王卉 孟想 佀慶民 付帥 張黎

摘? ?要：通過(guò)對(duì)固定翼輕型運(yùn)動(dòng)飛機(jī)動(dòng)力系統(tǒng)進(jìn)行故障模式及影響分析，得出了固定翼輕型運(yùn)動(dòng)飛機(jī)的故障模式以及故障原因，并分析故障導(dǎo)致的后果和影響以及嚴(yán)酷度等級(jí)，并針對(duì)故障模式提出了改進(jìn)措施，為提高固定翼輕型運(yùn)動(dòng)飛機(jī)動(dòng)力系統(tǒng)的可靠性提供依據(jù)，對(duì)通航飛機(jī)產(chǎn)品安全評(píng)估具有較大理論與實(shí)踐價(jià)值。

關(guān)鍵詞：固定翼輕型飛機(jī)? 故障類型及影響分析? 故障樹分析? 關(guān)鍵部位

中圖分類號(hào)：V271? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文章編號(hào)：1674-098X（2020）06（c）-0002-02

1? 引言

固定翼輕型運(yùn)動(dòng)飛機(jī)是由動(dòng)力裝置產(chǎn)生推力，指起飛重量不超過(guò)600kg（水上起降不超過(guò)650kg）的單座或雙座輕型飛機(jī)。其機(jī)體結(jié)構(gòu)主要包括機(jī)身、機(jī)翼、尾翼、起落架等部件。目前，固定翼輕型運(yùn)動(dòng)飛機(jī)市場(chǎng)越來(lái)越大，產(chǎn)品層出不窮，其質(zhì)量較輕、尺寸較小、載人較少，發(fā)展迅猛[1-2]。但是，在其蓬勃發(fā)展的同時(shí)，事故率也較高，例如2019年6月俄羅斯一輕型飛機(jī)發(fā)生墜毀事故，導(dǎo)致1人致死，1人重傷;10月墨西哥西部發(fā)生一起輕型飛機(jī)墜毀事故，造成5人死亡。

2? 飛機(jī)動(dòng)力系統(tǒng)可靠性評(píng)估方法

對(duì)輕型運(yùn)動(dòng)飛機(jī)動(dòng)力系統(tǒng)的可靠性評(píng)估是衡量電源系統(tǒng)可靠性是否達(dá)到預(yù)期設(shè)計(jì)目標(biāo)和促進(jìn)可靠性增長(zhǎng)的重要途徑，一般可采用FMECA（故障類型及影響和危險(xiǎn)度分析）來(lái)定性定量評(píng)估飛機(jī)動(dòng)力系統(tǒng)可靠度。運(yùn)用FMECA從而確定系統(tǒng)易出故障的薄弱環(huán)節(jié)和關(guān)鍵部分，有助于輕型運(yùn)動(dòng)飛機(jī)可靠性研究的體系化[3-4]。

3? 固定翼輕型運(yùn)動(dòng)飛機(jī)可靠性評(píng)估應(yīng)用

3.1 FMECA分析

固定翼輕型運(yùn)動(dòng)飛機(jī)動(dòng)力結(jié)構(gòu)包括電動(dòng)機(jī)、繼電器、鋰電池、螺旋槳[5]。進(jìn)行FMECA分析時(shí)，先進(jìn)行FMEA分析，用歸納分析法對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行定性分析。

另外，根據(jù)CA分析對(duì)嚴(yán)酷度等級(jí)Ⅰ、Ⅱ級(jí)進(jìn)行重點(diǎn)C分析。

3.2 評(píng)估結(jié)果分析

由表1可知，輕型運(yùn)動(dòng)飛機(jī)動(dòng)力系統(tǒng)中電動(dòng)機(jī)線路外皮老化或磨損造成的繞組短路和單項(xiàng)斷路造成的缺項(xiàng)運(yùn)行以及繼電器線路外皮老化或磨損造成線圈短路的嚴(yán)酷度等級(jí)最高。

