飛機(jī)故障診斷

飛機(jī)故障診斷飛機(jī)故障診斷第1頁(yè)第一章故障特征與故障過(guò)程模型故障及其分類(lèi)故障過(guò)程模型與故障物理應(yīng)用飛機(jī)故障診斷第2頁(yè)第一節(jié)故障及其分類(lèi)飛機(jī)故障對(duì)飛行安全影響故障及其分類(lèi)飛機(jī)故障診斷第3頁(yè)飛機(jī)故障對(duì)飛行安全影響因?yàn)樵O(shè)計(jì)、制造、使用、維修及管理等原因引發(fā)設(shè)備或機(jī)件故障，造成飛行事故時(shí)有發(fā)生。

故障（包含人為差錯(cuò)）是產(chǎn)生飛行事故主要原因！機(jī)務(wù)人員所做每一項(xiàng)工作，從日常保養(yǎng)到預(yù)防維修，無(wú)不以確保飛行安全、不出或少出故障為其目標(biāo)。一、可靠性與安全性飛機(jī)故障診斷第4頁(yè)二、民航客機(jī)事故原因分析設(shè)計(jì)和維修方案不合理片面地追求較高靜強(qiáng)度和剛度，忽略了材料耐腐蝕及抗疲勞特征?！翣?18機(jī)翼上翼面B94鉚釘大量出現(xiàn)斷頭現(xiàn)象系統(tǒng)和接頭配件設(shè)計(jì)過(guò)分強(qiáng)調(diào)標(biāo)準(zhǔn)化，忽略了一些防人為差錯(cuò)細(xì)節(jié)辦法?！?yàn)棰?、Ⅲ8插頭錯(cuò)接而造成一架TU-154飛機(jī)空中解體修理方案不合理——1985年，日本航空企業(yè)一架B747客機(jī)空中發(fā)生故障，造成機(jī)組和乘客無(wú)一生還。飛機(jī)故障診斷第5頁(yè)二、民航客機(jī)事故原因分析人為原因統(tǒng)計(jì)民航1950年以來(lái)有確切資料120起事故中，因人為差錯(cuò)造成事故占79%，機(jī)械裝備故障造成事故占13.4%，環(huán)境和其它原因造成事故占7.6%。假如設(shè)計(jì)上沒(méi)有采取可靠防人為差錯(cuò)辦法，在使用或維修中又沒(méi)有嚴(yán)格按操作規(guī)程進(jìn)行操作，則很輕易造成飛機(jī)故障，乃至嚴(yán)重事故。飛行人員心理素質(zhì)人為有意破壞飛機(jī)故障診斷第6頁(yè)二、民航客機(jī)事故原因分析人為原因統(tǒng)計(jì)民航1950年以來(lái)有確切資料120起事故中，因人為差錯(cuò)造成事故占79%，機(jī)械裝備故障造成事故占13.4%，環(huán)境和其它原因造成事故占7.6%。假如設(shè)計(jì)上沒(méi)有采取可靠防人為差錯(cuò)辦法，在使用或維修中又沒(méi)有嚴(yán)格按操作規(guī)程進(jìn)行操作，則很輕易造成飛機(jī)故障，乃至嚴(yán)重事故。飛行人員心理素質(zhì)人為有意破壞飛機(jī)故障診斷第7頁(yè)事

故

統(tǒng)

計(jì)

圖飛機(jī)故障診斷第8頁(yè)二、民航客機(jī)事故原因分析環(huán)境原因飛機(jī)結(jié)構(gòu)疲勞損傷飛機(jī)結(jié)構(gòu)腐蝕損傷飛機(jī)故障診斷第9頁(yè)三、故障診療學(xué)大家逐步地把注意力集中到對(duì)故障原因及后果分析上，研究降低故障、減輕故障后果方法，以確保飛機(jī)安全性為宗旨，并將其貫通于飛機(jī)設(shè)計(jì)、制造、使用、維修，直到退伍全過(guò)程。理論基礎(chǔ)：可靠性、維修性、系統(tǒng)工程等新興學(xué)科。工具檢測(cè)技術(shù)發(fā)展；檢測(cè)伎倆提升；計(jì)算機(jī)功效開(kāi)發(fā)與利用。飛機(jī)故障診斷第10頁(yè)故障及其分類(lèi)故障是指產(chǎn)品喪失了要求功效，或產(chǎn)品一個(gè)或幾個(gè)性能指標(biāo)超出了要求范圍。故障與正常界限確實(shí)定，可能隨使用范圍、分析層次等有所不一樣?！收吓袚?jù)一、故障定義飛機(jī)故障診斷第11頁(yè)故障及其分類(lèi)按其對(duì)功效影響分類(lèi)功效故障：指被考查對(duì)象不能到達(dá)要求性能指標(biāo)（針對(duì)某一功效）。它有兩個(gè)方面含義。潛在故障：是一個(gè)預(yù)示功效故障即將發(fā)生能夠判別實(shí)際狀態(tài)或事件。二、故障分類(lèi)飛機(jī)故障診斷第12頁(yè)故障及其分類(lèi)按其后果分類(lèi)安全性后果故障：故障會(huì)引發(fā)對(duì)使用安全性直接不利影響。（1.

