劉　嘉，孫　陽，肖楚琬，賈　慧，趙志堅

（海軍航空工程學院接改裝訓練大隊，山東煙臺264001）

典型飛行安全評估方法述評

劉嘉，孫陽，肖楚琬，賈慧，趙志堅

（海軍航空工程學院接改裝訓練大隊，山東煙臺264001）

為進一步從飛行動力學角度解決面向任務(wù)的多耦合因素下飛行安全評估問題，對現(xiàn)有飛行安全評估方法進行了梳理，對各種評估方法的發(fā)展起源、評估流程、評價指標、應(yīng)用不足進行了初步探討。研究表明，各種評估方法在應(yīng)用上各有優(yōu)缺點。從飛行動力學角度而言，層次分析法、故障樹分析法和時間裕度法對解決多耦合因素下飛行安全問題，具有較強的借鑒意義。后續(xù)可結(jié)合人因可靠性，飛行安全邊界界定，將層次分析法、故障樹法和時間裕度法融合，發(fā)展一種新的面向任務(wù)的基于系統(tǒng)安全性和飛行動力學的具有更廣泛意義的飛行安全評估方法。

飛行安全；飛行動力學；系統(tǒng)安全性；故障樹法；時間裕度法；飛行包線

隨著我國航空運輸業(yè)的發(fā)展，飛機成為人們?nèi)粘Ｗ顬槌Ｓ玫某鲂蟹绞街弧？梢灶A(yù)見隨著國產(chǎn)大飛機的下線，我國航空運輸業(yè)必將迎來新的更大發(fā)展。但同時也應(yīng)看到，近年來飛行事故頻發(fā)，也給我國航空業(yè)者敲響了警鐘。如何確保飛行安全是航空運輸領(lǐng)域的永恒主題。飛行安全研究的目的就是確保飛行安全，找到制約飛行安全的關(guān)鍵因素，并將其加以解決。這其中既包括飛機的設(shè)計因素，也包括使用者的操作因素以及環(huán)境因素?？梢哉f飛行安全是一個相當廣泛的話題，學者們在飛行安全“人、機、環(huán)”3個領(lǐng)域已經(jīng)開展了大量研究。在人的方面，學者們開展了人因可靠性與飛行安全研究[1]、人機工效與飛行安全研究[2]、飛行駕駛技術(shù)與飛行安全研究等等[3]。在飛行器設(shè)計領(lǐng)域，學者們分別在飛行系統(tǒng)風險評估及事故預(yù)測[4]、適航性[5]、飛行品質(zhì)與飛行安全[6]、飛行包線與邊界識別控制[7]、飛行安全輔助措施[8]等方面展開了研究。在環(huán)境方面，學者們對各類自然環(huán)境對飛行安全影響都進行過研究，如降雨與飛行安全[9]、結(jié)冰與飛行安全[10]、風切變與飛行安全[11]、前機尾渦與飛行安全等等[12]。由此也可以看到，飛行安全不是孤立的，而是多耦合因素共同作用下的系統(tǒng)性不確定問題。面對如此豐富的研究成果，必須理清研究思路，找準方法步驟，才能為后續(xù)多耦合因素下飛行安全研究奠定基礎(chǔ)。為此，須要搞清什么是飛行安全，它的影響因素是什么，它的內(nèi)涵是什么，以及目前采用了哪些評價辦法進行飛行安全評估。這也正是本文研究的目的。

本文首先介紹了飛行安全基本概念和內(nèi)涵；而后對現(xiàn)有典型飛行安全評估基本方法進行了綜述；最后，對這些方法總結(jié)，為后續(xù)從飛行視角和動力學角度解決多耦合因素下航空飛行安全問題奠定基礎(chǔ)。

