试谈飞机故障诊断技术

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。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。故障按其后果分四类：安全性后果故障：采取预防维修的方式；使用性后果故障：对使用能力有直接的不利影响，通常是在预防维修的费用低于故障的间接经济损失和直接修理费用之和时，才采用预防维修方式；非使用性后果故障：对安全性及使用性均没有直接的不利影响，只是使系统处于能工作但并非良好的状态，只有当预防维修费用低于故障后的直接维修费用时才进行预防维修，否则一般采用事后维修方式；隐患性后果故障：通常须做预定维修工作。故障按其产生原因及故障特征分类可分为早期故障、偶然故障和损耗故障。偶然故障也称随机故障，它是产品由于偶然因素引起的故障。对于偶然故障，通常预定维修是无效的。耗损故障是由于产品的老化、磨损、腐蚀、疲劳等原因引起的故障。这种故障出现在产品可用寿命期的后期，故障率随时间增长，采用定期检查和预先更换的方式是有效的。故障模式或故障类型是故障发生时的具体表现形式。故障模式是由测试来判断的，测试结果显示的是故障特性。故障机理是故障的内因，故障特征是故障的现象，而环境应力条件是故障的外因。应力-强度模型：当施加在元件、材料上的应力超过其耐受能力时，故障便发生。这是一种材料力学模型。高可靠度状态（图1.2-2（a））：应力和强度分布的标准差很小，且强度均值比应力均值高得多，安全余量Sm很大，所以可靠度很高。图1.2-2（b）所示为强度分布的标准差较大，应力分布标准差较小的情况，采用高应力筛选法，让质量差的产品出现故障，以使母体强度分布截去低强度范围的一段，使强度与应力密度曲线下重叠区域大大减小，余下的装机件可靠度提高。图1.2-2（c）所示为强度分布标准差较小，但应力分布标准差较大的情况，解决的办法最好是减小应力分布的标准差，限制使用条件和环境影响或修改设计。图1.2-2应力、强度分布对可靠性的影响吐9悠．忙反应论模型渴：女如果产品的义故障是由于槽产品内部某稳种物理、化羊学反应的持战续进行，直旷到它的某些送参数变化膝超叫过氏了一定的临径界值，产品螺丧失规定功条能或性能，歼这种故障就颈可以用反应储论模型来描封述。午串连式反应饭过程：总反讯应速度主要狸取决于反应存最慢的那个嚼过程的速度椅。两并联式坑反应过程：旷总反应速度帐主要取决于惠反应最快的垒过程的速度说。垦1啊0音．最弱环模颗型（串连模专型）：认为辱产品或机件歇的故障（或它破坏）是从旧缺陷最大因饭而也是最薄卡弱的部位产迎生羽1炭1患．故障树分锄析法简凡称偏FT炉A傅法交（冈Fault否Tree超Anal献ysi渠s苹）劈故障树分析忧法是一种将渠系统故障形寒成的原因由晶总体至部分顾按树状逐级始细化的分析欲方法。背故障树分析打法将最不希院望发生的故焰障事件作为沫顶事件，利巧用事件抓和诱逻暂辑门符号逐培级分析故障穷形成原因凳。骄优点：直观犬、形象，灵秤活性强，通轧用性好；缺婶点：理论性姑强，逻辑严划谨，建树要屡求嫂有经验，建叠树工作量大饰，易错漏。12．屑顶事倍件和中间事垂件（矩形）轿底事件（圆概形）欲开关事件（披房形）铸省略事件（绿菱形）13．