低頻渦流可檢測構(gòu)件隱蔽面或緊固件孔壁上的損 傷對于鋼構(gòu)件一般不采用渦流檢測法探傷。 不能檢測出平行于探測面的層狀裂紋。厚度小于 1.5 mm 的薄板材，板邊緣或緊固件孔邊的邊界效應(yīng)較大，給檢測帶來一定的困難 42超聲波檢測法 :高頻聲束（頻率在 2okHz 以上）射入被檢材料，經(jīng)過不同介質(zhì)分界面會發(fā)生反射， 檢測者分析反射聲束信號，便可確定缺陷或損傷的存在及其位置。超聲波的發(fā)射與接收是利用 壓電材料的壓電效應(yīng) 來實現(xiàn)的 超聲波是一種 波長比光波長，比普通電波短，頻率高于 2okHz 的機械波

21、 43縱波檢測法的適用范圍:? 易檢測出與工件探測面走向平行的缺陷? 受儀器盲區(qū)和分辨力的限制，表面和近表面檢測能力低? 適用于檢測大面積的厚工件，定位簡單橫波檢測法的適用范圍:? 可發(fā)現(xiàn)與工件表面成一定角度的缺陷或損傷? 輔助縱波檢測，檢測垂直于探測面的缺陷或損傷。 應(yīng)用:可檢測金屬、非金屬、復(fù)合材料的內(nèi)部及表面缺陷（裂紋損傷和腐蝕損傷） 感，只要聲束方向與裂紋面夾角達到一定要求，就可清晰地顯示出裂紋損傷 44磁粉檢測 的原理:（通過檢測漏磁來發(fā)現(xiàn)缺陷）鐵磁試件被磁化后， 若試件存在表面或近表面缺陷， 會使試件表面產(chǎn)生漏磁。 許多小磁疇，磁化前，磁疇隨機取向，磁性抵消；被磁化時，磁疇規(guī)則排列

22、，呈現(xiàn)磁極。，對平面缺陷十分敏鐵磁性工件中存在著當工件表面或近表面存在與磁化方向近于垂直的裂紋缺陷時， 磁力線會彎曲， 呈繞行趨勢， 溢出表面的磁力線叫做缺 陷漏磁。漏磁場強度取決于缺陷尺寸、方向和位置以及試件的磁化強度。漏磁場強度越大，缺陷部位越容易吸附磁粉，越能顯示出磁粉跡痕，觀察磁粉跡痕判斷缺陷所在。周向磁化法:直接通電法、電極法、芯棒法 縱向磁化法:線圈法、電磁鐵法、感應(yīng)電流法 復(fù)合磁化法適用于鐵磁性構(gòu)件表面或近表面缺陷（或裂紋） 。主要檢測鍛鋼件及焊件，不適用于奧氏體不銹鋼（非 磁性材料） 。注意: 磁粉檢測后要對零件進行 退磁 。45傳統(tǒng)的故障診斷方法包括 邏輯診斷方法、統(tǒng)計診斷方

23、法和模糊診斷方法 。 46邏輯診斷法師根據(jù)故障特性 （故障信息或征兆）與故障狀態(tài)的邏輯關(guān)系，運用推理的方式進行故障 診斷的方法。有效決策規(guī)則：將有效邏輯基中全部變元（取值為1）或逆變元（取值為0）邏輯乘，再求邏輯和. 有效決策主范式:從決策規(guī)則出發(fā)，通過邏輯運算，得到 概括邏輯診斷步驟 :1.全部變元或逆變元邏輯乘的邏輯和確定考慮的因素 , 建立決策規(guī)則 ; 建立有效決策規(guī)則或有效決策主范式 ; 將給定元件狀態(tài)的元件變元或逆變元組成征兆函數(shù)2.3. 態(tài)識別或故障診斷 . 注: 此節(jié)求有效邏輯基，通過分析故障成因函數(shù)查找故障原因是重點。 47統(tǒng)計診斷方法:, 待定元件變元或逆變元組成成因函數(shù) , 進行狀確定臨界值 X0 是重點。根據(jù)對平均冒險率的分析，提出以下四種確定臨界值Xo的方法:在滿足平均冒險率最小的條件下，即使- 皮爾遜方法。最小冒險法、最小錯誤診斷概率方法、極小極大法和紐曼R = Rmax時，確定臨界值 Xo