飞机故障诊断技术3015.docx

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1、飞机故障诊断与监控技术（429工作室总结）Evaluation Warning: The document was created with Spire.Doc for .NET.1 故障是指产品丧失了规定的功能，或产品的一个或几个性能指标超过了规定的范围。它是产品的一种不合格状态。2 故障按其对功能的影响分为两类：功能故障和潜在故障。功能故障是指被考察的对象不能达到规定的性能指标；潜在故障又称作故障先兆，它是一种预示功能故障即将发生的可以鉴别的实际状态或事件。3 故障按其后后果分四四类：安全性后果果故障：采取预预防维修修的方式式；使用用性后果果故障：对使用用能力有有直接的的不利影影响，通通常

2、是在在预防维维修的费费用低于于故障的的间接经经济损失失和直接接修理费费用之和和时，才才采用预预防维修修方式；非使用用性后果果故障：对安全全性及使使用性均均没有直直接的不不利影响响，只是是使系统统处于能能工作但但并非良良好的状状态，只只有当预预防维修修费用低低于故障障后的直直接维修修费用时时才进行行预防维维修，否否则一般般采用事事后维修修方式；隐患性性后果故故障：通通常须做做预定维维修工作作。4 故障按其产产生原因因及故障障特征分分类可分分为早期期故障、偶偶然故障障和损耗耗故障。偶偶然故障障也称随随机故障障，它是是产品由由于偶然然因素引引起的故故障。对对于偶然然故障，通通常预定定维修是是无效的的

3、。耗损损故障是是由于产产品的老老化、磨磨损、腐腐蚀、疲疲劳等原原因引起起的故障障。这种种故障出出现在产产品可用用寿命期期的后期期，故障障率随时时间增长长，采用用定期检检查和预预先更换换的方式式是有效效的。5 故障模式或或故障类类型是故故障发生生时的具具体表现现形式。故故障模式式是由测测试来判判断的，测测试结果果显示的的是故障障特性。6 故障机理是是故障的的内因，故故障特征征是故障障的现象象，而环环境应力力条件是是故障的的外因。7 应力-强度度模型：当施加加在元件件、材料料上的应应力超过过其耐受受能力时时，故障障便发生生。这是是一种材材料力学学模型。8 高可靠度状状态（图图1.22-2（aa）：

4、应力和和强度分分布的标标准差很很小，且且强度均均值比应应力均值值高得多多，安全全余量SSm很大大，所以以可靠度度很高。图1.2-2（bb）所示示为强度度分布的的标准差差较大，应应力分布布标准差差较小的的情况，采采用高应应力筛选选法，让让质量差差的产品品出现故故障，以以使母体体强度分分布截去去低强度度范围的的一段，使使强度与与应力密密度曲线线下重叠叠区域大大大减小小，余下下的装机机件可靠靠度提高高。图1.2-2（cc）所示示为强度度分布标标准差较较小，但但应力分分布标准准差较大大的情况况，解决决的办法法最好是是减小应应力分布布的标准准差，限限制使用用条件和和环境影影响或修修改设计计。 图1.2-

5、2 应力、强强度分布布对可靠靠性的影影响9反应论论模型：如果产品的的故障是是由于产产品内部部某种物物理、化化学反应应的持续续进行，直直到它的的某些参参数变化化超过了了一定的的临界值值，产品品丧失规规定功能能或性能能，这种种故障就就可以用用反应论论模型来来描述。串连式反应应过程：总反应应速度主主要取决决于反应应最慢的的那个过过程的速速度。并联式反应应过程：总反应应速度主主要取决决于反应应最快的的过程的的速度。10最弱弱环模型型（串连连模型）：认为产产品或机机件的故故障（或或破坏）是是从缺陷陷最大因因而也是是最薄弱弱的部位位产生11故障障树分析析法简称称FTAA法（FFaullt TTreee A

6、nnalyysiss）故障树分析析法是一一种将系系统故障障形成的的原因由由总体至至部分按按树状逐逐级细化化的分析析方法。故障树分析析法将最最不希望望发生的的故障事事件作为为顶事件件，利用用事件和和逻辑门门符号逐逐级分析析故障形形成原因因。优点点：直观观、形象象，灵活活性强，通通用性好好；缺点点：理论论性强，逻逻辑严谨谨，建树树要求有有经验，建建树工作作量大，易易错漏。12顶事件和中中间事件件（矩形形）底事件（圆圆形）开关事件（房房形）省略事件（菱菱形）13逻辑与门 逻辑辑或门 逻辑非非门 异或门门 表表决门KK/N门门表决门：仅仅当n个个输入事事件中有有k个或或k个以以上发生生时，输输出事件件