招逻辑与房门查枕搅逻辑或耻门分病长逻辑非静门宣帆敬净异或拳门阅服长字鱼表决蓬门点K/搅N化门赤表决门：仅疮当滨n逮个输入事件身中舅有梁k血个统或轻k块个以上发生品时，输出事垮件才发生。14．建树步骤太乓顶事件选取疑原则：绸1叶)扮必须有确切基的定义，不被能含混不清嫁、模池棱已两支可。桐2耍)糠必须是能分同解的，以便序分析顶事件踢和底事件之鲁间的关系。煤3虽）能猴被监测或控捉制，以便对膛其进行测量碧、定量分析询，并采取措师施防止其发畅生。变4弯）最好有代狱表性。婆1费5微．距（释1鱼）系统级边疾界条件卵盖轻顶事件及附进加条望件晨(当你系统初始状惊态，不允许宽出现事件，脉不加考虑事肠件抵)男狮平（华2拣）部件级边快界条件旨迁个啄元部件状态安及概率，底荣事件是重要劝部件级边界士版政利用边界条腔件简化：益冤咱与门下有必隙不发生事件纽，其上至或师门时,致则或门下该忽分支可删除串；芬拐汁与门下有必盯然发生事援件练,免则该事件可四删雷除舒;茂雀挂或门下有壶必律然俗发生统事件，其上有至与良门缸,站则与门下阵该分支可删渗除吸屯光或门下有必轧不发生事件镇，则该事章件可删除敲1受6耽．春n半个不同的独格立底事件组连成的故障树鸭，有窝个可能状态套，故可有武个状态向量与。津1刑7远．与门结构白故障树的结邀构函顷数悼亿增让惭凤针吓扣停题1运8翁．味或门结构故纹障树的结构肯函数匹1略9员．仆k/昆n迁门结构故障境树的结构函青数拳2扣0裳．底事件的芝相干性源若对陈第隐i宣个皱底件事件而言，裕至少存在一齐对状态向值量坏Y贪1i=(y震1,y2期,横…蜘yi-1,制1,副yi+1下,状…宵,yn朴)烟记圆作觉(1i,Y撒)队和筋Y0i=(芒y1,y2破,友…炎yi-1,碌0,yi虎+1津,选…挣,yn摇)降记臭作磨(0i,Y步)蒜，满足略Φ梳(1i,外Y)>材Φ销(0i,搭Y假)谎，而对其它志一切状态向圾量而言，恒寇有乏Φ吉(1i,狐X)悼透≥毅乱Φ划(0i,田X见)拦成立，则称叠第响i州个底事件与晋顶事件相干第。缸如果找不到象状态向量满倾足辆Φ恭猜(1i,X丑)>仙Φ怠汽(0i,液X槽)轿，则称仰第访i偷个底事件与辞顶事件不相梢干桂。泼相干结构函农数：咳Φ盲(X维)室满足帝：浮故障树中底灶事件与顶事治件均相干；袍Φ尤(X霸)其对各底事件红的律状判态变饲量熟xi(i=袄1,2,惕…改n)棒均为非减函炉数降荐2绒1扣．相干结构馋函数的性质悼棒（首1闸）若状态向社量御X=(0,易0,棋…岔0)等，则尸Φ柱(X)=0伴；汪块（茅2驱）若状态向积量羊X=(1,劲1,确…联1)锤，则抽Φ识(X)=1驳；累常（叉3荣）若状态向衔量敢X镰≥谈Y(悉即饰xi疫≥狠yi,i=破1,2,波…导n)王，则结构函篇数摸Φ术(X)涌≥凑麻Φ宫(Y)讽；傲（配4避）若逗Φ描(X)回是由递n余个独立底事吼件组成的任直意结构故障风的相干结构棉函数，则有快即任意结构缝故障树，其主结构函数的沉上限为或门厨结构故障树貌结构函数，柄而下限是与添门结构故障耕树结构函数四。陷2舒2茫．若状态向志量丽X挺能使结构函似数啄=亩1未，则称此状愤态向量为惩割向量构。在割向杰量鹿X沃中，取值庄为计1酷的各分量对仪应的状态变拨量（或底事悠件）的集合夸，称债作玉割集邀。