1　飛行安全的概念與內(nèi)涵

1.1基本概念

1.1.1飛行安全

飛行安全就是指在飛行活動中，保證人類能夠順利地離開地面飛向空中并能順利地返回地面，不給乘員、飛行器本身以及地面居民、設(shè)施造成任何損害和威脅[13]。

1.1.2飛行風險

飛行風險是對危險、潛在事故可能性及事故后果的綜合度量，是系統(tǒng)安全指標之一。風險用于描述尚未發(fā)生的的可能轉(zhuǎn)化為事故的隨機可能性及事故后果[13]。

1.1.3飛行安全風險評估

飛行安全風險評估就是對飛行風險大小做出評估和度量[13]。開展飛行風險評估的最終目的是以實現(xiàn)飛行系統(tǒng)安全，揭示影響飛行安全的不利因素，分析各影響因素耦合作用及事故機理，進而對飛行安全開展定性定量分析及評估，為事故預(yù)測及事故預(yù)防奠定基礎(chǔ)，最終確保飛行安全，提升經(jīng)濟效益。

1.2飛行安全影響因素

眾所周知，影響飛行安全的主要因素是“人、機、環(huán)”。即飛行員或機組、飛機以及外界環(huán)境。當然也有觀點認為，管理也應(yīng)納入飛行安全影響因素。鑒于本文主要為后續(xù)從飛行視角定量分析飛行安全進行基礎(chǔ)準備。同時，由于管理因素難以與飛行安全的定量因素建立關(guān)聯(lián)，因而暫不將管理因素及維護保障有關(guān)因素納入影響因素。其中，關(guān)于人的因素，人因可靠性相關(guān)研究可以對人的各種行為及其影響因素進行較為有效的解釋；關(guān)于飛機本體因素，在飛行器設(shè)計領(lǐng)域中，飛機各系統(tǒng)的安全性、可靠性、飛行品質(zhì)都與飛行安全相關(guān)；在環(huán)境因素中，飛機的使用環(huán)境也制約著飛行安全。

2　飛行安全評估方法

飛行安全評估方法即是對飛行安全系統(tǒng)的風險大小做出正確評價與度量的方法。目前，學者們對飛行安全評估開展的研究主要集中在以下方面：一是從飛機設(shè)計角度以及從飛機整機安全性出發(fā)，對各分系統(tǒng)提出安全性及可靠性指標，指導飛機分系統(tǒng)設(shè)計；二是從事故、故障角度出發(fā)，以整個飛行系統(tǒng)的安全性視角對飛行安全進行研究，其主要目的事前預(yù)測及事后分析，累計事故案例并為后續(xù)安全評估和事故預(yù)防奠定基礎(chǔ)；三是從使用角度，以動力學為基礎(chǔ)，以飛行員視角對飛行安全性進行分析；四是從飛機性能角度出發(fā)，進行飛行邊界的識別和控制。這其中典型的方法包括故障樹法、事件樹法、層次分析法、基元事件法、時間裕度法等；這些研究方法有些是相通的，有些則在思路存在差別，其應(yīng)用方式不盡相同，各有優(yōu)缺點，下面就其中典型方法進行介紹與綜述。

2.1故障模式與影響分析法

2.1.1方法起源

故障模式與影響分析法（Failure Mode and EffectsAnalysis，F(xiàn)MEA）是20世紀50年代美國為分析飛機發(fā)動機故障而發(fā)展的一種方法，目前廣泛用于安全性評估和故障分析識別，我國也已將這種方法納入國軍標[14]。也有學者對這一方法在具體應(yīng)用中進行改進，取得了較好效果。如文獻[15]采用FMEA方法，結(jié)合模糊綜合評判理論，對數(shù)控機床故障進行了分析；文獻[16]結(jié)合三元素法對飛機油箱防火性進行了分析等。此外，F(xiàn)MEA也是故障分析的基本方法之一。

