基于蒙特卡罗仿真的FADEC系统多故障TLD分析方法

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1、航空学报ActaAeronauticaelAslrOnauticaSinicaDec252015Vol36No．123970．3979ISSN1000-6893CN11—1929／Vhttp：／／hkxbbuaaedu．C13hkxb@buaaeduca基于蒙特卡罗仿真的分析方法陆中1’*，戎翔2，周伽3，陈康1FADEC系统多故障TLD1．南京航空航天大学民航学院，南京2111062．中航商用航空发动机有限责任公司适航质量部，上海2011083．中国东方航空江苏有限公司飞机维修部，南京211113摘要：航空发动机电子控

2、制系统的时间限制派遣(TLD)分析是飞机系统安全性分析的重要内容，是商用飞机及航空发动机型号合格审定的一项必要工作，传统方法无法解决多故障情形下的TLD问题。对多故障TLD方法进行了研究，提出了多故障派遣时的派遣间隔决策方法与维修策略决策原则，基于蒙特卡罗仿真提出了多故障TLD分析方法，结合具体案例验证了方法的有效性，并针对典型全权限数字式电子控制系统(FADEC)进行了多故障TLD分析。结论表明，与单状态马尔可夫模型方法相比，本文方法具有较高的精度，误差在0．25％左右，同时能够避免马尔可夫过程繁琐的建模工作，并且具备

3、工程实用性。关键词：系统安全性；时间限制派遣；蒙特卡罗仿真；马尔可夫模型；航空发动机控制；适航审定中图分类号：V37文献标识码：A文章编号：1000—6893(2015)12—3970—10全权限数字式电子控制(FullAuthorityDig—italElectronicControl，FADEC)技术具有高精度、高可靠性、低成本、能够实现复杂控制规律等优点，是目前先进航空发动机控制系统研制中广泛采用的技术[1。2]。时间限制派遣(TimeLimitedDispatch，TLD)的概念来源于波音767飞机的FADEC系

4、统的研制与审定之中，为了提高可靠性，FADEC的电子控制组件、电源、传感器等通常都采用余度构型，TI。D是指当系统的冗余单元出现故障时，不需要立即进行维修，允许系统带故障运行一段预定长度的时问[3-4]。TI。D允许飞机运营商将机载系统冗余单元的故障安排在计划的维修间隔期进行维修，而不必在下一次飞行前完成所有故障维修，避免了由于非计划维修导致航班延误或取消，从而提高了飞机的可派遣性[5]。TLD分析是商用飞机及航空发动机系统安全性分析的重要组成部分，是针对美国联邦航空条例(或欧洲航空安全局相应的审定规范)第25部1309

5、条“设备、系统及安装”、第33部28条“发动机控制系统”以及第33部75条“系统安全”等适航条款进行符合性验证的重要内容，已经成为安装FADEC系统的发动机以及安装此类发动机的飞机开展型号合格审定、获取型号合格证必须进行的一项符合性验证工作[6。1引。目前，工业界使用的TLD分析方法主要包括时间加权平均法与马尔可夫模型法[4]。时间加收稿Et期：2014—12—09；退修日期：2014-12-25；录用日期：2015-01—23；网络出版时间：2015—03—1113：42网络出版地址：WWWcnkinet／kcms／d

6、etail／111929V20150311．1342001htmI基金项目：国家自然科学基金(U1333118)；中央高校基本科研业务费专项资金(NZ2012118)；江苏省自然科学基金(BK20130811)*通讯作者Tel：025—84895963E-mail：luzhong@nuaaeducn戮角格式：LuZ，RongX，ZhouJ，etalTLDanalysisme价odofdispatchwithmultiplefaultsbasedonMonteCarlosimulationforFADECsystemEJ]

7、ActaAeronauticaetAstronauticaSinica．2015，36(12)：3970．3979陆寺，戎翔，鼹仍．等基于蒙特卡爹债真的FADEO系统多故障TLD分析方法￡Jj航空学报，2015，36(12)：3970．3979陆中等：基于蒙特卡罗仿真的FADEC系统多故障TI，D分析方法权平均法是一种单故障分析方法，只考虑直接导致推力控制丧失(LossofThrustControl，LOTC)的单个故障、可派遣的单个故障以及单故障派遣时导致LOTC的单个继发故障，不适用于多故障可派遣条件下的TLD分析，

8、并且精度要低于马尔可夫模型法。马尔可夫模型法在理论上是能够处理多故障TLD问题的，但是随着系统组成单元的增加，系统状态数将呈指数级增长，从而导致建模过程异常复杂甚至不可能；目前，马尔可夫模型法仍然在单故障TLD分析中应用较广，对于多故障TLD分析只能通过单故障马尔可夫模型求得近似解[13‘15]。此外，如果FADEC