宗割集是导致则顶事件发生生的若干底事半件的集合渡。若状态向啄量锐X松是割向量（示即棕=重1喝），并对任蚊意状态向猫量袍Z掌而言，只层要吩Z<它X病，恒有热=鲜0总成立，则才称猛X介为季最小割向量梳，最小割向晃量旋X钳中取值播为云1愉的各分量对旨应的底事件焰的集合，称皇为壶最小割集青。熊最小割集是柏使顶事件发蔽生的必要底含事件的集合皂。滚2萌3滋．若状态向龙量盛X贺能使结构函供数券=洋0喝，则称此状拦态向康量鹊X室为兔路向量济。在路向幅量持X赏中，取值源为皂0撤的各分量对煮应的状态变旷量（或底事眠件）的集合黄，称作脑路集翅。盯路集是使系梯统不发生故蔬障的正常元顷件的集合旷。若状态向率量脾X固是路向量（佳即既=粥0乱），并对任买意状态向末量介Z奉而言，只伙要寒Z>粒X融，恒有霞=径1猾成立，则插称输X繁为霸最小路向量欲，最小路向欠量形X息中取值神为稀0捡的各分量对牵应的底事件晋的集合，称发为缸最小路集哲。晒最小路集是蚀使的系蔑统不发颂生故障的必违要正常元件案的集催合伴。朽2御4施．用最小割添集表示结构作函数：步2丹5刺．用最小路府集表示结构夹函数：忘2潜6渡．掌握淡化相交和为沾不交和，求研顶阿事件概率（蛙此法最简单句易于理解，宫故采用之）酷：倒肠式中传为故障树的下最小割集，凶将上式化成申单独项（形沿如叛这种形式）糟的逻辑和，灭将式中的扮用寒代替，件用吗代替。这样夫便可得到顶狭事件发生的罩概率为：但2泪7科．底事件的锈发生对如顶事件发生蹲的影响，称剂作底事件的陪重要度。已概率结构重右要度田：嘴仅由单个底挂事件概率的厉变化而引起确顶事件概率军发生变化，吊则顶事件概喷率对底事件风概率的变化咸率称作该底勉事件的概率移结构重要度允，简称概率余重要度亦，君记作遵。数学表达剧式为：俘村。径上倘式可以看出得概率重要度干较大的底事坡件，其概率灾发生变化，令则对顶事件扔概率变化的晕影响是比较垮大的。销结构重要度昏：践第慈i葱个底事件的淡结构重要度遮定义为该底傲事件处于关处键状态的系啦统状态数与撑其处于正常插状态的系统蜘状态数之比徒。当系统妹由固n油个独立元件阴组成时，则梯可表示为：辩，帆为该底事件否处于关键状售态的系统状愈态数，可由秘下式表示：窗所该谓扭底事件的关朵键状态是指射该底事件状闪态变量闪由奖0凯变沙为历1以时（该元件邮由正常变故棋障），故障签树的结构函赤数也忍由洲0梁变绝为告1很（系统由正慎常变故障）需的状态。规腥造用以下原属则求结构重凳要度许，在概率重占要度的基础严上，令各底驶事件的概率茂均仪为敏1/两2拌，则所求结屿构重要度与伍其底事件的丧概率重要度图相同。越关键重要度梳：量，由此可见位，底事件的爸关键重要度料是指顶事件厨概率相对变毛化量与引起柱此变化的底血事件概率相筹对变化量之啄比的极限。景2耕8店．颗故障隔离手融册熊（追FIM委）和故障报局告手册使用障同一的故障预码，该故障染码为哀8摆位数：左起凑前牲两私位捉为故障所危在章号（系违统），遗3颂、榴4萝位为节号（合子系统），辩5糕、胀6翅位为项目号志，像7案、哈8桶位表示故障恋件位置。盾2井9健．忆无空勤人员总提供故障码殊时的故障隔洒离程序显故障必然第归入下面四脚种情况之一柜：玻有相应的螺EICAS泳信息的故障突；约有机内自检恒程序（萌BITE运）的故障；澡有适用的维霞修控制显示撞板（产MCDP葱）信息的故冈障；稠以上信息全孝没有的故障嗽。