2.1.2方法原理與步驟

這一方法的基本思路是按照系統(tǒng)、分系統(tǒng)、元素的順序分割研究對象及故障類型，然后再按元素、子系統(tǒng)、系統(tǒng)的順序研究故障對飛機可靠性及飛行安全性的影響，最后根據(jù)影響大小，故障概率等因素評定故障等級。其基本步驟包括：調(diào)查系統(tǒng)、確定分析深度、繪制功能框圖、列出故障類型、選取典型及重大故障、開展故障分析。在故障類型及影響分析中，通常采用評點法，即根據(jù)影響因素計算故障點數(shù)，故障典型因素包括故障影響大小、影響范圍、發(fā)生頻率、防止故障難易程度、設(shè)計成熟度等，如表1所示。

表1　故障影響因素Tab.1 Factors of fault effect

按下式計算元素總的危險故障點數(shù)：

危險故障總點數(shù)即表征了該元素的危害程度。最終可以按照這一方法對整個系統(tǒng)進行安全性分析評估。

2.1.3評估結(jié)論

FMEA故障等級的評定方法有簡單劃分法、評點法和致命度評點法、風險矩陣法，其典型應(yīng)用是上述評點法。當系統(tǒng)總點數(shù)Cs＞7時，故障等級為I級，為災(zāi)難性故障或事故；當總點數(shù)4＜Cs≤7時，故障等級為II級，為致命性故障或事故；當總點數(shù)2＜Cs≤4時，故障等級為III級，為嚴重故障或事故；當總點數(shù)Cs≤2時，故障等級為IV級，為輕度故障。

2.2事件樹分析法

2.2.1方法起源

事件樹分析法（Event Tree Analysis，ETA）又稱決策樹分析法。這是安全系統(tǒng)工程的重要分析方法之一。最早源于美國對商用核電站的風險分析與評估。這種方法從事故的起因事件開始，應(yīng)用歸納推理的方法，分析事件的發(fā)展過程，最終導出所有可能的事故后果。如文獻[17]運用事件樹法綜合考慮防撞系統(tǒng)可靠性和飛行員可靠性，對自由飛行模式下的碰撞風險進行了評估。針對具體這一方法存在缺點，學者們也對這一方法提出了改進。如文獻[18-19]針對原始方法對系統(tǒng)動態(tài)演化過程描述不足的問題，提出并成功運用了動態(tài)事件樹法進行可靠性分析；文獻[20]利用事件樹和動態(tài)故障樹，提出了基于ET-DFT模型的動態(tài)概率安全評價方法等等。

2.2.2方法原理與步驟

事件樹分析法的實質(zhì)是利用邏輯推理方法，以可靠性為基礎(chǔ)，研究時間線上各事件因果關(guān)系，分析事故形成過程。其基本原理是分析事件發(fā)展過程，給出每一事件的可能結(jié)果，并對這一結(jié)果產(chǎn)生的次級事件進一步分解，直到底層。最終可以分析每一事件的故障后果和影響。

基本步驟包括：

1）開展事件分析，明確起點事件，了解時間軸上的事件發(fā)展過程，確定各事件因果關(guān)系和發(fā)展走向；

2）從左至右依次編圖，開始事件在左，將成功的分枝畫在上面，失敗的分枝畫在下面；

3）標定概率邏輯運算，根據(jù)事件、中間事件的基本概率，按照獨立事件概率計算原則，即并聯(lián)事件概率相加，串聯(lián)事件概率相乘的原則計算總概率。

圖1為典型故障案例——起落架放下故障事件樹。其中，P1、P2、P4是起落架故障后飛行員處置成功、安全飛行概率，P3、P5是處置不當?shù)氖鹿矢怕省Ｗ罱K根據(jù)各分支概率即可計算事故概率。

