飛機(jī)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(gè)或幾個(gè)性能指標(biāo)超過(guò)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(duì)功能的影響分為兩類(lèi)：功能故障和潛在故障。功能故障是指被考察的對(duì)象不能達(dá)到規(guī)定的性能指標(biāo)；潛在故障又稱(chēng)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(shí)際狀態(tài)或事件。3. 故障按其后果分四類(lèi)：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(duì)使用能力有直接的不利影響，通常是 在預(yù)防維修的費(fèi)用低于故障的間接經(jīng)濟(jì)損失和直接修理費(fèi)用之和時(shí)，才采用預(yù)防維修方式；非使用 性后果故障：對(duì)安全性及使用性均沒(méi)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)，只有當(dāng)預(yù)防維修費(fèi)用低

2、于故障后的直接維修費(fèi)用時(shí)才進(jìn)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。4. 故障按其產(chǎn)生原因及故障特征分類(lèi)可分為早期故障、偶然故障和損耗故障。偶然故障也稱(chēng)隨機(jī)故障， 它是產(chǎn)品由于偶然因素引起的故障。對(duì)于偶然故障，通常預(yù)定維修是無(wú)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(shí)間增長(zhǎng)，采用定期檢查和預(yù)先更換的方式是有效的。5. 故障模式或故障類(lèi)型是故障發(fā)生時(shí)的具體表現(xiàn)形式。故障模式是由測(cè)試來(lái)判斷的，測(cè)試結(jié)果顯示的 是故障特性。6. 故障機(jī)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)力條件是故障

3、的外因。7. 應(yīng)力-強(qiáng)度模型：當(dāng)施加在元件、材料上的應(yīng)力超過(guò)其耐受能力時(shí)，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(qiáng)度分布的標(biāo)準(zhǔn)差很小，且強(qiáng)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(qiáng)度分布的標(biāo)準(zhǔn)差較大，應(yīng)力分布標(biāo)準(zhǔn)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(qiáng)度分布截去低強(qiáng)度范圍的一段，使強(qiáng)度與應(yīng)力密度曲線下重疊 區(qū)域大大減小，余下的裝機(jī)件可靠度提高。圖1.2-2 (c)所示為強(qiáng)度分布標(biāo)準(zhǔn)差較小，但應(yīng)力分布標(biāo)準(zhǔn)差較大的情況，解決的辦法最好是減小 應(yīng)力分布的標(biāo)準(zhǔn)差，限制使用條件和環(huán)境

4、影響或修改設(shè)計(jì)。(ii)$圖1.2-2應(yīng)力、強(qiáng)度分布對(duì)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(jìn)行， 直到它的某些參數(shù)變化超過(guò)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(lái)描述。 串連式反應(yīng)過(guò)程：總反應(yīng)速度主要取決于反應(yīng)最慢的那個(gè)過(guò)程的速度。 并聯(lián)式反應(yīng)過(guò)程：總反應(yīng)速度主要取決于反應(yīng)最快的過(guò)程的速度。10最弱環(huán)模型（串連模型）：認(rèn)為產(chǎn)品或機(jī)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(shù)分析法簡(jiǎn)稱(chēng) FTA法（Fault Tree Analysis）故障樹(shù)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(shù)狀逐級(jí)細(xì)化的

5、分析方法。故障樹(shù)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(mén)符號(hào)逐級(jí)分析故障形成原因。 優(yōu)點(diǎn)：直觀、形象，靈活性強(qiáng)，通用性好；缺點(diǎn)：理論性強(qiáng)，邏輯嚴(yán)謹(jǐn)，建樹(shù)要求有經(jīng)驗(yàn)，建樹(shù)工作量大，易錯(cuò)漏。12.頂事件和中間事件（矩形） 底事件（圓形）開(kāi)關(guān)事件（房形）省略事件（菱形）k個(gè)或k個(gè)以上發(fā)生時(shí)，輸出事件才發(fā)生。門(mén)13廠7AQATr邏輯與門(mén)邏輯或門(mén)表決門(mén)：僅當(dāng)n個(gè)輸入事件中有分祈事故鏈.確定邊界 確定主流程條件14.建樹(shù)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(cè)或控制，以便對(duì)其進(jìn)行測(cè)量、定量分析，并