腥若报告的问凯题上述三种欢信息均有，焦则故障分析裂顺序为优先疮考虑执行苍有览EICA衰S亮信息的排故旅程序，其次笑是机内自检谷程序，最后普是考虑执行虏有社MCD吨P巾信息的排故牛程序。宪3拳0齿．查找故障刃的典型概率总法安（受P7忘5麻）重点看，打有计算采。庆概率法应用竖的条件：偶故障是由某译一俱元件故障引喉起；查找故袭障不会引入石新故障。荷概率法应用字的参数：旬检查次数（素一次检查、艇平均检查次偷数值检查时间（椅一次检查权时间狐t伯i锅、康平均总检查滩时间腔检查工作穴量槐(鸽一次检查工陈作量傍i渡、平均总检牙查工作量抗检查费用铃（课一次检查费旗用拴C市i额、榜平均总检查稀费用适用范围转逐件检查系节统各分组检查系艺统31．记分组检查的全方法：两分里法、等概率案法、最小时驳间法。婚两分法：要奖点稻-蛋-偏符合机件数药大致相等的品要求；摩最少检查次调数与最大检枯查次数：透若系统由列n都个机件组危成，满足售2括m蛋<棒n拖<2长m阴+1扒（毅m猜为正整数）面，则系统最肆少检查次数帽为堤m图次，最大检厉查次数为（钳m颤+1警）次，平均喝检查次数锋Sm-醋-粒第轧m芹次可查出故锈障的机件零辅件号组成的希集合，穗同理。雨-荡零件号踢为火j兰的机件故障递的条件概率采。块2彼）塘芽若系统机件晴数恰好满足撞n么=2亏m康，则只需且疲必须经过袋m闻次检查，才肥能查出故障怨原因，平均所检查次数堂N备m蓬=室m哀等概率法：梅要委点晋-嫌-坦先把系统按赠每组各机件事故障条件概悠率之和抹大致相等分杯成两组，检莲查故障条件低概率之和雹较大的那组求，确定故障绍件所在部分闭。再将存在驴故障件的那交一组按每组衰各机件故障铺条件概率之片和旷大致相等分税成两个分组兔，检查故障图条件概率之盛和粒较大的一组托，确定故障净原因所在。疏如此继续下笨去，直至查位出故障原因隶为止。夫最小时间法等：要疲点荷-攀-亡每组各机件馋故障条件概语率之和大致剃相等。捧对各组计算炮检查时彼间堆消耗率件，具吓=隶(反i骂/提t的i异)械，选择京较大的辟一组进行检压查政33毯．柱信息量应该舍是该信息出堪现概率的单葵调减函数云蜻信息量＝驾按，来P心——顿信息量出现塌的概率，信忙息量的单位即是肾“仙比特岛(bit差)既”季若有份n昼个信息同时撤出现，它们浑对故障诊断孤提供的信息费量要比单一党信息提供的吐信息量大颗当爷n谦个信息相应面的事件互相拆独立时，统n细个信息共同暖出现时的信跑息量等于各玩个信息的信咬息量之和，挤即信息量具献有可加性钳3横4束．弊现代信息论词中，既“捞熵搞”闭是系统不确宝定程度的度汽量壳若系统鼓A旧有德n扬个状态难A1,A舱2假,斗…盟,An筝，系统随机辟处于相应状严态的塞概率分别为岸P(A1)蠢,P(A香2)角,止…粪,P(A舟n)准，则系统的润熵定义为澡3钓5胖．尺复合系统的女熵：锋设系统强A薯有勿n炮个可晕能状态晚华悟跳，系统竿B航有甚m概个可能状态干彼堵助匠从而复合系纹统的熵为喂A炸、霞B司互相独立：园H(A+B屑)=H(A痛)+H(B饶)恩A南、贷B籍统计相关：加H(AB原)=H(A雄)+H(B梢/A)=H携(B)+H怕(A/B)弓A腿条件贡下演B泥的熵值：路3航6告．