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发展和机械系统老化的方法在商用飞机中的应用

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发展和机械系统老化的方法在商用飞机中的应用摘要美国继续保持非常好的航空安全纪录与此同时,美国商业船队的历史继续发展目前,老化方案是为了例如结构和发动机等项目而设计的,但不适用于机械系统和部件 本文是为了概述商业航空中最近开发使用的一个机械系统老化的方法论(AMSM)该研究工作的发展是基于政府,商业和军事等多方面的数据编府该方法是从发展过程所得得结论中阐述的此外,一个案例研究的最高层次的结果被提出该案例研究作为一种工具,有助于验证和改进方法为了保护专有数据,飞机和系统的具体数据以及案例研究的结论并没有发表简介目的机械系统老化方法的设计是为了调查美国商业航空系统的机械系统老化的潜在问题,并确定是否可以建立一种有助于减轻这方面风险的方法这项工作与一份1998年7月在联邦航空管理局(FAA)发表的题为“美国联邦航空局非结构老化运送系统计划”的建议相一致这项工作的具体目标是制定一个通用的方法,并能够执行一个案例研究的方法该案例研究的目的是测试和改进该方法背景如表1所示,美国商业船队的平均寿命在10年以上,西北航空公司和中西部地区航空公司的最高寿命分别为20.19 年和26.83年这个数据是根据2002年6月由AirS开展的调查中得出的。

表1,美国航母舰队的平均航行寿命航空公司 平均年龄 舰队规模AirTran 15.21 63 Alaska 9.37 103 Aloha 13.76 23 America West 10.29 141 American 10.46 836 ATA 8.16 61 Continental 7.35 379 Delta 11.22 594 JetBlue 1.73 26 Midwest 26.83 36 Northwest 20.19 431 Southwest 9.23 370 United 8.76 561 USAirways 11.42 241 趋势分析一个典型的假设安全分析指数概率分布,其中包括的失效率是不随时间变化而变化的这种假设是基于a:系统冗余和b:维护“寿命时钟”复位至零后执行的然而,随着飞机系统的老化这种模型可能是无效的传统的可靠性理论声称:失效的机率往往随着年龄的增加而增加,况且许多项目的寿命是有限的最近,可靠性理论的六项失效分布形式呈现在图1中,摘录自由约翰莫布雷编写的《可靠性中心维修》图1:失效的六大模式现有的老化方案使用关键字“老龄飞机”在美国联邦航空局的一个网站上搜索,会得到飞机老化项目创建的详细历史。

一般情况下,无论是飞机老化项目的初始或持续发展都是为了应对安全事故或一般事故起初,为了针对飞机结构失效所导致的事故,国会通过了1988年航空安全研究法这种措施增加了美国联邦航空局的任务范围,从而包括飞机结构的老化研究在随后的几年里,美国联邦航空局已把其他元素列入该计划,包括飞机引擎等元素白宫在1997年的航空安全委员会与安全报告的基础上,开发了美国联邦航空局非结构性老化计划,该计划是为了研究各种因素对电气寿命和机械系统老化影响在电气系统中,电线是一个普遍的组成部分电力系统中的绝缘电线会老化,并发现老化速度随着时间的推移而降低并能够继续执行它的功能然而,脆性绝缘被认为并不一定会导致与电力系统功能相关的其他问题机械系统没有向电线这样的通用组件它们可能由不同的组件组成,机械电缆,轴承,曲轴,传动器,泵,压力容器,风机,阀门(自动或手动,电动或被动),弹簧,软管,管,控制杆,凸轮,制动器,机械引信,热交换器,比率兑换,加热器,电源螺丝,传动,机械组合设备,轮胎,甚至机械运算设备各种各样的组件以及与这些组件使用的灵活性,使一个总体上简单的方案很容易的阻止机械系统的老化这些中的许多组件都有相关的技术标准,如技术标准订单(TSO),或汽车工程师协会(SAE)标准。

