机载电子设备可靠性定义,机载机电系统包括

首页 > 经验 > 作者:YD1662022-11-14 04:52:54

机载电子设备可靠性定义,机载机电系统包括(1)

机载电子设备可靠性定义,机载机电系统包括(2)

中国航空报讯:*主席在全军装备工作会议上指出,“面对新形势新任务,装备建设战略指导必须应时而变、顺势而为。要坚持作战需求的根本牵引,建立健全具有我军特色的作战需求生成机制,增强装备发展的科学性、针对性、前瞻性。”随着国家安全形势的变化,我军的作战使命、作战理念和作战模式将发生深刻变化。因应体系作战、高机动性作战和广地域作战等使命要求,而使得航空装备的使用具有突发性强、任务强度大、维修保障条件差等特点。不论是作战还是应对突发性事件,都要求航空装备具有很高的战备完好性和任务成功性,即航空装备能够随时保持较高的完好状态,而且能应对长时间高强度持续任务。目前的航空装备以平均故障间隔时间(MTBF)为可靠性度量指标,一般认为在使用期间,装备及其设备出现故障或失效是随机发生的和不可避免的。这种观念导致许多对装备的非计划维修工作,可能导致装备的可用性不高。同时频繁的非计划维修通常会导致很高的维修成本。因此,为了保证航空装备高的战备完好性与任务成功性,需要引入新的可靠性要求及其相应的实现方法。基于最小维修策略的可靠性工程方法就是应对上述问题而生的一种有效解决途径。

最小维修策略的内涵

最小维修是指在执行任务的时间窗口内维修工作量最小。为了提高装备的任务可靠性,对装备规定了一段执行任务的时间窗口,在此期间只要求少许维修人员与少量的地面保障设备,只开展使用保障以及最少量的计划维修,无须进行非计划维修活动,但要保证其任务的完成。为了提高任务成功性,当然是执行任务期间除没有非计划维修活动外计划维修越少越好,理想情况是没有维修,并且是无维修执行任务的时间越长越好。由于受技术的限制,为了使装备满足任务需求,在执行任务的间隔期间,必然要进行计划维修。最小维修策略是要求装备必须以高置信度保证具有一段执行任务的周期,在此期间只要求少许维修人员与少量的地面保障设备,但要保证其任务的完成。

最小维修策略在国际上的工程应用

国际上关于最小维修策略的可靠性工程技术方面取得了很大进展,并已实现工程应用,他们在型号中采用的免维护使用周期要求就体现了最小维修策略的理念。欧美很早就提出免维护使用周期(MFOP)的参数指标,并纳入飞机及航电系统的设计标准和规范中,如北约及联合标准航电结构委员会(ASAAC)的开放式标准和指南。美国早已开始对装备系统的MFOP要求和相应的电子设备的可靠性新要求及其实现方法进行了研究,并将其体现在美国军方的机械、发动机以及电子设备完整性大纲标准中,如美国空军1986年通过国防部颁发了军用规范MIL-A-87244 和MIL-A-87244A《航空电子设备完整性大纲(AVIP)要求》,以完整性大纲来保证机载和地面电子设备的可靠性,并以MFOP代替传统的可靠性参数进行设计和生产,其成果在F-22和F-35等型号中得到了广泛应用。F-22的应力设计裕度及相应的可靠性度量是根据耗损的耐久性计算,而不是根据恒定故障率所对应的故障概率来计算的。美国的舰载预警机“鹰眼”2000和E-2D就采用了最小维修策略的设计思路。以航电系统为例,其采用开放架构的系统设计方式,通过通用化、标准化软硬件模块,实现资源优化配置、提高整体综合化程度和集成度。

英国皇家空军为了提高未来战斗机可靠性、维修性和保障性(RMS),同样体现了最小维修策略的理念,其中要求未来战斗机必须以高置信度保证具有一段执行任务的周期,在此期间只要求少许维修人员与少量的地面保障设备,就可以随时布置在世界的任何地方执行相应任务。英国皇家空军针对未来战斗机(FOA)和超高可靠性的飞机(URA)等型号明确提出以MFOP作为整机的可靠性设计和验证指标,相关研究成果体现在英国国防部可靠性和维修型标准(如MOD 00-40以及MOD 00-42等标准)和文件手册中。另外,无维修工作期(MFOP)已作为欧洲空中客车公司为8个欧洲国家研制的新型军用运输机A400M的可靠性参数。A400M用于取代C-130和C-160运输机,该运输机要求MFOP不低于15天。它保证在为期2周的部署时间里,只需要机组人员对飞机进行最简单的保养,而不需要进行维修。如果在150天以内的较长时间部署,A400M将携带一套基本的部署用备件和工具。在这样的要求下,组成飞机的系统、子系统和设备其可靠性要求均以整机顶层指标分解确定相关可靠性指标。