圖1　故障案例事件樹Fig.1 Event tree of failure case

2.2.3評估結(jié)論

ETA方法得到事故評估指標是事故概率。這一方法的使用前提是需要知道各事件分支發(fā)生概率。此外分支分叉走向需要詳細論證。

2.3故障樹分析法

2.3.1方法起源

故障樹分析法（Fault Tree Analysis，F(xiàn)TA）最早由美國貝爾電話公司的Watson首先提出，于1962年應(yīng)用于民兵式導彈發(fā)射控制系統(tǒng)安全分析，后來美國波音公司的Heasl等人對事故樹分析法作了重大改進。事實證明，故障樹分析法非常適合用于研究事故發(fā)生規(guī)律，可以用于事故預(yù)測、安全評估及故障診斷，如文獻[21]結(jié)合故障樹和BAM神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)嘗試對故障診斷存在的空間爆炸和訓練樣本整理難題進行了解決，實現(xiàn)了故障診斷的快速性和準確性；文獻[22]運用信息熵決策理論進行了故障樹不確定性推理，并采用算例證明了方法的有效性等等。下面就該方法原理和典型步驟進行簡要介紹。

2.3.2方法原理與步驟

故障樹分析法基本步驟：①調(diào)查研究，確立研究對象；②建立故障樹；③化簡故障樹和定性分析；④概率計算；⑤安全性評估。如圖2～3示出了故障樹基本結(jié)構(gòu)示意圖，其中“+”代表“或”運算、“×”代表與運算。圖3是圖2故障樹化簡后的事故致因結(jié)構(gòu)圖，從中可以找到事故發(fā)生的基本原因及其組合。圖2中T是頂上事故事件、A、B、C、D、X1、X2、X3、X4、X5分別是獨立事件。圖3中K1、K2、K3是T事件發(fā)生的3個組合事件。最后，在步驟3）基礎(chǔ)上，可以根據(jù)基本事件發(fā)生概率計算最終事故發(fā)生概率，同時可根據(jù)基本事件重要度和臨界重要度對安全性進行評估，并找到事故對事故影響最大的安全隱患。

圖2　故障樹結(jié)構(gòu)示意圖Fig.2 Sketch map of fault tree structure

圖3　故障樹簡化示意圖Fig.3 Sketch map of fault tree simplify

2.3.3評估結(jié)論

這一方法得到事故評估指標是事故概率。采用這一方法預(yù)測事故概率的前提是必須知道各獨立事件發(fā)生概率，同時應(yīng)對各事件之間及其與最終事故的邏輯關(guān)系進行詳細構(gòu)建。

2.4層次分析法

2.4.1方法起源

層次分析法（The Analytical Hierarchy Process，AHP）最早是由美國運籌學家A.L.Saaty提出[23]。這種方法將頂層安全目標根據(jù)聚類層次進行逐級分解，是一種多因素耦合決策方法，是一種結(jié)合了底層元素分析和頂層安全預(yù)期的綜合化決策方法，其特點在于結(jié)合了專家主觀認識和系統(tǒng)固有屬性，可以為定性和定量分析提供依據(jù)。這種方法不僅在風險評估領(lǐng)域得到應(yīng)用[13]，在效能評估中也取得了良好效果[24]。

2.4.2方法原理與步驟

AHP法的思路是將問題逐級分解，每個次級問題可以和多個上級問題存在影響關(guān)系，直至分解至最底層。圖4是飛行安全典型的層次分析結(jié)構(gòu)，其中，3層要素可能和多個二級子系統(tǒng)之間存在影響關(guān)系；而后根據(jù)專家評價采用某種方法進行權(quán)值計算；最終可以得到底層元素相對于頂層目前的相對重要度函數(shù)。由此即實現(xiàn)了多耦合因素下的目標分析。這一方法基本步驟包括以下4步。

1）根據(jù)分析目標構(gòu)建層次結(jié)構(gòu)模型。典型飛行安全評估層次結(jié)構(gòu)如圖4所示。

圖4　典型飛行安全評估層次結(jié)構(gòu)Fig.4 Hierarchical structure of typical flight safety assessment