7、才发生生。14建树步骤顶事件选选取原则则：1)必须有有确切的的定义，不不能含混混不清、模模棱两可可。2)必须是是能分解解的，以以便分析析顶事件件和底事事件之间间的关系系。3）能被监监测或控控制，以以便对其其进行测测量、定定量分析析，并采采取措施施防止其其发生。4）最好有有代表性性。15（11）系统统级边界界条件 顶事事件及附附加条件件( 系系统初始始状态，不不允许出出现事件件，不加加考虑事事件 ) （22）部件件级边界界条件 元部件件状态及及概率，底底事件是是重要部部件级边边界 利用边边界条件件简化： 与与门下有有必不发发生事件件，其上上至或门门,则或或门下该该分支可可删除； 与与门下有有必然

8、发发生事件件,则该该事件可可删除; 或或门下有有必然发发生事件件，其上上至与门门,则与与门下该该分支可可删除 或或门下有有必不发发生事件件，则该该事件可可删除16n个个不同的的独立底底事件组组成的故故障树，有有个可能能状态，故故可有个个状态向向量。17与门门结构故故障树的的结构函函数 18或门门结构故故障树的的结构函函数19k/n门结结构故障障树的结结构函数数20底事事件的相相干性若对第i个个底事件件而言，至至少存在在一对状状态向量量Y1ii=(yy1,yy2,yi-1,11,yii+1,ynn)记作作(1ii,Y)和Y00i=(y1,y2,yi-1,00,yii+1,ynn)记作作(0ii,

9、Y)，满足足 (11i,YY) (00i,YY)，而而对其它它一切状状态向量量而言，恒恒有 (11i,XX) (00i, X)成成立，则则称第ii个底事事件与顶顶事件相相干。如果找不到到状态向向量满足足 (1ii,X) (0ii, XX)，则则称第ii个底事事件与顶顶事件不不相干。相干结构函函数：(X)满足： 故障树中底底事件与与顶事件件均相干干； (X)对对各底事事件的状状态变量量xi(i=11,2,n)均均为非减减函数 21相干干结构函函数的性性质 （1）若状状态向量量X=(0,00,0)，则则(X)=0； （2）若状状态向量量X=(1,11,1)，则则(X)=1； （3）若状状态向量量X

10、Y(即xi yi,i=11,2,n)，则则结构函函数(X) (Y)；（4）若(X) 是由由n个独立立底事件件组成的的任意结结构故障障的相干干结构函函数，则有即任意结构构故障树树，其结结构函数数的上限限为或门门结构故故障树结结构函数数，而下下限是与与门结构构故障树树结构函函数。22若状状态向量量X能使使结构函函数=11，则称称此状态态向量为为割向量量。在割割向量XX中，取取值为11的各分分量对应应的状态态变量（或或底事件件）的集集合，称称作割集集。割集是是导致顶顶事件发发生的若若干底事事件的集集合。若若状态向向量X是是割向量量（即=1），并并对任意意状态向向量Z而而言，只只要ZX，恒恒有=11成

11、立，则则称X为为最小路路向量，最最小路向向量X中中取值为为0的各各分量对对应的底底事件的的集合，称称为最小小路集。最小路路集是使使系统不不发生故故障的必必要正常常元件的的集合。24用最最小割集集表示结结构函数数：25用最最小路集集表示结结构函数数：26掌握握化相交交和为不不交和，求求顶事件件概率（此此法最简简单易于于理解，故故采用之之）：式中为故故障树的的最小割割集，将将上式化化成单独独项（形形如这种种形式）的的逻辑和和，将式式中的用用代替，用用代替。这这样便可可得到顶顶事件发发生的概概率为：27底事事件的发发生对顶顶事件发发生的影影响，称称作底事事件的重重要度。l 概率结构重重要度：仅由单单

12、个底事事件概率率的变化化而引起起顶事件件概率发发生变化化，则顶顶事件概概率对底底事件概概率的变变化率称称作该底底事件的的概率结结构重要要度，简简称概率率重要度度，记作。数数学表达达式为： 。上式式可以看看出概率率重要度度较大的的底事件件，其概概率发生生变化，则则对顶事事件概率率变化的的影响是是比较大大的。l 结构重要度度：第ii个底事事件的结结构重要要度定义义为该底底事件处处于关键键状态的的系统状状态数与与其处于于正常状状态的系系统状态态数之比比。当系系统由nn个独立立元件组组成时，则则可表示示为：，为该底底事件处处于关键键状态的的系统状状态数，可可由下式式表示：所谓底事件件的关键键状态是是指