最小维修策略下的RMS要求

基于最小维修策略的RMS要求的背景需求、基本假设和基础设计理念均与传统的RMS要求有本质区别,其强调在装备全寿命周期内追求可预测的和有保证的RMS新设计思想,从源头上对故障进行预防,并以可靠性系统工程方法对RMS要求进行设计、控制和验证。因此需要系统分析影响最小维修策略的装备设计、使用和保障等各方面的因素,进行最小维修策略下RMS要求的研究。

基于最小维修策略的可靠性、维修性和保障性设计理论的核心思想是:保证在MFOP期间装备能执行所有预定的任务,用户只需要进行最少的维修,而不受系统故障或性能减退等其他因素的限制。最小维修策略主要就是针对MFOP期间的维修工作而言的,其理想的设计目标是在装备使用的无维修工作期内只开展使用保障以及最少量的计划维修,无须或尽可能减少非计划维修活动。为保障在MFOP中实现最小维修,需在维修恢复期(MRP)中通过适当的计划性或非计划性维修使装备功能得到全面恢复,以使其能够完成下一个MFOP期间的工作。

第一,最小维修策略下对可靠性的要求。

为了使得装备在执行任务期间以最小维修工作量进行快速修复,并保证其任务的完成,这就要求对装备各层次产品提出定量与定性要求,尤其是任务或功能可靠性定量指标。比如为了使装备各个层次的故障时间尽可能集中,在设计的开始阶段就应该对各系统、子系统和外场可更换单元等的可靠性提出综合权衡的要求。

第二,最小维修策略下对维修性的要求。

维修性主要是针对故障的预防和修复而言的。由最小维修策略的内涵可以看出,最小维修策略下要求在MFOP期间内只做最少量的维修,这就要求在研制过程中对预防性维修工作类型、时间、工作间隔期等要求进行规划和设计,得出在MFOP中需要开展的最小维修工作集,以实现在MFOP期间计划维修最少的目标。最小维修策略下对故障修复的要求主要就是对于在MRP中开展修复性维修的要求,主要是基于MFOP的设计理念,在装备研制过程中,对系统、子系统、设备等的快速修复要求进行设计和综合权衡,使各个层次的修复尽可能集中,以实现装备的快速修复,进而得出更可行的、更优化的MRP。

第三,最小维修策略下对测试性的要求。最小维修策略下对测试性的要求主要是对故障预测技术要求和故障诊断技术要求两方面进行研究。

故障预测技术要求。预测技术是预测故障的关键技术,是实现最小维修策略的一个重要影响因素。预测是指在系统或设备发生故障前,依据故障征兆信息提前判断系统或设备剩余使用寿命。预测是开展基于状态的预防性维修的前提。

故障诊断技术要求。诊断技术是在MFOP期间容纳故障以及在MRP内快速修复故障的关键技术。系统的自诊断能力直接影响系统的功能重构能力,只有对故障及时准确地诊断,才能及时进行系统重构,确保系统安全可靠运行。同时,快速诊断也是在MRP中对故障进行快速修复的前提和必要条件。

第四,最小维修策略下对保障性的要求。最小维修策略下对保障性的要求主要是对基于状态的维修要求和保障资源的合理配置要求两方面进行研究。

基于状态的维修要求。基于状态的维修是预防故障的关键技术,是根据状态预测的结果提前更换未来使用期内可能发生故障的部件,消除故障隐患,从而避免在后续任务期内出现故障。

保障资源的合理配置要求。保障资源的合理配置是实现MFOP中最小维修以及MRP中快速维修的前提,通过分析MFOP和MRP中的维修工作,进一步确定保障资源需求,做好保障资源规划,并进行周密的备件供应和人员、设备和备件等保障资源合理安排,减少或消除由于保障资源短缺带来的影响。

第五,最小维修策略下RMS参数指标的权衡优化。

基于最小维修策略的可靠性设计可以实现装备“计划”的和“确定”的维修,但也会有风险和潜在的费用增加,例如,遵循该思想所采用的余度设计和容错技术在提高装备可靠性的同时也增加了成本;另外,为了高置信度地保证任务的完成,将导致提前更换未失效的零部件,从而增加了备件的采购成本等。但以上这些问题可以通过非计划维修成本的减少而得到补偿,因此需要在保障资源限制的条件下,在提高装备可靠性与所需费用之间进行综合权衡。

综上所述,最小维修策略是国际上提升航空装备任务可靠性的新的方法途径。任务可靠性是航空装备的一个重要质量特性,把这种策略应用到我国航空装备质量建设上来,既是对*主席“要坚持质量至上,把质量问题摆在关系官兵生命、关系战争胜负的高度来认识,贯彻质量就是生命、质量就是胜算的理念”的贯彻落实,也是确保装备实战适用性的有效举措。

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