44 直升机可靠性设计与分析工作研究-梁劲松(10)

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1、第二十八届（2012）全国直升机年会论文直升机可靠性设计与分析工作研究梁劲松范超华谢留王敬全（1.中航工业哈尔滨飞机工业集团有限责任公司2.空军驻哈尔滨地区航空军事代表室，哈尔滨，150066）摘要：在直升机安全性基础上结合研制总要求中给出的可靠性指标，系统地阐述了可靠性设计与分析的主要工作项目，为科学、规范地完成直升机可靠性工作提供了参考和依据。关键词：直升机；可靠性；设计；分析1概述可靠性是决定直升机效能的重要因素，亦是直升机质量的重要内涵，已经成为直升机发展中引人注目的关键问题。直升机不但要性能优越，而且要寿命长、故障少，使其具有较高的效能及较

2、低的寿命周期费用，以获取最佳的效费比。可靠性技术是与国民经济及国防科技密切相关的学科，世界各发达国家均对此予以高度重视。通过可靠性技术在直升机领域中的开展和应用，在民用产品与武器装备的研制中都获取了巨大效益。可靠性设计与分析就是要在直升机性能、可靠性、费用等各方面的要求之间综合权衡，从而得到产品的最优设计，其主要工作项目有可靠性建模、可靠性分配、可靠性预计、故障模式及影响分析、故障树分析及可靠性设计准则等。2可靠性模型可靠性模型是指系统的可靠性框图及其数学模型，它是进行可靠性预计与分配的基础。可靠性框图表示系统中各部分之间的可靠性逻辑关系，建立各级产

3、品可靠性模型的目的是估算、评价产品的可靠性，定量计算系统可靠性指标。基本可靠性模型一般为串联模型，串联模型是指组成系统的所有单元中任一发生故障都会导致整个系统故障。串联模型的可靠性框图为：n321数学模型为：式中——系统的可靠度——第i个单元的可靠度若各单元的寿命分布为指数分布，即则701——系统的故障率系统的平均无故障时间为：可见串联系统中各单元的寿命为指数分布时，系统的寿命也服从指数分布。3可靠性分配3.1目的及方法可靠性分配，就是根据任务书中规定的系统可靠性指标，制定出各分系统或元器件的可靠性指标，使设计人员明确其设计要求，并研究实现其要求的可

4、能性及办法。要进行可靠性分配，必须首先明确设计目标与限制条件。随着目标及限制条件不同，可靠性分配方法也不同，一般分为等分法、比例组合法和评分分配法等。等分法是最简单的可靠性分配方法，它分配给各分系统的可靠性指标都相等；比例组合法是新系统与老系统非常相似，各分系统的类型相同，只是对新系统提出了新的可靠性要求，那么可以采用比例组合法给新系统的各分系统分配故障率；评分分配法是根据可靠性工程师的实践知识和经验，由工程师小组用表决的方法给出。这种方法是按照几种因素进行“评分”，给每个分系统分配可靠性指标。3.2基本假设在评分分配法等可靠性分配方法中，进行系统可

5、靠性分配时，为了使问题简化，一般作三点假设：1）组成系统的各分系统、设备及元器件的故障是独立的。2）组成系统的各分系统、设备及元器件的故障率λ都是常数，即假设它们的寿命均服从指数分布。3）系统是由各分系统串联组成的。也就是说系统的可靠度为各分系统可靠度Ri的乘积，即其中，i=1，2，……n——分系统数。由于上述假设，系统的故障率为各分系统故障率λi之和，即701其中，i=1，2，……n——分系统数。3.3评分因素1）复杂度——它是根据组成分系统的元器件数及其组装难易程度来评定。最简单的评1分，最复杂的评10分。2）技术发展水平——根据分系统目前的技术

6、水平和成熟程度，来评定。水平最低的评10分，水平最高的评1分。3）工作时间——根据分系统工作的时间来评定。系统工作时，分系统一直工作的评10分，工作时间最短的评1分。4）环境条件——根据分系统所处的环境来评定。分系统工作过程中会经受极其恶劣而严酷的环境条件的评10分，环境条件最好的评1分。3.4计算公式分配给每个分系统的故障率为式中Ci——第i个分系统的评分系数——系统规定的故障率指标Ci=式中——第i个分系统的评分数ω——系统的评分数式中——第i个分系统，第j个因素的评分数j=1代表复杂度j=2代表技术发展水平j=3代表工作时间j=4代表环境条件

7、式中i=1，2，……n——分系统数。4可靠性预计701可靠性预计是根据组成系统的元件、部件及分系统的可靠性预测系统的可靠性。这是一个由局部到整体，由大到小，由下到上的综合过程。它是在设计阶段对可靠性进行的定量评估，审查是否能达到要求的可靠性指标。方案论证阶段，通过可靠性预计，比较不同方案的可靠性水平，为最优方案的选择提供依据。设计阶段，通过可靠性预计，发现影响可靠性的主要因素，找出薄弱环节，采取设计措施，提高系统的可靠性。可靠性预计方法一般有相似产品法、评分预计法、应力分析法等。相似产品法是利用现用产品的可靠性数据，通过把设计中的新产品与现用相似产品

8、进行比较，来确定新产品的可靠性。可靠性评分预计法假设组成系统的各分系统、设备及元器件的故障是独立的，且其寿命