飛機故障診斷

飛機故障診斷飛機故障診斷第1頁第一章故障特征與故障過程模型故障及其分類故障過程模型與故障物理應(yīng)用飛機故障診斷第2頁第一節(jié)故障及其分類飛機故障對飛行安全影響故障及其分類飛機故障診斷第3頁飛機故障對飛行安全影響因為設(shè)計、制造、使用、維修及管理等原因引發(fā)設(shè)備或機件故障，造成飛行事故時有發(fā)生。

故障（包含人為差錯）是產(chǎn)生飛行事故主要原因！機務(wù)人員所做每一項工作，從日常保養(yǎng)到預(yù)防維修，無不以確保飛行安全、不出或少出故障為其目標。一、可靠性與安全性飛機故障診斷第4頁二、民航客機事故原因分析設(shè)計和維修方案不合理片面地追求較高靜強度和剛度，忽略了材料耐腐蝕及抗疲勞特征?！翣?18機翼上翼面B94鉚釘大量出現(xiàn)斷頭現(xiàn)象系統(tǒng)和接頭配件設(shè)計過分強調(diào)標準化，忽略了一些防人為差錯細節(jié)辦法?！驗棰?、Ⅲ8插頭錯接而造成一架TU-154飛機空中解體修理方案不合理——1985年，日本航空企業(yè)一架B747客機空中發(fā)生故障，造成機組和乘客無一生還。飛機故障診斷第5頁二、民航客機事故原因分析人為原因統(tǒng)計民航1950年以來有確切資料120起事故中，因人為差錯造成事故占79%，機械裝備故障造成事故占13.4%，環(huán)境和其它原因造成事故占7.6%。假如設(shè)計上沒有采取可靠防人為差錯辦法，在使用或維修中又沒有嚴格按操作規(guī)程進行操作，則很輕易造成飛機故障，乃至嚴重事故。飛行人員心理素質(zhì)人為有意破壞飛機故障診斷第6頁二、民航客機事故原因分析人為原因統(tǒng)計民航1950年以來有確切資料120起事故中，因人為差錯造成事故占79%，機械裝備故障造成事故占13.4%，環(huán)境和其它原因造成事故占7.6%。假如設(shè)計上沒有采取可靠防人為差錯辦法，在使用或維修中又沒有嚴格按操作規(guī)程進行操作，則很輕易造成飛機故障，乃至嚴重事故。飛行人員心理素質(zhì)人為有意破壞飛機故障診斷第7頁事

故

統(tǒng)

計

圖飛機故障診斷第8頁二、民航客機事故原因分析環(huán)境原因飛機結(jié)構(gòu)疲勞損傷飛機結(jié)構(gòu)腐蝕損傷飛機故障診斷第9頁三、故障診療學(xué)大家逐步地把注意力集中到對故障原因及后果分析上，研究降低故障、減輕故障后果方法，以確保飛機安全性為宗旨，并將其貫通于飛機設(shè)計、制造、使用、維修，直到退伍全過程。理論基礎(chǔ)：可靠性、維修性、系統(tǒng)工程等新興學(xué)科。工具檢測技術(shù)發(fā)展；檢測伎倆提升；計算機功效開發(fā)與利用。飛機故障診斷第10頁故障及其分類故障是指產(chǎn)品喪失了要求功效，或產(chǎn)品一個或幾個性能指標超出了要求范圍。故障與正常界限確實定，可能隨使用范圍、分析層次等有所不一樣?！收吓袚?jù)一、故障定義飛機故障診斷第11頁故障及其分類按其對功效影響分類功效故障：指被考查對象不能到達要求性能指標（針對某一功效）。它有兩個方面含義。潛在故障：是一個預(yù)示功效故障即將發(fā)生能夠判別實際狀態(tài)或事件。二、故障分類飛機故障診斷第12頁故障及其分類按其后果分類安全性后果故障：故障會引發(fā)對使用安全性直接不利影響。（1.

預(yù)防維修；2.