表2對(duì)該動(dòng)力系統(tǒng)各部件嚴(yán)酷度等級(jí)為Ⅰ、Ⅱ級(jí)進(jìn)行重點(diǎn)分析。由評(píng)點(diǎn)法進(jìn)行分析，Ci取值參照“求和評(píng)點(diǎn)”Ci取值劃分表。對(duì)于電動(dòng)機(jī)線路外皮老化或磨損造成的繞組短路，可能會(huì)使電動(dòng)機(jī)停止工作，并使其自身功能喪失，最終危機(jī)飛機(jī)安全，可通過(guò)萬(wàn)用表測(cè)量阻值進(jìn)行故障檢測(cè)，增加線路外皮強(qiáng)度，定期檢查更換來(lái)防止故障，由Cr=∑inCmi得Cmi=2.2809，所以其故障等級(jí)為Ⅰ級(jí)。

同理，在電動(dòng)機(jī)中，繞組短路及缺項(xiàng)運(yùn)行的Cmi相加為2.5977，產(chǎn)品危害度為Ⅰ級(jí)，轉(zhuǎn)子導(dǎo)體斷條的Cmi為0.1901，產(chǎn)品危害度為Ⅱ級(jí);在繼電器中，線圈短路的Cmi為4.9369，產(chǎn)品危害度為Ⅰ級(jí)，通電后觸點(diǎn)不吸合及斷電后觸點(diǎn)不釋放的Cmi為0.2984，產(chǎn)品危害度為Ⅱ級(jí);在鋰電池中，鋰電池的過(guò)充、過(guò)熱、漏電的Cmi為1.515，產(chǎn)品危害度為Ⅱ級(jí)。

可見，動(dòng)力系統(tǒng)任一部件發(fā)生故障都可能影響任務(wù)完成度，更嚴(yán)重的甚至?xí)绊戯w機(jī)的安全情況。

4? 結(jié)論

本文對(duì)近年來(lái)通航飛機(jī)進(jìn)行數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)并對(duì)電動(dòng)固定翼輕型運(yùn)動(dòng)飛機(jī)運(yùn)用FMECA進(jìn)行定性定量分析，可得出以下結(jié)論：

（1）通航發(fā)展迅猛，但事故率高，且與飛機(jī)可靠性關(guān)系密切。

（2）根據(jù)FMEA分析了固定翼電動(dòng)輕型運(yùn)動(dòng)飛機(jī)的故障模式以及故障原因，并分析計(jì)算了故障導(dǎo)致的后果及嚴(yán)酷度等級(jí)。

（3）根據(jù)FMECA分析可知，影響固定翼輕型電動(dòng)飛機(jī)動(dòng)力系統(tǒng)的關(guān)鍵部件是繼電器，最主要原因是線圈短路。其次部件是電動(dòng)機(jī)。

針對(duì)上述分析結(jié)果提出了相關(guān)補(bǔ)償措施，對(duì)通航飛機(jī)產(chǎn)品安全評(píng)估具有科學(xué)理論研究?jī)r(jià)值。

參考文獻(xiàn)

[1] 黃俊，楊鳳田.新能源電動(dòng)飛機(jī)發(fā)展與挑戰(zhàn)[J].航空學(xué)報(bào)，2016，37（1）：57-68.

[2] 汪培佩，朱君.輕型運(yùn)動(dòng)飛機(jī)在航空植保作業(yè)方面的應(yīng)用研究[J].黑龍江科技信息，2017（13）：36.

[3] 金鐳，苗延青，胡濤.國(guó)內(nèi)輕型運(yùn)動(dòng)飛機(jī)（固定翼）適航取證分析研究[J].航空標(biāo)準(zhǔn)化與質(zhì)量，2016（6）：28-31.

[4] 朱君，杜穎慧，黃彥，等.淺談初級(jí)類及輕型運(yùn)動(dòng)飛機(jī)適航管理[J].航空標(biāo)準(zhǔn)化與質(zhì)量，2016（1）：35-41.

[5] 張龍，金鐳.構(gòu)建固定翼輕型運(yùn)動(dòng)飛機(jī)質(zhì)量控制系統(tǒng)的思考[J].航空標(biāo)準(zhǔn)化與質(zhì)量，2017（3）：32-35.

[6] 楊中書.基于故障危害度的飛機(jī)電源系統(tǒng)可靠性評(píng)估[J].通信電源技術(shù)，2016，33（1）：12-14，17.