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1、鹾 量 岔 | g|买 笺 耄 釜 瓮 引言 可靠性分配就是将使用方提出的在发动机研 制任务书 ( 或合同)中规定的可靠性指标自上而 下 ，由大 到小 ，从 整体 到局 部 ，逐步 分解 ，分 配 到 各分系统及设备 也就是上一级产品对其下一级产 品的可靠性定量要求 并将其写入相应的设计任务 书或合同中 是一个演绎分解的过程 可靠性评分分配法I l J 基本思想是通过有经验 的 设计人员或专家对影响可靠性 的几种因素评分 并 对评分值进行综合分析以获得各单元产品之间的可 靠性相对比值给每个分系统或设备分配可靠性指标 的分配方 法 本文在传统的评分分配法基础上提出了一种具 有航 空 发 动机 特
2、 色 的评 分分 配 法 在 实 际应 用 中 其可靠性分配结果较传统方法更为准确 、合理 ，为 发动机可靠性T作提供了可操作的方法 1 航 空发动机可 靠性 评分分配法 对航空发动机而言，一般发动机本体 的故障率 应 和发 动机返 修率 指标 相 当 因此 在进 行 发动机 整机可靠性分配时 ，将发动机本体指标从整机指标 中减除 ，然后将剩余可靠性指标对其他系统进行分 配 即可 这种方法主要用于分配系统的基本可靠性 一 般假设产 品服从指数分布 1 1 评 分 因素 航空发动机可靠性评分分配法通常考虑的因素 有 ：1 )复 杂 度 ；2 )技 术 成 熟 度( 设 计 技 术 成 熟 度 、
3、材料成熟度 、工艺成熟度 ) ；3 )故障后果等 级 ；4 )环境条件 ( 温度 、湿度 、振动、冲击) ；5 ) 维修可达性 1 2评分 原 则 以下以产 品故障率为分配参数说明评分原则 各种因素评分值范 围为 1 1 O且均取整数 分值越 高说明可靠性越差 1 2 I 复杂度 复杂度 C 可以简单地用该分系统( 设备 )的 基本构成部件数来表示 其定义为 n C i ： 1 ： ( 1 ) i = 1 式 中 ：n 为第 i 个分系统 的基本构成部件数 ：为 发动机系统 的基本构成部件总数 ： 1, 为分系统数 即某个分系统中基本构成部件数所占的百分比 越大就越复杂。在评分时 ，可根据各个
4、分系统 f 设 备 )的复杂度 C 与各个分系统分数成正 比的关系 进行评分 ，具体方法如下 ： 1 )根据公式( 1 )分别计算 n个 分系统f 设 备 )的复杂度 2 )将 几个分系统 的复杂度值 C ( 1 ， ，n ) 由小到大进行排序， 得到排序后的 结果为f 1( l ， k = l ，n ) ，其 中 i 表示复杂度从小 到大排在第 七个 的分系统 ，k表示排序的位置 3 )假设复杂度最高 的分系统评分 区间的上 限 为 l O分 ，则有公式 ： ZH l 1_1A NG YU KE KAOXI NG 2 0 0 9年 第 2期 总 第 1 4 0期 j 安践| l耄 瞌 i =
5、1， ， r t ； ； k =l， ， 一1 ( 2) 则由此公式计算出的l ? ，利用四舍五入原则可 得到f l ， 即 为 第i 个分 系统的 评 分区 间 上限； 但如 果 f lk O5 ，则计 k ： 1。 4 )由上一步骤计算得到的f 可得出这 n 个分 系统 的评 分 区间 ： ( 1 )当f 两 两不 相等时， 凡 个分系 统的 评分区 间 为 ， ， ， ， 其 o ： 1， n i k = l l i = 1 0 ，即对 ， J ， ， ， n ， 其中 f 1 ， ， 即 对 应的分系统 的分值就应在区间 ； ，J 中 获 得 ； (2 ) 当 存 在 相 邻 两 个
