737机队 反推系统可靠性 分析

737机队 反推系统可靠性 分析

杨骏

东方航空技术有限公司

1． 737反推系统故障数据分析

为了判断737反推系统可靠性情况，选取2012年到2013年间波音737NG的反推系统的故障数据进行统计，总计216条。经过对737及对故障数据的处理，将737反推系统主要分为4类故障，分别为：

（1）EAU故障

（2）反推控制活门故障

（3）锁作动筒故障

（4）其他故障类型 （主要为电器元件部件故障）

可以看出主要故障部件为EAU,反推控制活门，以及内锁作动筒，因此有必要对这些737反推系统主要故障部件进行分析。自动油门组件包，液压组件和其他故障部件故障次数较少，可靠性较高，因此为小概率事件，不做进一步分析。

2.1 基于新的威布尔分布参数估计法的设备寿命可靠性分析

机械设备在使用寿命期内，故障发生率与使用年龄有关。故障率函数是随时问t变化的函数，设备处于不同的使用期，其故障率也不同。图1曲线反映设备全期的故障分布，包括早期故障期、偶发故障期和耗损故障期，因其整体形状像浴盆，称为浴盆曲线^[1][2]。

图2.1浴盆曲线图

威布尔分布^[3][4]是近年来在设备寿命可靠性分析中使用最广泛的模型之一，能整体描述出整个浴盆曲线。

威布尔分布的失效分布函数为：

……………………………………(2.1)

式中，t为时间，a为尺度参数，β为形状参数。

当β<1时，故障率λ(t)呈递减分布，设备运行在早期故障期，适于建模早期失效；当β=1时，故障率λ(t)为常数，设备运行在偶发故障期，适于建模随机失效；当β>1时，故障率λ(t)呈递增分布，设备运行在耗损故障期，适于建模磨耗或老化失效。

威布尔分布的三种故障率β<1、β=1、β>1，正好与浴盆曲线的三个阶段相对应。因此，寿命曲线为浴盆曲线的设备服从威布尔分布。

2.2 近似中位秩公式计算经验分布函数

以反推控制活门为例，经过整理和归纳得到16个故障数据样本从小到大排列（如表2.1）

根据数据分析反推控制活门是反推系统中易发生故障的主要零部件。根据经验知道，反推控制活门的寿命为浴盆曲线，即服从威布尔分布。

采用威尔分布模型进行分析，威尔分布的失效分布函数为式（2.2）

式（2.2）

简单变换式（2.2） 且令为总坐标， 为横坐标时，式（2.2）为：

的直线方程。A为斜率，B为截距。

通过对表2.1数据在MINITAB1.6程序处理进行WEIBULL可靠性线分析可得到以下线性拟合图。从图2.2中可以看到， 与 之间存在着良好的线性关系：

图2.2 线性拟合图

形状参数可以表征分布模型的失效率的变化规律，形状参数<1说明失效率随时间没有显著增加，不属于耗损失效型，零部件在投入使用早期失效较少，而工作寿命达到一定程度后失效会有一定的增加。所以，对于反推控制活门此类故障规律的部件应该定时清洁或者拆修，以预防功能故障或者多重故障^[5]。形状参数越大，失效率随时间增加越快。根据这一情况，下面做反推控制活门故障时间的概率分布图。

读图2.2，得到威布尔分布参数α=576.7，形状参数β=1.393因此得出可靠度函数为：

函数图象如下：

图2.3 控制活门故障时间的概率分布图

如图2.3，当该部件使用时间到148小时之后，部件的可靠性就已经降低到86%。而当部件使用时间接近800小时，部件可靠性已经降低到了20%。

根据以上分析可知：

1）如图在400小时以前发生故障的概率很小，从故障数据分析中可以得到这一点，在排故时，如果反推控制活门使用时间小于400小时，则优先考虑线路问题，或瞬时故障，优先考虑对该部件电插头进行清洁检查，从而减少拆换数量，避免死板的拆换，降低可控维护成本。

2）部件使用时间超过600小时后，部件的可靠性已近降低到40%，建议使用时间超过此时间后对部件进行拆修或者更换，从而以预防功能故障或者多重故障。

2.4运用可靠性原理绘制737反推系统故障警告图

随着机队飞行小时的日益增多，反推系统故障率是呈上升趋势的，为了对反推系统的工作情况进行有效地监控，运用可靠性原理绘制波音737机队反推系统故障警告状态表^[6]，其中：

…………………………………………（4.13） — 警戒线；

— 乘数（在2和3之间）；

— 每月故障率；

— 月数；

以反推控制活门为例，统计出月故障数，计算得出EAU故障率（‰）代入数据，绘制该部件故障警告图如下：

图2.4反推控制活门故障警告表

从故障警告图上可以看出2008年9月到2010年1月之间多次突破2倍及2.5倍警告值，即浴盆曲线故障上升阶段，在2010年5月突破了3倍警告值，已经可以定义为高发故障。可见故障警告图能一定程度上预测并判断系统及部件的故障风险，方便质量人员精确把控机队系统可靠性状态。

3.维护建议：

1. 短停优先考虑EAU瞬时故障，地面能清掉不影响放行。

2. 当内锁作动筒使用时间未满10000小时，优先考虑接头积灰

接触不良等外部故障，建议在内锁作动筒工作25000小时左右对其进行预防性检查或更换

3） 反推控制活门超过600小时后，建议进行拆修或者更换，从而以预防功能故障或者多重故障。

参考文献

[1] 肖 伟，赵嵩正．设备可靠性与维修决策关系研究[J]．机械科学与技术，2004，23(1)：85-86；2OO4，23(1)：89.

[2] 池洁．设备使用过程中的故障分布及可靠度变化分析[J]．重庆建筑大学学报，2006，28(5)：51-54.

[3] 郭永基，可靠性工程原理[M]．北京：清华大学出版社，2OO2.

[4] 陆山，吕鸿雁．小子样零构件可靠寿命零故障试验评估方法[J]．机械强度，2OO6，28(3)：411-414．

[5] 张永生.民用航空维修工程管理概论[M].北京:中国民航出版社,1999.

[6] 王国大.可靠性统计分析与系统开发[M].天津:中国民航学院,2003.

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