2）構(gòu)造判斷矩陣。判斷矩陣是每一層元素相對重要性的權(quán)重指標，通常由專家根據(jù)經(jīng)驗給出。假定A層中元素Ak與下一層次中元素B1，B2，…，Bn有聯(lián)系，則構(gòu)造的判斷矩陣如表2所示。其中元素bij表示Bi與Bj相對于Ak的重要性的比例標度。

表2　AHP法判斷矩陣Tab.1 Judgment matrix ofAHP method

3）層次單排序與一致性檢驗。層次單排序可以歸結(jié)為計算判斷矩陣B的最大特征值和相應(yīng)的特征向量問題。

4）層次總排序與一致性檢驗。方法與步驟3）類似。

2.4.3評估結(jié)論

這一方法以底層各因素相對權(quán)重為計算結(jié)果，可對定量和定性的各種因素對事故目標的影響程度進行分析，可以結(jié)合各底層因素進一步計算事故概率。

2.5事件鏈分析法

2.5.1方法起源

事件鏈分析法是一種將飛行事故發(fā)生和發(fā)展過程中的有關(guān)事件，按照一定邏輯關(guān)系排成事件鏈，然后逐件分析事件鏈上的事件，從中找出屬于事故原因方法。這種方法是以事件鏈事故模型理論為基礎(chǔ)的分析方法。20世紀70年代布爾德根據(jù)多米諾骨牌理論，首次建立了事件鏈分析法，明確提出了事件鏈的概念。他把事故發(fā)生的事件分為“人”、“機械”、“管理”3大類，每一類都組成一個環(huán)，每個事件都可歸為這3類中的一類，每個事件使“人”、“機械”、“管理”環(huán)連接，如果發(fā)生了第一個事件，就使第一環(huán)套上第二環(huán)，發(fā)生第二個事件，就使第二環(huán)與第三環(huán)套上去，如此下去，最后一環(huán)就是事故發(fā)生。我國學者對這一方法也進行了相關(guān)研究和應(yīng)用，如文獻[25]建立了突發(fā)事件的事件鏈概率模型，文獻[26]構(gòu)建了由情景要素屬性狀態(tài)識別到事件演變描述的概率規(guī)則，進而提供了一種預(yù)測事件發(fā)展態(tài)勢的方法。

2.5.2方法原理與步驟

此分析方法用于飛行事故原因分析時，首先在事故調(diào)查過程中，列出調(diào)查中發(fā)現(xiàn)的所有影響飛行安全的因素，從這些因素中找出與事故有關(guān)的事件或情況，并按照事件發(fā)生的時間順序和因果關(guān)系，一環(huán)套一環(huán)排列成事件鏈，直到事故發(fā)生為止。然后，逐件分析事件鏈中的事件，從中找出屬于事故原因的事件或情況，確定事故發(fā)生的原因。

事件鏈方法更適合于事故分析和調(diào)查，也可以用于事故預(yù)防和預(yù)測，它在應(yīng)用時可以按照以下步驟展開。

1）分析起點事件。由于起點事件可能眾多，因此起點事件的確定必須要有豐富的經(jīng)驗或可靠的定量分析作為支撐。

2）分析次生事件。分析起點事件可能觸發(fā)的次級事件，給出各次級事件發(fā)生概率，這一階段應(yīng)注意起點事件耦合和次生事件概率計算可能涉及多場景耦合多維概率分問題。

3）關(guān)鍵事件鏈的風險分析。根據(jù)步驟1）～2）在這一階段已基本明確了所以事件鏈和事故流程走向。因此可針對性開展關(guān)鍵事件鏈風險分析和事故評判。最后得出分析結(jié)論。

2.5.3評估結(jié)論

這一方法在事故原因分析時，可以較好的找到事故起因及其事件鏈。在風險預(yù)測和安全評估時，其結(jié)論可以以事故概率的形式給出，但其更擅長于定量給出不同事件鏈危險程度，進而提供安全措施建議，提高安全性。