13、该底底事件状状态变量量由0变变为1时时（该元元件由正正常变故故障），故故障树的的结构函函数也由由0变为为1（系系统由正正常变故故障）的的状态。 用用以下原原则求结结构重要要度，在在概率重重要度的的基础上上，令各各底事件件的概率率均为11/2，则则所求结结构重要要度与其其底事件件的概率率重要度度相同。l 关键重要度度：，由由此可见见，底事事件的关关键重要要度是指指顶事件件概率相相对变化化量与引引起此变变化的底底事件概概率相对对变化量量之比的的极限。28故障障隔离手手册（FIMM）和故故障报告告手册使使用同一一的故障障码，该该故障码码为8位数：左起前前两位为为故障所所在章号号（系统统），33、4位

14、为节节号（子子系统），5、6位为项目号，7、8位表示故障件位置。29无空空勤人员员提供故故障码时时的故障障隔离程程序 故障必然归归入下面面四种情情况之一一： 有相应的EEICAAS信息息的故障障； 有机内自检检程序（BITE）的故障； 有适用的维维修控制制显示板板（MCCDP）信信息的故故障； 以上信息全全没有的的故障。若报告的问问题上述述三种信信息均有有，则故故障分析析顺序为为优先考考虑执行行有EIICASS信息的的排故程程序，其其次是机机内自检检程序，最最后是考考虑执行行有MCCDP信信息的排排故程序序。30查找找故障的的典型概概率法（PP75）重重点看，有有计算。概率法应用用的条件件：故

15、障障是由某某一元件件故障引引起；查查找故障障不会引引入新故故障。概率法应用用的参数数：检查次数（一一次检查查、平均均检查次次数检查时间（一一次检查查时间tti、平均总总检查时时间检查工作量量(一次次检查工工作量tti、平均均总检查查工作量量检查费用（一次检检查费用用Ci、平均总总检查费费用适用范围 逐件检查系系统 分组检查系系统3132 分组检查的的方法：两分法法、等概概率法、最最小时间间法。u 两分法：要要点-符合机机件数大大致相等等的要求求；最少检查次次数与最最大检查查次数：1) 若系统由nn个机件件组成，满满足2m n 50kkHz）和和低频涡涡流检测测。趋肤效应：涡流的的磁场会会引起交

16、交变电流流趋向构构件表面面，表面面电流密密度最大大，随着着深度增增加，电电流密度度减弱41涡流流检测法法的适用用范围Q 检查导电构构件的疲疲劳损伤伤和腐蚀损损伤。对对铝合金金是首选选的无损损检测方方法u 不适用非金金属构件件，如塑塑料、玻玻璃纤维维复合材材料等的的损伤Q 高频涡流可可检测试试件表面面或近表表面的损损伤，而而低频涡涡流可检检测构件件隐蔽面面或紧固固件孔壁壁上的损损伤Q 对于钢构件件一般不不采用涡涡流检测测法探伤伤。Q 不能检测出出平行于于探测面面的层状状裂纹。Q 厚度小于11.5 mm的的薄板材材，板边边缘或紧紧固件孔孔边的边边界效应应较大，给给检测带带来一定定的困难难42超声声

17、波检测测法：高高频声束束（频率率在200kHzz以上）射射入被检检材料，经经过不同同介质分分界面会会发生反反射，检检测者分分析反射射声束信信号，便便可确定定缺陷或或损伤的的存在及及其位置置。超声波的发发射与接接收是利利用压电电材料的的压电效效应来实实现的超声波是一一种波长长比光波波长，比比普通电电波短，频频率高于于20kkHz的的机械波波43纵波波检测法法的适用用范围： 易检测出与与工件探探测面走走向平行行的缺陷陷 受仪器盲区区和分辨辨力的限限制，表表面和近近表面检检测能力力低 适用于检测测大面积积的厚工工件，定定位简单单横波检测法法的适用用范围： 可发现与工工件表面面成一定定角度的的缺陷或或

18、损伤 辅助纵波检检测，检检测垂直直于探测测面的缺缺陷或损损伤。应用：可检检测金属属、非金金属、复复合材料料的内部部及表面面缺陷（裂裂纹损伤伤和腐蚀蚀损伤），对对平面缺缺陷十分分敏感，只只要声束束方向与与裂纹面面夹角达达到一定定要求，就就可清晰晰地显示示出裂纹纹损伤44磁粉粉检测的的原理：（通过过检测漏漏磁来发发现缺陷陷）铁磁试件被被磁化后后，若试试件存在在表面或或近表面面缺陷，会会使试件件表面产产生漏磁磁。铁磁磁性工件件中存在在着许多多小磁畴畴，磁化化前，磁磁畴随机机取向，磁磁性抵消消；被磁磁化时，磁磁畴规则则排列，呈呈现磁极极。当工工件表面面或近表表面存在在与磁化化方向近近于垂直直的裂纹纹缺

