民用飞机安全性分析技术在军用直升机中的应用研究

作者:陈圣斌;曾曼成;王斌;丁杰 刊名:直升机技术 上传者:叶文涛

【摘要】军用直升机应进行安全性分析设计,这是无疑的。然而其安全性的要求和目标是什么?按什么方法进行分析和评估?此文回答了这些问题,即满足直升机AC292C-1309的要求,并应按ARP 4761给出的方法,完成安全性分析和评估。为此,首先说明国内外军用直升机安全性现状和存在的问题;接着介绍了ARP4761的特点和分析方法;然后论述了民机安全性要求和目标对军用直升机的适用性;最后根据以往的经验教训提出了军用直升机应用ARP 4761的要求。

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0引言随着航空技术的发展,特别是新技术、新材料及高度一体化航空电子系统在飞机/直升机上的广泛应用,飞机/直升机的安全性水平得到了迅速提高。目前飞机的事故率为10-6/FH,直升机事故率为10-5/FH[1]。然而,随着飞机/直升机使用数量的不断增长,如果仍以目前的事故率计算,未来每年可能出现54起飞行事故[2],即每星期就会发生一次飞行事故。显然,这是现代社会不应容忍的。因此,美国联邦适航部门提出在未来10年应将飞行事故率降低一个数量级,即10-7/FH[3]。美国陆军航空部门也提出到2015年将直升机的事故率下降80%[4]。同样,国内直升机的安全性也面临严峻挑战。随着我国新研直升机在部队的广泛使用,也曾发生一些安全性问题。尽管这些安全性问题有许多是人的失误造成的,但从事件链模型来看,每一个安全问题的发生都是一个以上的事件引发的,其中有许多与设计的潜在差错/缺陷相关。因此,直升机的安全性与直升机的设计密切相关。目前,国内新研直升机都是按GJB900的要求进行安全性分析设计的。尽管这一标准提出了许多安全性工作项目,如初步危险分析,系统安全性验证评估等。然而这些工作项目的工作内容是从军用装备一个大范围提出的,其内容宽泛,要求通用,程序简化。因此,在直升机型号研制应用时,对相应的工作项目存在不同的理解空间。在进行分析时,往往分析不够系统、全面,如仅分析了直升机自身故障,而不涉及人的差错以及共因故障(特殊风险、共模故障)。就一个系统而言,仅考虑系统本身故障,而未分析其他系统关联故障组合一起引起的安全性风险。正因为如此,以往的直升机安全性设计中虽然也进行了FHA、FTA、FMEA及区域安全性分析等,但从分析的结果来看,几乎很少甚至没有发现设计的差错/缺陷,对安全性要求也没有予以详细(定性定量)的确认/验证。显然,这样的分析对直升机安全性设计是没有影响,起不到作用的,仅仅是完成了安全性分析的程序而已。这样在飞行使用中造成安全性重大事故也就不足为奇了。总之,从国内直升机的现状来看,按GJB900进行安全性分析设计难以达到安全性设计的目标。本文根据ARP4761《民用机载系统和设备安全性评估指南和方法》中的先进理念和安全性分析技术,结合直升机的特点,提出了基于民机的安全性分析技术在军用直升机上的应用研究。目的是:1)提高直升机安全性分析设计水平;2)系统、全面、完整、正确地发现系统功能故障、关联故障、共因故障,提出这些故障的分析、确认、验证方法,给出设计改进措施,提高直升机安全性。1国外军用直升机安全性分析和设计1.1直升机安全性分析方法美国20世纪研制的武器装备都是应用MIL-STD-882《系统安全性大纲要求》进行安全性分析和设计的(GJB900是移植MIL-STD-882)。对于军用直升机,在美国直升机工程设计手册的第三部分AMCP706-203《直升机工程定型保证》[5]中,要求编制《直升机系统安全性大纲》,大纲中按MIL-STD-882的要求,提出直升机安全性危险类别,即A类(灾难性的),B类(危险的),C类(严重的),D类(轻微的),E类(无影响)(参见本文表3),其分析方法包括功能危险分析,故障树分析,FMEA等。美国20世纪研制的AH-1、AH-64、UH-60等军用直升机都是按MIL-STD-882或AMCP706-203《直升机工程定型保证》的要求进行安全性分析和设计的。1.2安全性分析设计实例在70年代,美国贝尔公司在与休斯公司竞标先进攻击直升机(AAH)时研制的YAH-63军用直升机,其安全性分析和设计中,提出如下要求:设计目标:识别和

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