2.6基元事件法

2.6.1方法起源

在對己有的事件鏈理論和事件分析方法進行研究后，針對現(xiàn)有方法的不足，我國民航建立了一種改進的歷史事件分析方法——基元事件分析法[27]?；录治龇ň褪腔谑录溊碚?，把發(fā)生的飛行事故或事故征候分解成為最終與事故或事故征候直接相關(guān)的獨立的基元事件的分析方法。基元事件的定義直接針對廣義的差錯責任者，將違規(guī)和錯誤行為落實到終端環(huán)節(jié)。其分析范圍包括了“人、機、環(huán)境、管理”中的各個方面，是一種系統(tǒng)評價飛行安全的方法。同時，這一方法可以歷史數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)，開展安全趨勢研究，提前給出行業(yè)整改建議。其優(yōu)點是建立了規(guī)范化的事件鏈分解機制，明確了事件成因和預(yù)防對策。

2.6.2方法原理與步驟

運用這一方法進行安全評估的步驟包括：

1）進行調(diào)查，運用基元事件分析法和層次分析法設(shè)立“人、機、環(huán)境、管理”子系統(tǒng)分層次的評估模型，在4個子系統(tǒng)的基礎(chǔ)上，確定飛行安全評估的要素和項目；

2）運用層次分析法（AHP）進行權(quán)重分析和確定；

3）對待評對象或單位進行數(shù)據(jù)采集；

4）根據(jù)采集數(shù)據(jù)進行安全評估和計算。

2.6.3評估結(jié)論

運用這一方法可以對飛行系統(tǒng)進行安全評估，評估結(jié)果以設(shè)定的安全指數(shù)或評分形式給出。其優(yōu)點是可以宏觀的對飛行系統(tǒng)進行評價，便于體系比較和評價。

2.7時間裕度法

2.7.1方法起源

這種方法目前主要應(yīng)用于飛行駕駛領(lǐng)域，俄羅斯學者和我國學者均對這一方法在飛行安全領(lǐng)域應(yīng)用做出了嘗試[28]。這一方法的好處是將人的操縱能力納入了飛行事故評判因素。同時，這一方法將將飛行動力學有關(guān)理論與傳統(tǒng)飛行安全的概率指標進行了關(guān)聯(lián)。在這一方法中，其判斷飛行事故的標準是，決定性參數(shù)達到或超過極限值xji。常見的決定性參數(shù)包括：迎角、過載、高度、表速、馬赫數(shù)等。這一方法的出發(fā)視角是以飛行員的容錯能力和主動駕馭能力為基本考慮，考察飛行員能否在有限時間內(nèi)，使飛機脫離危險狀態(tài)。

2.7.2方法原理與步驟

這一方法的基本思路是，考察飛行員是否具有足夠的時間進行飛行狀態(tài)“挽救”，即一旦飛機出現(xiàn)故障或“超限”事件，飛行員能否在飛機進入不可逆狀態(tài)之前，使飛機重新進入可控狀態(tài)。

其基本判斷思路如圖5所示。假設(shè)t=0時刻飛機出現(xiàn)異常，如果飛行員不實施正確的操縱飛機將進入安全邊界以外，飛機某個指標會以超限的形式威脅飛行安全，如超過過載極限、低空失速等等，見圖5曲線4。同時，這一方法定義了一個時間裕度tb，即飛行員可以挽救飛機的最小臨界時間，一旦飛行員超過了這一時間仍未進行有效的正確的操縱，那么飛機將沿著圖5曲線3進入超限狀態(tài)，如果飛行員剛好在時間tb內(nèi)進行操縱，則飛機狀態(tài)沿著曲線2進入安全臨界狀態(tài)，如果飛行員在時間裕度tb以內(nèi)施加正確操縱，那么飛機將沿著曲線1返回飛行安全邊界以內(nèi)。因此飛行安全評估就轉(zhuǎn)化為計算飛行員反應(yīng)時間tp小于時間裕度tb概率的問題，即P=P0(xt＜xji)=P0(tp＜tb)，其中：xt是t時刻飛機狀態(tài)、xji是飛行參數(shù)限制極限值。圖5中，陰影部分表示安全概率。由于tp具有隨機性，可用概率函數(shù)進行描述。確定時間裕度tb后，通過研究tp分布規(guī)律，即可評估人-機系統(tǒng)的飛行安全性。