預(yù)防維修；2.

改進(jìn)設(shè)計(jì)）使用性后果故障：故障對(duì)使用能力有直接不利影響。（預(yù)防維修費(fèi)用

間接經(jīng)濟(jì)損失+直接維修費(fèi)用）二、故障分類(lèi)飛機(jī)故障診斷第13頁(yè)故障及其分類(lèi)按其后果分類(lèi)非使用性后果故障：故障對(duì)安全性及使用性均沒(méi)有直接不利影響。（預(yù)防維修費(fèi)用

直接修理費(fèi)用）隱患性后果故障：這類(lèi)故障若不及時(shí)發(fā)覺(jué)并排除，可能會(huì)造成系統(tǒng)多重故障，甚至發(fā)生安全性后果。（預(yù)定維修）二、故障分類(lèi)飛機(jī)故障診斷第14頁(yè)故障及其分類(lèi)按其產(chǎn)生原因及故障特征分類(lèi)早期故障偶然故障耗損故障二、故障分類(lèi)飛機(jī)故障診斷第15頁(yè)第二節(jié)故障過(guò)程模型與故障物理應(yīng)用故障模式與故障機(jī)理故障過(guò)程模型故障物理應(yīng)用飛機(jī)故障診斷第16頁(yè)故障模式與故障機(jī)理故障模式或故障類(lèi)型是故障發(fā)生時(shí)詳細(xì)表現(xiàn)形式。一個(gè)功效故障往往是由各種故障模式中一個(gè)或數(shù)種造成。對(duì)于系統(tǒng)功效故障而言，確定了故障模式，并不等于找到了故障部位。一個(gè)故障特征可能為幾個(gè)模式所共有，而同一故障模式可能有多個(gè)故障特征。同一零部件能夠同時(shí)存在幾個(gè)故障模式。（發(fā)生頻率和頻率比）一、故障模式飛機(jī)故障診斷第17頁(yè)故障模式與故障機(jī)理故障機(jī)理是故障內(nèi)因，故障特征是故障現(xiàn)象，而環(huán)境應(yīng)力條件是故障外因。故障機(jī)理和故障模式是依不一樣對(duì)象來(lái)要求各自特定分類(lèi)。（疲勞斷裂現(xiàn)象）相關(guān)產(chǎn)品故障機(jī)理、故障模式及其相互關(guān)系，必須依據(jù)實(shí)際情況詳細(xì)分析，不能一概而論。二、故障機(jī)理飛機(jī)故障診斷第18頁(yè)故障模式與故障機(jī)理“SCWIFT”分類(lèi)蠕變或應(yīng)力斷裂（S）腐蝕（C）磨損（W）沖擊斷裂（I）疲勞（F）熱（T）二、故障機(jī)理飛機(jī)故障診斷第19頁(yè)故障過(guò)程模型當(dāng)施加在元件、材料上應(yīng)力超出其耐受能力（即強(qiáng)度）時(shí)，故障便發(fā)生。應(yīng)力–強(qiáng)度模型是一個(gè)材料力學(xué)模型?！皯?yīng)力”應(yīng)了解為由環(huán)境、工作條件等退化誘因所引發(fā)系統(tǒng)內(nèi)部能量積蓄?！皬?qiáng)度”應(yīng)了解為材料、元件或系統(tǒng)抗故障能力。若掌握了應(yīng)力和強(qiáng)度概率分布規(guī)律，則依據(jù)應(yīng)力與強(qiáng)度分布密度曲線交疊個(gè)別面積可求出產(chǎn)品故障概率。一、應(yīng)力-強(qiáng)度模型飛機(jī)故障診斷第20頁(yè)21圖1.2-1應(yīng)力強(qiáng)度模型飛機(jī)故障診斷第21頁(yè)故障過(guò)程模型利用應(yīng)力–強(qiáng)度模型能夠分析故障機(jī)理并可提出提升產(chǎn)品可靠性方法。通常，材料強(qiáng)度、靜載荷和結(jié)構(gòu)幾何尺寸均服從正態(tài)分布。應(yīng)力作為載荷和結(jié)構(gòu)幾何參數(shù)函數(shù)，也能夠做正態(tài)分布假設(shè)。當(dāng)應(yīng)力與強(qiáng)度二者分布沒(méi)有重合區(qū)域時(shí)，故障不發(fā)生。當(dāng)密度曲線下出現(xiàn)重合個(gè)別（t=t2），則表示會(huì)發(fā)生故障，且重合個(gè)別面積代表了發(fā)生故障概率大小。一、應(yīng)力-強(qiáng)度模型飛機(jī)故障診斷第22頁(yè)23故障過(guò)程模型——強(qiáng)度分布均值

