故障树最小割集法在S76直升机故障诊断中的应用.pdf

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1、故障树最小割集法在$76直升机故障诊断中的应用ApplicationofFailureTree’SMinimumCutSetinthe$76HelicopterFailureDiagnosis■张军／交通运输部北海第一救助飞行队摘要：针对$76直升机维护手册中未列举所有故障的故障树这一现状．根据该维护手册中的已知信息利用最小割集法进一步构建和完善故障树．从而实现快速有效地故障源定位及故障排除。关键词：故障树最小割集故障诊断Keywords：failuretree；mjnjmumcutset；failurediagnosis以故障树最小割集法构建的故障树，其任一

2、底事件即为故障发生的最终原因，因而可以通过构建合理的故障树完成装备的故障诊断工作。$76直升机维护手册中推荐的故障诊断方法即为故障树分析法(FTA)，并将可能发生的故障案例以故障树形式列出，以方便机务人员查阅。但在实际维护过程中发现，$76直升机维护手册中列举的故障树无法涵盖所有可能发生的故障，因而需要根据线路图、原理图等维护手册中的已知信息，为某些故障构建故障树。1$76直升机故障树特点$76直升机故障树是以系统最不希望发生的事件(故障现象)作为顶事件，以判决方法作为中间事件，以可能导致顶事件发生的事件作为底事件，并用逻辑门中的“是门”、“@rl”表示中间事

3、件与其他事件之间的关系，用逻辑门中的“或门”表示各底事件之间逻辑关系的一种倒树状结构。以$76维护手册中某故障树为例，如图1所示，A为顶事件，B、c、D、E为中间事件，k、1、m、n、o、p为底2故障树量小剖集罄嶷飞再磊I_；3I黔茱窑循“I—寸驾驶匕行指引灯)不亮}厂。；]!．——兰1：、I。—i＼坐、：鱼∑泌]

4、瀚端巍黔I1旦书麟然：『_赢i慝蠡凳1『漱麟臻8

5、藤藏薅誊辫?，『芽瓣有引起顶事件的直接原因，并逐层向下推溯，直到不需要再进一步分析为止。通过这种方法，可以找出系统内可能发生的硬件失效、软件差错、人为失误、环境影响等各种因素(底事件)和顶事件所代表

6、的系统失效之间的逻辑关系。2．2最小割集的数学描述1)割集：如果故障树的某几个底事件同时发生将引起顶事件的发生，那么这几个底事件所组成的集合就称为这个故障树的割集。2)最小割集：对于故障树的任一割集，如果去掉其中任意一个底事件后，就不再是割集，则这个割集称为这个故障树的最小割集。表1E30故障代码表由上可知，故障树的一个割集的状态表示顶事件发生的一种可能性，而最小割集则表示导致顶事件发生的最少数目且是底事件的集合(实际故障诊断中，可能存在几个最小割集同时导致系统失效的情况)。因此最小割集为诊断已发生的系统失效(顶事件)指明了方向，可以利用故障树所有最小割集的状

7、态来等价的表示顶事件的状态，它的数学描述为：一曲2U量扛l其中，S。表示顶事件，S。表示最小割集。3应用案例I)根据已知信息构建故障树图2ESO故障树及其简化图航向配平失效以$76维护手册22章自动驾驶系统中故障E30为例，故障描述如表1所示。按照表1建立如图2所示的故障树，该故障树的数学捕述为：A=BUC实际故障诊断中发现底事件B、c不是最小割集，即B、C两事件可以继续分析为更下层的事件，若按照维护手册图3重构的故障树及其简化图80I霓黧燃臆熙构建的上述故障树进行排故将会给故障诊断工作带来极大不便。2)依据最小割集法构建合理故障树根据维护手册中电路图分析和实

8、际维护经验得知，造成脚蹬阻尼器控制阀短路这种故障现象的原因可能是继电器、脚蹬阻尼器、脚蹬阻尼器控制阀失效；造成飞行控制计算机失效这种故障现象的原因可能是位置传感器、飞行控制计算机失效。按上述分析重构故障树，如图3所示，该故障树数学描述为：A=kUIUmUnUO根据故障树最小割集概念得知，k、l、m、n、o为上述故障树的最小割集，即k、l、in、n、o任一事件发生将导致顶事件A发生。实践证明，按此故障树进行故障诊断，能够避免受到维护手册中表l故障代码表的误导，故障诊断目标明确，便于直接找到故障的最终原因。3)故障的预防依据最小割集法建立的故障树，直观明了的揭示了

9、故障发生的全部途径，缩小了故障诊断空间，对全面掌握故障发生规律、找出隐藏故障的发生途径非常有效，提高了排故效率。此外，在合理故障树的指导下，有针对性的对故障做预防工作，可改善机务工作中被动维修的局面。髓衄参考文献[1】西科斯基公司．SA4047—76C一2：MaintenanceManual[Z]．2012．[2】宋志丹，王玉森．基于故障树最小割集的故障诊断方法【J]．测控技术，2004，23(6)：65—66．[3]王巍，崔海英，等．基于故障树最4,-害U集和最小路集的诊断方法研究[J]t数据采集与处理，1999，14(1)：26—29