圖5　時間裕度判斷法原理圖Fig.5 Schematic diagram of time margin method

這一方法的基本步驟包括：

1）確定故障起點，建立故障后飛機動態(tài)方程；

2）根據(jù)飛機參數(shù)極限值，求取臨界時間參數(shù)；

3）根據(jù)飛行員參與滯后時間，計算時間裕度，計算飛行風險概率。

2.7.3評估結(jié)論

這一方法計算得到的是飛行安全風險概率以及過程中的飛機狀態(tài)參數(shù)及相關(guān)時間參數(shù)。這一方法有效結(jié)合了飛行動力學和現(xiàn)有安全理論，是一種新的安全評估方法嘗試。

3　評估方法述評與展望

3.1評估方法述評

限于篇幅，這里不再對其他飛行安全評估辦法進行介紹，對于上述幾種典型飛行安全評估辦法，可以發(fā)現(xiàn)，它們各有優(yōu)缺點。

故障模式與影響分析法述評法（FMEA）使用前提是須要知道故障模式及故障原因，以及各部件的故障概率和對整個系統(tǒng)影響的權(quán)重。主要缺點是故障影響因素點數(shù)C1～C5大多人為選取，目前還沒有統(tǒng)一的標準選擇方法，故障危險評估還存在一定的主觀性。此外，這一方法基本是以裝備因素為主要考察點，忽略了系統(tǒng)中的人為因素和環(huán)境因素。

事件樹分析法（ETA）的使用前提是須要知道各事件分支發(fā)生概率。同時，分支的合理性以及前提條件需要詳細設(shè)定。此外，對于多因素耦合引發(fā)事故，這一方法無法適用，而且并非所有部件的故障都會導致事故發(fā)生。

故障樹分析法（FTA）的前提是必須知道各獨立事件發(fā)生概率。同時，應(yīng)對各事件之間及其與最終事故的邏輯關(guān)系進行詳細構(gòu)建。

層次分析法（AHP）可以對定量和定性的各種因素對事故目標的影響程度進行分析，理論上結(jié)合各底層因素可靠性，可以進一步計算事故概率，進行安全評估和事故預(yù)測，但尚未發(fā)現(xiàn)相關(guān)文獻。此外，這一方法得到的底層事件相對權(quán)重仍是以專家意見為基礎(chǔ)，缺少定量計算基礎(chǔ)。

事件鏈分析法在事故原因分析時，可以較好地找到事故起因及其事件鏈，其更擅長于定量給出不同事件鏈危險程度，進而提供安全措施建議，提高安全性。但在風險預(yù)測時，其缺點在于故障起點眾多，對所有起點進行多因素耦合故障預(yù)測，場景過多，耦合復(fù)雜，應(yīng)用難度較大。

基元事件法的優(yōu)點是可以宏觀的對飛行系統(tǒng)進行評價，便于體系比較和評價，其缺點是沒有與事故現(xiàn)象之間建立直接聯(lián)系，其次這種方法評估項目權(quán)重來源于AHP法，本質(zhì)上仍以專家的判斷為基礎(chǔ)，定量分析依據(jù)稍顯薄弱。