6、采取措施防止其發(fā)生。4）最好有代表性。15. （1 ）系統(tǒng)級(jí)邊界條件頂事件及附加條件（系統(tǒng)初始狀態(tài)，不允許出現(xiàn)事件，不加考慮事件）（2）部件級(jí)邊界條件元部件狀態(tài)及概率，底事件是重要部件級(jí)邊界利用邊界條件簡(jiǎn)化：與門(mén)下有必不發(fā)生事件，其上至或門(mén)，則或門(mén)下該分支可刪除；與門(mén)下有必然發(fā)生事件，則該事件可刪除；或門(mén)下有必然發(fā)生事件，其上至與門(mén)，則與門(mén)下該分支可刪除或門(mén)下有必不發(fā)生事件，則該事件可刪除16. n個(gè)不同的獨(dú)立底事件組成的故障樹(shù)，有2n個(gè)可能狀態(tài)，故可有 2n個(gè)狀態(tài)向量。n17. 與門(mén)結(jié)構(gòu)故障樹(shù)的結(jié)構(gòu)函數(shù)（X ） I Xi min xX2,L ,Xni 1n（X ） U Xi max X1,

7、X2,L , Xni 118.或門(mén)結(jié)構(gòu)故障樹(shù)的結(jié)構(gòu)函數(shù)19.k/n門(mén)結(jié)構(gòu)故障樹(shù)的結(jié)構(gòu)函數(shù)m(X) U| Xji 1 j Ki20.底事件的相干性若對(duì)第i個(gè)底事件而言，至少存在一對(duì)狀態(tài)向量Y1i=(y1,y2,yi-1,1,yi+1,yn)記作(1i,Y)和Y0i=(y1,y2,yi-1,0,yi+1,yn)記作(0i,Y)，滿足(1i,Y)(0i,Y)，而對(duì)其它一切狀態(tài)向量而言，恒有(1i,X)(0i, X) 成立，則稱(chēng)第i個(gè)底事件與頂事件相干。如果找不到狀態(tài)向量滿足(1i,X) (0i, X)，則稱(chēng)第i個(gè)底事件與頂事件不相干。相干結(jié)構(gòu)函數(shù)：(X)滿足：? 故障樹(shù)中底事件與頂事件均相干；? (

8、X)對(duì)各底事件的狀態(tài)變量 xi(i=1,2,n)均為非減函數(shù)21. 相干結(jié)構(gòu)函數(shù)的性質(zhì)(1)(2)(3)(4) 則有若狀態(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(gè)獨(dú)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)，nnI Xi (X ) U Xii 1i 1即任意結(jié)構(gòu)故障樹(shù)，其結(jié)構(gòu)函數(shù)的上限為或門(mén)結(jié)構(gòu)故障樹(shù)結(jié)構(gòu)函數(shù)，而下限是與門(mén)結(jié)構(gòu)故障樹(shù)結(jié)構(gòu)函數(shù)。22. 若狀態(tài)向量 X能使結(jié)構(gòu)函數(shù) (X)=1，則稱(chēng)此狀態(tài)向量為 害恫量。在割向量X中，取值為1的各 分量對(duì)應(yīng)的狀態(tài)

9、變量(或底事件)的集合，稱(chēng)作 割集。割集是導(dǎo)致頂事件發(fā)生的若干底事件的集合。若 狀態(tài)向量X是割向量(即 (X)=1),并對(duì)任意狀態(tài)向量 Z而言，只要ZX，恒有(Z) =1成立，則 稱(chēng)X為最小路向量，最小路向量X中取值為0的各分量對(duì)應(yīng)的底事件的集合，稱(chēng)為 最小路集。最小路 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)：l(X)U I x j25.用最小路集表示結(jié)構(gòu)函數(shù)：i 1j D il(X)IU X ji 1j D i26. 掌握化相交和為不交和，求頂事件概率(此法最簡(jiǎn)單易于理解，故采用之)：m (X)U Ki人人*2 k1 k2k3k1k2k3km 1km式中Ki