19、陷时时，磁力力线会弯弯曲，呈呈绕行趋趋势，溢溢出表面面的磁力力线叫做做缺陷漏漏磁。漏漏磁场强强度取决决于缺陷陷尺寸、方方向和位位置以及及试件的的磁化强强度。漏漏磁场强强度越大大，缺陷陷部位越越容易吸吸附磁粉粉，越能能显示出出磁粉迹迹痕，观观察磁粉粉迹痕判判断缺陷陷所在。l 周向磁化法法：直接接通电法法、电极极法、芯芯棒法l 纵向磁化法法：线圈圈法、电电磁铁法法、感应应电流法法l 复合磁化法法适用于铁磁磁性构件件表面或或近表面面缺陷（或或裂纹）。主主要检测测锻钢件件及焊件件，不适适用于奥奥氏体不不锈钢（非非磁性材材料）。注意：磁粉粉检测后后要对零零件进行行退磁。45传统统的故障障诊断方方法包括括

20、逻辑诊诊断方法法、统计计诊断方方法和模模糊诊断断方法。46逻辑辑诊断法法师根据据故障特特性（故故障信息息或征兆兆）与故故障状态态的逻辑辑关系，运运用推理理的方式式进行故故障诊断断的方法法。有效决策规规则：将将有效逻逻辑基中中全部变变元（取取值为）或逆逆变元（取取值为）逻辑辑乘，再再求逻辑辑和有效决策主主范式：从决策策规则出出发，通通过逻辑辑运算，得得到全部部变元或或逆变元元逻辑乘乘的逻辑辑和概括逻辑诊诊断步骤骤: 1.确确定考虑虑的因素素,建立立决策规规则; 2.建建立有效效决策规规则或有有效决策策主范式式; 3.将将给定元元件状态态的元件件变元或或逆变元元组成征征兆函数数,待定定元件变变元或

21、逆逆变元组组成成因因函数,进行状状态识别别或故障障诊断.注：此节求求有效逻逻辑基，通通过分析析故障成成因函数数查找故故障原因因是重点点。47统计计诊断方方法：确定临界值值是重点点。根据对平均均冒险率率的分析析，提出出以下四四种确定定临界值值的方法法：最小冒险法法、最小小错误诊诊断概率率方法、极极小极大大法和纽纽曼-皮皮尔逊方方法。n 在满足平均均冒险率率最小的的条件下下，即使使=时，确确定临界界值的方方法称为为最小冒冒险方法法。n 当=，=时，最最小错误误诊断概概率方法法确定临临界值得得条件和和最小冒冒险法完完全相同同。n 在使平均冒冒险率取取极大的的同时，使平均冒险率取极小，这样确定临界值的

22、方法称为极小极大法。n 纽曼-皮尔尔逊方法法：要正正确地估估计错误误诊断的的代价往往往是十十分困难难的，为为此往往往采用使使某种诊诊断错误误概率降降低到最最小的原原则。例题：根据据滑油中中含铁量量监测发发动机机机匣的工工作状态态。设由由统计资资料得到到：在正正常状态态下含铁铁量的均均值=22p.pp.m（1p.p.mm=1毫毫克/升），在在异常状状态下含含铁量的的均值=12pp.p.m，标标准偏差差为5pp.p.m；含含铁量为为正态分分布，并并已知发发动机处处于正常常状态的的概率为为=0.8。试用最最小错误误诊断概概率法：（1）详细细推导确确定临界界值的公公式（2）计算算临界值值x048模糊糊

23、诊断方方法（重重点看该该书最后后两页）：设分别表示示m种故故障成因因，它们们是征兆兆群空间间X（论论域U）上上的m个个模糊子子集，为为相应的的m个模模糊子集集的隶属属函数。对对U中的的任一元元素，如如果，则则判断隶隶属于模模糊子集集，这就就是最大大隶属原原则。隶属函数计计算式：其中（ii=1，n）表示第i个征兆出现的状态，征兆出现取1，不出现取0，是权系数，即诊断矩阵中第i行，第j列的元素。根据最大隶属度原则判断故障成因，从而判断故障成因。编者注：考考试题型型：选择择（100）、填填空（110）、简简答（220）、计计算（660）.本材料仅供供参考。预预祝大家家考个好好成绩，谢谢谢！15 电气内部交流