時間裕度法結(jié)合了飛行動力學和現(xiàn)有安全理論，是一種新的安全評估方法嘗試。但這一方法同樣存在一些缺點。如：必須對飛行狀態(tài)極限值進行界定。傳統(tǒng)的飛行包線和飛行邊界，與這一極限值可能并不完全相同，如果以允許邊界為極限值，會面臨飛機有時尚未到達允許飛行包線也有可能發(fā)生事故的尷尬。此外，某些故障發(fā)生后，飛機氣動特性發(fā)生異常改變，無法采用常規(guī)方法計算飛機后續(xù)動態(tài)響應(yīng)。如果某些故障如某個傳感器損壞，可能不能直接產(chǎn)生飛行狀態(tài)的改變，但對飛行員操縱判斷可能產(chǎn)生影響，也會影響飛行安全。但即便存在這些不足，這一方法仍是開展定量安全評估的有益嘗試。

3.2展望

飛行安全影響因素眾多，涉及復(fù)雜且充滿隨機性的人為因素、裝備因素、環(huán)境因素。同時，飛行安全與飛行任務(wù)密切相關(guān)。比如，空中對抗科目訓練的飛行安全問題、艦載機著艦的飛行安全問題、夜間超低空飛行安全問題等等，這些都是典型的面向任務(wù)的多耦合因素下的飛行安全評估問題，為此找到解決這類問題的統(tǒng)一辦法具有重要意義。縱觀上述典型飛行安全評估辦法，傳統(tǒng)系統(tǒng)安全性理論的評估方法與飛行理論定量分析結(jié)合不夠，而以飛行駕駛能力為出發(fā)點的安全理論又缺少系統(tǒng)安全性分析。為此，結(jié)合二者優(yōu)點，探索一種新的飛行安全評估方法應(yīng)該是解決面向任務(wù)的多耦合因素下飛行安全的途徑之一。綜合考量，現(xiàn)有層次分析法（AHP）、故障樹分析法（FTA）和時間裕度法具有較強的借鑒意義，結(jié)合這些方法，后續(xù)可從以下方面進一步開展深入研究。

1）進一步分解任務(wù)約束下的多耦合因素飛行安全需求，明確影響因素量化指標，開展基于仿真驗證架構(gòu)的AHP及FTA方法研究。

2）進一步梳理人因素可靠性研究方法，將任務(wù)環(huán)境的人為因素納入定量分析，建立任務(wù)環(huán)境下的飛行員行為模型。

3）進一步對飛行安全進行界定。系統(tǒng)分析使用飛行包線、可用飛行包線、允許飛行包線與飛行安全關(guān)系，以典型任務(wù)為背景，分析飛行包線與飛行員操縱、故障容錯及飛行安全關(guān)系。

4）對多場景多耦合因素權(quán)重計算方法開展研究，為解決任務(wù)約束下AHP多耦合影響因素定量分析的權(quán)重計算奠定基礎(chǔ)。

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Discussion of Typical Flight Safety Evaluation Method

LIU Jia,SUN Yang,XIAO Chuwan,JIA Hui,ZHAO Zhijian
（Training Brigade of Equipment Acceptance and Modification,NAAU,Yantai Shandong 264001,China）

To investigate the mission originated aircraft flight safety in multi-coupling factors in flight dynamics,the flight safety evaluation methods were reviewed.Preliminarily,the methods development,implementation,indexes,merits and de?fects were discussed.It showed each method got its merits and defects in specific application.In flight dynamics,fault tree analysis(FTA)and the time margin method(TMM)were more suitable in flight safety analysis with multi-coupling factors. In following study,a new method of flight safety evaluation would be established which were integrated with human reliabil?ity,flight envelope redefining,FTA and TMM.The new method would have a wider significance in flight safety evaluation.

flight safety;flight dynamics;system safety;fault tree analysis;time margin method;flight envelope

V212.1

A

1673-1522（2016）01-0075-08

10.7682/j.issn.1673-1522.2016.01.014

2015-11-16；

2015-12-30

國家自然科學基金資助項目（51505493）

劉嘉（1982-），男，講師，博士生。