10、為故障樹(shù)的最i 1小割集，將上式化成單獨(dú)項(xiàng)(形如X1X2這種形式)的邏輯和，將式中的Xi用qi代替，Xi用1 qj代替。這樣便可得到頂事件發(fā)生的概率為：mg P X 1P Fi 1i27. 底事件的發(fā)生對(duì)頂事件發(fā)生的影響，稱(chēng)作底事件的重要度。概率結(jié)構(gòu)重要度lp（i）:僅由單個(gè)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(duì)底事件概率的變化率稱(chēng)作該底事件的概率結(jié)構(gòu)重要度，簡(jiǎn)稱(chēng)概率重要度，記作lp（i）。數(shù)學(xué)表達(dá)式為：lp（i）-g。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(duì)頂事件概率Qi變化的影響是比較大的。I (i)叨，結(jié)構(gòu)重要度I （i）:第i個(gè)底事件的結(jié)構(gòu)重要度I （

11、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(dāng)系統(tǒng)由n個(gè)獨(dú)立元件組成時(shí)，則可表示為:n （i）為該底事件處于關(guān)鍵狀態(tài)的系統(tǒng)狀態(tài)數(shù)，可由下式表示:n (i)(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0變?yōu)?時(shí)（該元件由正常變故障）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。，故障樹(shù)的結(jié)1/2，則所求結(jié)構(gòu)重要關(guān)鍵重要度：lc（i）ln g(q)ln qiIP（i），由此可見(jiàn)，底事件的關(guān)鍵重要度是指頂事件概率相對(duì) g變化量與引起此變化的底事

12、件概率相對(duì)變化量之比的極限。28. 故障隔離手冊(cè)（FIM）和故障報(bào)告手冊(cè)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(hào)（系統(tǒng)），3、4位為節(jié)號(hào)（子系統(tǒng)），5、6位為項(xiàng)目號(hào)，7、8位表示故障件位置。29. 無(wú)空勤人員提供故障碼時(shí)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(jī)內(nèi)自檢程序（BITE ）的故障；? 有適用的維修控制顯示板（ MCDP信息的故障；? 以上信息全沒(méi)有的故障。EICAS信息的排故程序，其次是若報(bào)告的問(wèn)題上述三種信息均有，則故障分析順序?yàn)閮?yōu)先考慮執(zhí)行有 機(jī)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

13、障的典型概率法（P75）重點(diǎn)看，有計(jì)算。檢查次數(shù)（一次檢查、平均檢查次數(shù) Nm i 檢查時(shí)間（一次檢查時(shí)間 ti、平均總檢查時(shí)間i (n 1)檢查工作量（一次檢查工作量i、平均總檢查工作量檢查費(fèi)用（一次檢查費(fèi)用 C、平均總檢查費(fèi)用 Etj)j 1n 1 i(i 1 j 1iCj) ij) i1tj)1n 1(j 1j)n 1(Cj)j 1n i(tj) i j 1n i(i 1 j 1i(Cj)j 1j)nt nnCn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(huì)引入新故障。 概率法應(yīng)用的參數(shù)：適用范圍-逐件檢查系統(tǒng)-分組檢查系統(tǒng)31.遇找方堆盤(pán)祈的原蛤資料 反其利用情況次序的斥則

14、得到的優(yōu)牝皐數(shù)任燧選擇h未知咸大致相刑，或未加任fi由簡(jiǎn)到鷹法叮或巧芮已知衛(wèi)為未知我*加按歸花幻十的遞站択 序!或按G W rgW陽(yáng)腹口的 遞增次睜平均總檢直時(shí)聞少平均總檢査工作世空店気已大致相冋或未加考 慮按去止3弘的遞減* 序平的槍冇次數(shù)建少時(shí)間-槪率法聞仏巳知且氏巾差則較大蚪沁沁 ”3字的遵減*111 JjG平均總檢蠱時(shí)間珀粧32.分組檢查的方法：兩分法、等概率法、最小時(shí)間法。 兩分法：要點(diǎn)-符合機(jī)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(gè)機(jī)件組成，滿足 2m n 50kHz)和低頻渦流檢測(cè)。趨膚效應(yīng)：渦流的磁場(chǎng)會(huì)引起交變電流趨向構(gòu)件表面，表面電流密度最大，隨