6、值 相 等 时 ( 设 为 乏 =f ) ， 则相应的分系统的分值均在区间 k - ，1 中 获 得；表1 复杂度评分表 季 叁 序号 分系统名称 复杂度 C i 评分参考区间 复杂度评分数 1 | | - 2 | 薯 一|i 。 | l l | | j 注：表 中阴影部分为已知项 ，南表格设计人员计算并填写。 1 2 2技 术成 熟度 技术成熟度一般考虑 3方面因素即设计技术成 熟度，材料成熟度和工艺成熟度，参考评分原则见表2 。 表2 技术成熟度评分参考值 设 计 技 术成 熟 度 材 料 成熟 度 工 艺 成熟 度 评分 说 明 评分 说明 评分 说明 1 3 成熟技术 1 3 成熟材料
7、 1 3 成熟工艺 4 6 改 进 技 术 4 6 改 进 工 艺 4 7 新 材 料 7 l O 新技术 7 l 0 新工艺 将 设计 技术 成熟度 材 料成熟 度和 工艺成 熟度 这 3个 方 面 的分 数 填 人 表 3中 之 后 可根 据 系统 ( 设备 )的实际情况为这 3 个分数设置权重 W ，利 用加 权平 均 的方 法经 四舍 五入得 到最终 技术 成熟度 ( 3 )当存在两个 以上相邻 l 值相等时，同样可 的伴分结果。 根据 ( 2 )中的原则评分 1 2 3 故障后果等级 这样递交给专家进行复杂度评分的应是表 l 故障后果参考文献 2 G J B Z 1 3 9 1 故
8、障模 的形式 其中复杂度与评分参考区间按上述方法计 式 、影响及危 害性分析指南一般 可分为 4个等 算得 并列入表格 级 ，等级说明及相应评分可参考表 4 。 设计技术成熟度 材料成熟度 工艺成熟度 技术成熟度 序号 分系统名称 说明 评分数( w ) 说 明 评分数( w ) 说明 评分数 ( w ) 评分数 1 2 注 ：表中阴影部分为 已知项 ，南表格设计人员填写。 表4 故障后果等级参考评分表 评分 故障后果等级 说明 9 1 O I级( 灾难 的) 由于发 动机故障 引起人 员死亡或飞机毁坏 、重大环境损害。 7 8 级 ( 致命 的) 由于发动机故障 引起人员重伤或重大经济损失或
9、导致任务失败 、发动机严重损坏及严重环境损害。 这是一种会使发动机不能正常工作 而需要提前拆换发动机 的故障 ，该故障不会引起人员重伤或重大 4 6 级( 临界的) 经济损失或 导致任务失败、发动机严重损坏及严重环境损害。 1 3 级 ( 轻度 的) AN-,N足以导致提前拆换 发动机及发动机寿命降低 ，但仍需 定 的非计划维修工作 的故障。 1 2 4 环境 条件 环境条件一般考虑 4个 因素 ，即温度 、湿度 、 振动及冲击打分时可先将分系统所处具体环境的 真 实 指 标 填 入“ 环 境 条 件 评 分 表 ” 中( 见 表 5 ) ， 便 于专 家打分 并且 在一 定程度 上保 i t
10、 i T评 分 的正 确性与有效性 。 在对温度、湿度 、振动及冲击这 4个因素进行 打分后 ，可根据系统 ( 设备)的实际情况为这 4个 分数 设 置权 重 W ，利 用加 权 平均 的方 法经 四舍五 入得到最终环境条件的评分结果。 G 一一 一 m 加T = 一1 霞 季 岔 实践疑 袁5 环境条件评分表 温度( W。 ) 湿度 ( W ) 振动 ( W ) 冲击 ( W ) 环境条件 序号 分系统名称 实际值 评分 实际值 评分 实际值 评分 实际值 评分 评分数 1 I | 囊 - i 薯 l 叠 2 | j | l | l | | l l |l l 注：表 中阴影部分 为已知项 ，