其他组件没有相关的具体设计标准在这种情况下,分析,鉴定和测试都是为了可靠性提供性能保证.这些组件中,许多都是为特定用途而作出的独一无二的设计因此,超越某个特定扩展组件,一般结论是难以辨别一个保证飞机机械系统安全的主要工具,是典型的重复系统,就是为了确保单个零件发生故障不会危及整个飞机飞行和着陆的安全这种系统功能是为了维持适当的时间间隔,以确保安全进行到下一个维护间隔在前期工作,美国联邦航空局了解到一些二元功能设备并未被检查,因此他们的能力是未知的此外,目前的程序允许在维护间隔升级这种升级可能并不总是包含足够的支持数据联邦航空局还获悉,失效现象已被列为在设计中考虑问题,但它并没有被列为失效模式处理这些不同方面组成了一个简单机械系统老化程序,它可以被用来作为一种能够不负担过重的经营者或者生产者和制约程度的方法,在这些系统的调查之中它不能产生有用的评价信息机械系统老龄化的方法论背景AMSM的发展基于各种信息来源的研究这些来源包括军事维护和完整性的文件;政府监管标准,行业资源,军事内部和美国联邦航空局的报告,以及安全性和可靠性的教科书完整的研究参考资料名单载于本报告的末尾由最初的研究开始,和在整个程序中,有几个假设已经被提出了:设计和认证过程中按照当时的标准很好地执行;可靠性,安全性和维护科学在过去的二十多年得到了很好的改善;并且对当代应用标准和飞机机械老化系统很有价值。

AMSM描述AMSM是可以用来研究飞机老化过程的方法,以寻求当前可能存在于机械系统中的风险AMSM将作为一个标准,能够很好的管理商业航空机械系统的老化过程AMSM的简化流程图如图2所示这个流程图是的方法重要部分,而不包含个别活动的详细描述和评价标准,需要完成这一活动的进程包括数据收集,数据分析和建立文档等多个步骤,对这些过程做了如下简要的讨论初级AMSM过程AMSM主要有七个初级阶段,包括:系统选择,系统定义; OEM的数据收集和评估;公共数据收集和评估;航空公司的数据的收集和评估;调和数据和全面的风险分析,以及文件的建议和调查结果作为AMSM发展进程的一部分,已经对这些活动的进行制定了详细的流程图这里提供了每项活动的一个简要说明前两个阶段中AMSM的主要活动为分析首先任务就是选择所要研究的体系虽然这个选择过程仍处于发展阶段,但普遍认为选择阶段对飞机系统的安全行事至关重要的,并且选择过程必须基于大量的数据资料其他迹象表明,研究可能会为系统带来益处,其中包括需要高频维修的项目,正在成为过时的商业项目,还有受到uninspectable或潜在故障模式的项目一旦系统被选中,必须建立一个初步系统定义。

这个定义为整个分析过程确定了控制量的初步参数从原始设备制造商(OEM)那里收集了初步数据后,系统将重新定义,科研包括的项目硬件清单将会被详细的说明此外,一种“共生”硬件项目名单也会创建有些硬件项目并没有严格控制在容积内,但不能忽视,因为它们和研究的系统有着密切的关系这些系统都需要定义,并以在研究中的关系被如何定义而作出决定接下来的三个主要步骤包括收集和分析来自各个方面的数据AMSM包括每个步骤的流程图,而且包括支持结果的补充数据的列表通常,OEM在任何数据被研究共享之前需要一个非公开的协议从OEM接收的最重要的文件包括计划维护文件; 临界失效模式和效应分析(FMECA的)文件;故障树分析(FTA)/危害分析文件; 维护手册,飞机的规格和图纸,还有书面说明和培训材料OEM 需要所有数据完整的清单,OEM 将会发展成为 AMSM 文件的一部分当试图从公共来源收集数据时,困难不是来自数据太少而是因为数据太多各种各样的数据库为美国商业航空活动和标准化的故障率提供服务这些数据库包括咨询通告(ACS)的适航指令(广告),服务难度报告(特别提款权),法规制定提案通告(NPRM),事故/事故征候数据源。

也有几个不好的数据来源可在网上访问一个网站的详细清单的使用并在在AMSM的支持下得到发展图2:AMSM的简化流程图。

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