15、著深度增加，電流密 度減弱41. 渦流檢測(cè)法的適用范圍檢查導(dǎo)電構(gòu)件的疲勞損傷和腐蝕損傷。對(duì)鋁合金是首選的無(wú)損檢測(cè)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(cè)試件表面或近表面的損傷，而低頻渦流可檢測(cè)構(gòu)件隱蔽面或緊固件孔壁上的損 傷對(duì)于鋼構(gòu)件一般不采用渦流檢測(cè)法探傷。 不能檢測(cè)出平行于探測(cè)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(cè)帶來(lái)一定的困難42超聲波檢測(cè)法 ：高頻聲束（頻率在 20kHz 以上）射入被檢材料，經(jīng)過(guò)不同介質(zhì)分界面會(huì)發(fā)生反射， 檢測(cè)者分析反射聲束信號(hào)，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

16、壓電材料的壓電效應(yīng) 來(lái)實(shí)現(xiàn)的超聲波是一種 波長(zhǎng)比光波長(zhǎng)，比普通電波短，頻率高于 20kHz 的機(jī)械波 43縱波檢測(cè)法的適用范圍：? 易檢測(cè)出與工件探測(cè)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(cè)能力低? 適用于檢測(cè)大面積的厚工件，定位簡(jiǎn)單橫波檢測(cè)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(cè)，檢測(cè)垂直于探測(cè)面的缺陷或損傷。應(yīng)用：可檢測(cè)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） ，對(duì)平面缺陷十分敏 感，只要聲束方向與裂紋面夾角達(dá)到一定要求，就可清晰地顯示出裂紋損傷44磁粉檢測(cè) 的原理：（通過(guò)檢測(cè)漏磁來(lái)發(fā)現(xiàn)缺陷）鐵磁試件被磁化后， 若試

17、件存在表面或近表面缺陷， 會(huì)使試件表面產(chǎn)生漏磁。 鐵磁性工件中存在著 許多小磁疇，磁化前，磁疇隨機(jī)取向，磁性抵消；被磁化時(shí)，磁疇規(guī)則排列，呈現(xiàn)磁極。當(dāng)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(shí)， 磁力線會(huì)彎曲， 呈繞行趨勢(shì)， 溢出表面的磁力線叫做缺 陷漏磁。漏磁場(chǎng)強(qiáng)度取決于缺陷尺寸、方向和位置以及試件的磁化強(qiáng)度。漏磁場(chǎng)強(qiáng)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(cè)鍛鋼件及焊件，不適用于奧氏體不銹鋼（非

18、磁性材料）。注意： 磁粉檢測(cè)后要對(duì)零件進(jìn)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(jì)診斷方法和模糊診斷方法 。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(yùn)用推理的方式進(jìn)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?cè)ㄈ≈禐?）或逆變?cè)ㄈ≈禐?）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(guò)邏輯運(yùn)算，得到 全部變?cè)蚰孀冊(cè)壿嫵说倪壿嫼?概括邏輯診斷步驟 :1. 確定考慮的因素 , 建立決策規(guī)則 ;2. 建立有效決策規(guī)則或有效決策主范式 ;3. 將給定元件狀態(tài)的元件變?cè)蚰孀冊(cè)M成征兆函數(shù) , 待定元件變?cè)蚰孀冊(cè)M成成因函數(shù) ,

19、進(jìn)行狀 態(tài)識(shí)別或故障診斷 .注： 此節(jié)求有效邏輯基，通過(guò)分析故障成因函數(shù)查找故障原因是重點(diǎn)。47統(tǒng)計(jì)診斷方法：確定臨界值 X0 是重點(diǎn)。根據(jù)對(duì)平均冒險(xiǎn)率的分析，提出以下四種確定臨界值X0 的方法：最小冒險(xiǎn)法、最小錯(cuò)誤診斷概率方法、極小極大法和紐曼 - 皮爾遜方法。在滿足平均冒險(xiǎn)率最小的條件下，即使R = Rmax時(shí)，確定臨界值 X。的方法稱(chēng)為最小冒險(xiǎn)方法。XoX2)lnP2x2x-iInPiC12C21C22 C11x x0,判為正常，即，x D1x x0,判為異常，即，x D2當(dāng)Cli=C22=0 , C21=Ci2=1時(shí)，最小錯(cuò)誤診斷概率方法確定臨界值得條件和最小冒險(xiǎn)法完全相同。在R使平均冒險(xiǎn)率取極大的同時(shí)，X