改進設(shè)計）使用性后果故障：故障對使用能力有直接不利影響。（預(yù)防維修費用

間接經(jīng)濟損失+直接維修費用）二、故障分類飛機故障診斷第13頁故障及其分類按其后果分類非使用性后果故障：故障對安全性及使用性均沒有直接不利影響。（預(yù)防維修費用

直接修理費用）隱患性后果故障：這類故障若不及時發(fā)覺并排除，可能會造成系統(tǒng)多重故障，甚至發(fā)生安全性后果。（預(yù)定維修）二、故障分類飛機故障診斷第14頁故障及其分類按其產(chǎn)生原因及故障特征分類早期故障偶然故障耗損故障二、故障分類飛機故障診斷第15頁第二節(jié)故障過程模型與故障物理應(yīng)用故障模式與故障機理故障過程模型故障物理應(yīng)用飛機故障診斷第16頁故障模式與故障機理故障模式或故障類型是故障發(fā)生時詳細表現(xiàn)形式。一個功效故障往往是由各種故障模式中一個或數(shù)種造成。對于系統(tǒng)功效故障而言，確定了故障模式，并不等于找到了故障部位。一個故障特征可能為幾個模式所共有，而同一故障模式可能有多個故障特征。同一零部件能夠同時存在幾個故障模式。（發(fā)生頻率和頻率比）一、故障模式飛機故障診斷第17頁故障模式與故障機理故障機理是故障內(nèi)因，故障特征是故障現(xiàn)象，而環(huán)境應(yīng)力條件是故障外因。故障機理和故障模式是依不一樣對象來要求各自特定分類。（疲勞斷裂現(xiàn)象）相關(guān)產(chǎn)品故障機理、故障模式及其相互關(guān)系，必須依據(jù)實際情況詳細分析，不能一概而論。二、故障機理飛機故障診斷第18頁故障模式與故障機理“SCWIFT”分類蠕變或應(yīng)力斷裂（S）腐蝕（C）磨損（W）沖擊斷裂（I）疲勞（F）熱（T）二、故障機理飛機故障診斷第19頁故障過程模型當(dāng)施加在元件、材料上應(yīng)力超出其耐受能力（即強度）時，故障便發(fā)生。應(yīng)力–強度模型是一個材料力學(xué)模型?！皯?yīng)力”應(yīng)了解為由環(huán)境、工作條件等退化誘因所引發(fā)系統(tǒng)內(nèi)部能量積蓄?！皬姸取睉?yīng)了解為材料、元件或系統(tǒng)抗故障能力。若掌握了應(yīng)力和強度概率分布規(guī)律，則依據(jù)應(yīng)力與強度分布密度曲線交疊個別面積可求出產(chǎn)品故障概率。一、應(yīng)力-強度模型飛機故障診斷第20頁21圖1.2-1應(yīng)力強度模型飛機故障診斷第21頁故障過程模型利用應(yīng)力–強度模型能夠分析故障機理并可提出提升產(chǎn)品可靠性方法。通常，材料強度、靜載荷和結(jié)構(gòu)幾何尺寸均服從正態(tài)分布。應(yīng)力作為載荷和結(jié)構(gòu)幾何參數(shù)函數(shù)，也能夠做正態(tài)分布假設(shè)。當(dāng)應(yīng)力與強度二者分布沒有重合區(qū)域時，故障不發(fā)生。當(dāng)密度曲線下出現(xiàn)重合個別（t=t2），則表示會發(fā)生故障，且重合個別面積代表了發(fā)生故障概率大小。一、應(yīng)力-強度模型飛機故障診斷第22頁23故障過程模型——強度分布均值

——標準差

——分布密度

——應(yīng)力分布均值

——標準差

——分布密度安全余量Sm：應(yīng)力偏差度Lr：（1.2-1）估算產(chǎn)品可靠度飛機故障診斷第23頁24故障過程模型令L為應(yīng)力隨機變量，S為強度隨機變量，引入隨機變量Z，即Z=S-L