——標(biāo)準(zhǔn)差

——分布密度

——應(yīng)力分布均值

——標(biāo)準(zhǔn)差

——分布密度安全余量Sm：應(yīng)力偏差度Lr：（1.2-1）估算產(chǎn)品可靠度飛機(jī)故障診斷第23頁(yè)24故障過(guò)程模型令L為應(yīng)力隨機(jī)變量，S為強(qiáng)度隨機(jī)變量，引入隨機(jī)變量Z，即Z=S-L

Z密度函數(shù)為（1.2-2）

——隨機(jī)變量Z均值，

——隨機(jī)變量Z標(biāo)準(zhǔn)差，估算產(chǎn)品可靠度飛機(jī)故障診斷第24頁(yè)25故障過(guò)程模型結(jié)構(gòu)發(fā)生強(qiáng)度不足故障條件是Z≤0。故結(jié)構(gòu)發(fā)生靜強(qiáng)度破壞概率（即故障密度）為引入新變量u，，則服從標(biāo)準(zhǔn)正態(tài)分布，得到由（1.2-1）式可知，代入上式求得（1.2-3）估算產(chǎn)品可靠度飛機(jī)故障診斷第25頁(yè)故障過(guò)程模型σS、σL均很小，可靠性↑↑（圖1.2-2(a)）σS較大，σL較小，可靠性↓（圖1.2-2(b)）經(jīng)過(guò)質(zhì)量控制，降低強(qiáng)度分布標(biāo)準(zhǔn)差；高應(yīng)力篩選法，剔除強(qiáng)度低產(chǎn)品（圖1.2-3）。σS較小，σL較大可靠性↓↓（圖1.2-2(c)）限制使用條件和環(huán)境影響；重新設(shè)計(jì)。一、利用應(yīng)力-強(qiáng)度模型分析故障機(jī)理與提升可靠度方法（圖1.2-2）飛機(jī)故障診斷第26頁(yè)27圖1.2-2應(yīng)力、強(qiáng)度分布對(duì)可靠性影響飛機(jī)故障診斷第27頁(yè)28圖1.2-3高應(yīng)力篩選后應(yīng)力、強(qiáng)度分布飛機(jī)故障診斷第28頁(yè)故障過(guò)程模型假如產(chǎn)品故障是因?yàn)楫a(chǎn)品內(nèi)部某種物理、化學(xué)反應(yīng)連續(xù)進(jìn)行，直到它一些參數(shù)改變超出了一定臨界值，產(chǎn)品喪失要求功效或性能，這種故障就能夠用反應(yīng)論模型來(lái)描述。產(chǎn)品從正常狀態(tài)進(jìn)入退化狀態(tài)過(guò)程中，存在著能量勢(shì)壘（激活能ΔE），跨越ΔE所必須能量是由環(huán)境（應(yīng)力）提供，只有當(dāng)外部環(huán)境提供能量超出此ΔE，才有可能發(fā)生該種狀態(tài)反應(yīng)（圖1.2-4）。二、反應(yīng)論模型飛機(jī)故障診斷第29頁(yè)30圖1.2-4激活能及退化反應(yīng)飛機(jī)故障診斷第30頁(yè)31故障過(guò)程模型通常退化反應(yīng)，在到達(dá)最終退化狀態(tài)前要跨越幾個(gè)能量勢(shì)壘，發(fā)生幾個(gè)不一樣故障機(jī)理反應(yīng)。串連式反應(yīng)過(guò)程（1.2-4）總反應(yīng)速度主要取決于反應(yīng)最慢那個(gè)過(guò)程速度。并聯(lián)式反應(yīng)（1.2-5）總反應(yīng)速度主要取決于反應(yīng)最快過(guò)程速度。二、反應(yīng)論模型飛機(jī)故障診斷第31頁(yè)32故障過(guò)程模型認(rèn)為產(chǎn)品或機(jī)件故障（或破壞）是從缺點(diǎn)最大因而也是最微弱部位產(chǎn)生（圖1.2-5）。利用最弱環(huán)模型確定材料或元件故障率：設(shè)材料或元件有n個(gè)相互獨(dú)立故障機(jī)理，而其中任何一個(gè)故障機(jī)理都可能造成材料或元件故障，則材料或元件故障可用各機(jī)理故障率之和來(lái)表示，即

（1.2-6）最弱環(huán)模型與應(yīng)力-強(qiáng)度模型含有一定區(qū)分和聯(lián)絡(luò)。三、最弱環(huán)模型（串連模型）飛機(jī)故障診斷第32頁(yè)33圖1.2-5最弱環(huán)模型示意圖飛機(jī)故障診斷第33頁(yè)故障過(guò)程模型假如環(huán)境屢次重復(fù)作用在產(chǎn)品上，每次均對(duì)產(chǎn)品產(chǎn)生一定量損傷，當(dāng)這些損傷累積起來(lái)超出某一臨界值時(shí)，產(chǎn)品就會(huì)發(fā)生故障。應(yīng)用累積損傷模型分析產(chǎn)品故障，估算產(chǎn)品壽命時(shí)，通常假定基于同一故障機(jī)理。四、累積損傷模型飛機(jī)故障診斷第34頁(yè)故障物理應(yīng)用安-24飛機(jī)服役多年后，在機(jī)翼油箱上壁板