容错技术在直升机可靠性设计中的应用与研究

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1、总第179期2014年第2期直升机技术HELICOPTERTECHNIQUETotalNo．179No．22014文章编号：1673—1220(2014)02-018-05容错技术在直升机可靠性设计中的应用与研究陈圣斌1，苏强2，辛冀1，陈大禄1，曾曼成1(1．中航工业直升机设计研究所，江西景德镇333001；2．上海三维工程建设咨询有限公司，上海200060)摘要现代直升机的飞行关键系统如电传操纵系统及给电传操纵系统供电的电源系统，为确保高可靠性高安全性要求(入<10—7／飞行小时)，通常都采用由多个(3个或4个)分系统组成的容错系统。首先论述了容错技

2、术及容错系统的组成，然后对容错系统不同构型的可靠性进行了分析，并建立了容错系统的可靠性计算方法。之后，以相应的实例讨论了容错系统可靠性计算时必须考虑的问题。最后简述了相关的设计准则。关键词直升机可靠性；容错技术；容错设计；故障覆盖率中图分类号：V328文献标识码：AResearchoftheFault—TolerantTechniqueApplicationinHelicopterDesignCHENShengbinl，SUQian92，XINJil，CHENDalul，ZENGManchen91(1．ChinaHelicopterResearchand

3、DevelopmentInstitute，Jingdezhen333001，China；2．ShanghaiSanWeiConstructionAdvisoryCorporation，ShangHai200060，China)AbstractDigitalFly·By—Flysystemandit’selectricalsupplysystemformodemhelicopterweredevelopedintofault—tolerantsystemconsistedofseveral(3-4)subsystemtomeethigh-reliabili

4、tyre—quirement(入<10—7／FH)．ReliabilitycalculationmethodofFault—tolerantsystemwasproposed，anddesigncriterionofthefault—tolerantsystemwasdiscussedinthepaper．Keywordshelicopterreliability；fault—tolerant；fault—tolerantdesign；faultcoverage0引言随着新一代高性能、高机动直升机的发展，机上许多系统要求更高的安全性和可靠性，例如电源系统

5、，其可靠性要求如表1所示。电传操纵系统的故障率要求达到10。／小时，如果通过传统的设计技术，限于目前电子元器件的可靠性水平，即使采取三余度、四余度的系统设计也难以满足其可靠性要求。随着先进航空电子技术，如计算机，以及诊断、隔离及系统重构等先进技术的开发和应用，现在直升机的电源系统、电传操纵系统都采用容差技术来提高其可靠性和安全性。实践表明，即便使用现有的电子元件所构成的电子设备，也能使这些系统满足高可靠性和安全性的要求。例如，AH一64阿帕奇直升机使用容差技术，使四通道的电传操纵系统的故障率达到1．208×收稿日期：2013—12—04作者简介：陈圣斌(

6、1944一)，男，江西永新人，研究员，航空陀螺仪表专业，现从事直升机可靠性维修性保障性研究和设计工作。2014年第2期陈圣斌，苏强，辛冀，等：容错技术在直升机可靠性设计中的应用与研究‘19-10。9／小时⋯；Boein9777电源系统的可靠性达到表1的要求‘2。。容错技术是可靠性分析和设计技术，在实际工作中，如何分析和计算容差系统的可靠性，容错系统的可靠性设计应有什么要求，是设计中所面临的问题。本文就这些问题进行探讨，试图与业界同仁在有关系统设计中应用容错技术进行可靠性分析和计算，以便在型号设计中应用容错技术，使这些系统满足高可靠性和安全性要求。本文首先

7、论述了容错技术、容错设计等相关问题；然后对各种容错状态及相应的双余度、三余度和四余度容错系统的可靠性进行讨论，并建立了三余度和四余度容错系统的可靠性计算方法；之后以相应的实例，说明容错技术在可靠性方面的应用及考虑的问题；最后提出了容错系统设计准则。是指能覆盖的故障与实际发生的故障之比。如果故障百分之百能被检测、诊断、隔离和恢复，则故障覆盖率为l，在大多数情况下，实际系统中因故障漏检，故障覆盖率小于1。在余度电传飞行控制系统中，所采用的交叉比较监控的原理如图1所示，该交叉比较监控，通过每个余度分系统(或通道)与其它余度分系统的输入进行比较，取其差值输入到“

8、与”门电路中，当“与”门输出值大于故障的值时切断故障的分系统HJ。AB表1现代飞