11、由表格设计人员填写。 在具体 的操作过程中可能会考虑更多的环境 因素 研究人员可根据实际情况对上述环境条件的 4个 因素进行补充调整 1 2 5 维修 可达性 维修可达性 3 1 一般分 为 4个类型 ，类型说明及 相应评分可参考表 6 表6 维修 可达性参考评 分表 评分 类型 说 明 8 l 0 好 更换故 障单元时无需拆除遮盖物 5 7 较 好 能 快 速 拆 除 遮 盖 物 3 4 差 拆 除阻挡、遮盖物时 ，须拧上 、拧下螺钉 除拧上 、拧下螺钉外 ，还需两 人以上移动 l 2 很 差 阻 挡、遮 盖 物 1 3 评 分 法可靠 性分 配 设 系统 的可靠性指标为 A ，发动机本体
12、的可 靠性指标为 A 。 ，则分配给除发动机本体以外 的分 系 统( 设 备 ) 的 可 靠性 指 标 为 A = A 一 A 。 ，这 样 ， 分配给每个分系统 ( 设备 )的故障率 A i 可表示为 A i = A ( 3 ) 式中 ： 1 ，2 ， 为分系统 ( 设备 )数 ；K 为 第 i 个分 系统 ( 设备 )的评分系数 。 K = k o ( 4 ) 式中 ： 为第 i 个单元评分数； 为系统的评分数。 5 O )i n r f ( 5 ) j = l 式中 ：r 为第 r 个单元 ，第 个因素的评分数 ； j = l 为复杂度 ； j = 2为技术成熟度 ；j = 3为故 障后
13、果等 级 ； j = 4为环境条件 ； j = 5为维修可达性 。 0 3=O J ( 6 ) 厶 O I =1 其 中 ， 1 ，2 ， ，n为 分系统( 设 备 )数 。 评分分配法计算表格形式见表 7 。 表7 评分分配法计算表格 分系统 复杂度 技术成熟度 故 障后果 环境 条件 维修可达性 分系统评分数 分系统评分 分配给分系统 序号 名称 r r 等级 4 5 J 系数 的故 障率 A 1 2 合 计 注 ：其中复杂度由表 1的输 出结果 给出，技 术成熟度 由表 3的输 出结果 给出，环境 条件由表 5的输 出结果 给出。 2 航空发动机可靠性分配案例 某 型发 动机 由发 动机
14、 本体 、机 械 系统 、控 制 系 统 、E H M 系统 、火警及灭火系统组成 研制总要 求 规 定 的发 动 机成 熟 期 整 机 MT B F指 标 为 1 5 0小 时 发 动机返 修率 为 0 5次 1 0 0 0发 动机 工作 小 时 ，按评分法给各分系统分配可靠性指标 已知发动机成熟期整机故 障率 A ： 1 MT B ： 1 1 5 0 = 6 6 6 7 x 1 0 4次 J 、 时，发动机本体故障率 A = 5 x l O 次 4 , 时 则实际需要 分配的可靠性指标为 A s = A s - A 0 = 6 1 6 7 x 1 0 次 J 、 时 。 各分系统 的 5种
15、 因素的评分数 分别列 在表 1 1中，其 中复杂度 r n 、技术成熟度 和环境条件 分别 由表 8 、9和 1 0得 到 。 表8 复杂度评分表 评分参考 复杂度 序号 分系统名称 复杂度 cl 区间 评分数 1 i 懒系绕 2| | 6 2 疑 系统 囊 0 2 5 8 3 E H M系岛 乇 薯 Q 鏊 3 4 炙 餐致 己 必暴 藐 I i 0 10 5。 罄 l l ， l ZHl LI ANG VU KEKA0X l NG 2 0 0 9年 第 2期 总 第 1 4 0期 实践 经 金 由式( 5 )计算 出各分系统的评分数 列于表 中。系统的总评分数可由式( 6 )求出 = i = 2 8 5 2 8 1 各分系统的评分系数 K 由式 ( 4 )求出后也列 捩 量 岔 于表 中 ，其 总和应 为 1 。 最后可由式( 3 )求 出分配 给