Z密度函數(shù)為（1.2-2）

——隨機變量Z均值，

——隨機變量Z標準差，估算產(chǎn)品可靠度飛機故障診斷第24頁25故障過程模型結(jié)構(gòu)發(fā)生強度不足故障條件是Z≤0。故結(jié)構(gòu)發(fā)生靜強度破壞概率（即故障密度）為引入新變量u，，則服從標準正態(tài)分布，得到由（1.2-1）式可知，代入上式求得（1.2-3）估算產(chǎn)品可靠度飛機故障診斷第25頁故障過程模型σS、σL均很小，可靠性↑↑（圖1.2-2(a)）σS較大，σL較小，可靠性↓（圖1.2-2(b)）經(jīng)過質(zhì)量控制，降低強度分布標準差；高應(yīng)力篩選法，剔除強度低產(chǎn)品（圖1.2-3）。σS較小，σL較大可靠性↓↓（圖1.2-2(c)）限制使用條件和環(huán)境影響；重新設(shè)計。一、利用應(yīng)力-強度模型分析故障機理與提升可靠度方法（圖1.2-2）飛機故障診斷第26頁27圖1.2-2應(yīng)力、強度分布對可靠性影響飛機故障診斷第27頁28圖1.2-3高應(yīng)力篩選后應(yīng)力、強度分布飛機故障診斷第28頁故障過程模型假如產(chǎn)品故障是因為產(chǎn)品內(nèi)部某種物理、化學(xué)反應(yīng)連續(xù)進行，直到它一些參數(shù)改變超出了一定臨界值，產(chǎn)品喪失要求功效或性能，這種故障就能夠用反應(yīng)論模型來描述。產(chǎn)品從正常狀態(tài)進入退化狀態(tài)過程中，存在著能量勢壘（激活能ΔE），跨越ΔE所必須能量是由環(huán)境（應(yīng)力）提供，只有當(dāng)外部環(huán)境提供能量超出此ΔE，才有可能發(fā)生該種狀態(tài)反應(yīng)（圖1.2-4）。二、反應(yīng)論模型飛機故障診斷第29頁30圖1.2-4激活能及退化反應(yīng)飛機故障診斷第30頁31故障過程模型通常退化反應(yīng)，在到達最終退化狀態(tài)前要跨越幾個能量勢壘，發(fā)生幾個不一樣故障機理反應(yīng)。串連式反應(yīng)過程（1.2-4）總反應(yīng)速度主要取決于反應(yīng)最慢那個過程速度。并聯(lián)式反應(yīng)（1.2-5）總反應(yīng)速度主要取決于反應(yīng)最快過程速度。二、反應(yīng)論模型飛機故障診斷第31頁32故障過程模型認為產(chǎn)品或機件故障（或破壞）是從缺點最大因而也是最微弱部位產(chǎn)生（圖1.2-5）。利用最弱環(huán)模型確定材料或元件故障率：設(shè)材料或元件有n個相互獨立故障機理，而其中任何一個故障機理都可能造成材料或元件故障，則材料或元件故障可用各機理故障率之和來表示，即

（1.2-6）最弱環(huán)模型與應(yīng)力-強度模型含有一定區(qū)分和聯(lián)絡(luò)。三、最弱環(huán)模型（串連模型）飛機故障診斷第32頁33圖1.2-5最弱環(huán)模型示意圖飛機故障診斷第33頁故障過程模型假如環(huán)境屢次重復(fù)作用在產(chǎn)品上，每次均對產(chǎn)品產(chǎn)生一定量損傷，當(dāng)這些損傷累積起來超出某一臨界值時，產(chǎn)品就會發(fā)生故障。應(yīng)用累積損傷模型分析產(chǎn)品故障，估算產(chǎn)品壽命時，通常假定基于同一故障機理。四、累積損傷模型飛機故障診斷第34頁故障物理應(yīng)用安-24飛機服役多年后，在機翼油箱上壁板