纪定义系统今B材为判断镰A东所处的状态团提供的平均专信息量为搞也被称为系轰统脉B将包含有关系级统农A旬的平均信息碍量票。妹3外7胡．目视检查绝是飞机结纷构完整性检隙查的最基本勤、最常用的相检查方法，着也是保证飞障行安全的重肆要手段之一情。谜当蒙皮离开诉铆钉头并形翻成目视可见日的明显间隙处，烦铆钉周围有等黑圈，均表倦明铆钉已松堪动。猾铝合金和镁邮合金腐蚀初痰期成呈白色摘斑点，发展甘后出现灰白鸭色腐蚀产物进粉末。溪不锈钢的腐生蚀往往是出吹现黑色的坑附点。它3窃8呼．气密舱的园密封检查：豪流量法和压荐力降法。流逆量法更适用蛙于泄漏量较竞大而容积小庸的气密舱。贫压力降法设页备简单，测倒法简单可靠沾。气密舱和矛结构油箱泄仿露包括可控光制泄露和不忠可控制泄露破。丹影响密封舱奖结构密封性骂的因素：夫环状缝隙影造响因素；平统面缝馋隙惰影响因素；吧加工与装配举质量的影响主。湾3阳9知．纺涡流检测的上基本原理叶检测线圈通夹交流电，在悟线圈周围产打生交变的初怪级磁场，当丸检测线圈靠崖近被检测的越导电构件时送，在交变秘的初级磁场茂作用下，构终件中感生交若变的电猜流帖—阁—订涡流。涡流获在构件中及库其周围产生截一个附加的恩交变次级磁体场，次级磁室场又在线圈贫内产生感应贼电流，它的早方向与原电续流方向相同耐。当构件中工产生裂纹或稿有其它缺陷厚，检测线圈宣与其接近时蜓，涡流发生班畸变，影响丰次级磁场，截进而影响检鹊测线圈中的宝感应电流，菌检测线圈中洒的电流的变烛化，表明构界件发生损伤泄。良4税0绪．涡流检测会分为高频涡呆流检测勇（铅>50kH蚊z帖）和低频涡诉流巷检蹄测。束趋肤效应：宋涡流的磁场既会引起林交变电流趋呼向构件表面尼，表面电流帐密度最大，商随着深度增歇加，电流密吃度减弱更4贯1登．涡流检测扶法的牧适用范围威检查导电构翁件的亦疲劳损炒伤脚和觉腐蚀损伤猎。对铝合金惭是首选的无谋损检测方法铺不适用非金慕属构件，如荣塑料、玻璃抢纤维复合材澡料等的损伤婚高频涡流可醒检测试件表腿面或近表面征的损伤，而拍低频涡流可庭检测构件隐剧蔽面或紧固仰件孔壁上的炭损伤栗对于钢构件拘一般不采用眼涡流检测法陈探伤。叹不能检测出田平行于探测着面的层状裂殖纹。吨厚度小懂于腰1.5m叫m坟的薄板材，型板边缘或紧复固件孔边的帽边界效应较侄大，给检测舟带来一定的饶困难韵4往2微．胁超声波检测策法炒：湾高孤频声束（频燥率辜在卖20kH认z首以上）射菜入被检材料检，经过不同厉介质分界面锁会发生反射渠，检测者分诞析反射声束障信号，便可腿确定缺陷或肠损伤的存在饮及其位置。悉超声波的发糟射与工接收是利用宣压电材料的汽压电效应睁来实现的誉超声波是一跌种泼波长比光波钥长，比普通救电波短，频拳率高泡于线20kH终z草的机械波店4胀3被．纵波检测懒法的适用范属围：夫易检测出与巨工件探测面永走向平行的霜缺陷北受仪器盲区排和分辨力的肤限制，表面丸和近表面检律测能力低佩适用于检测塑大面积的厚畅工件，定位荷简单蜂横波检测法倡的适用范围汤：呆可发现与工顷件表面成一牌定角度的缺剪陷或损伤鬼辅助纵波检由测，检测垂梯直于探测面兼的缺陷或损册伤体。尚应用：可检惧测金属、非巧金属、复铲合材料的内峡部及表面缺辩陷（裂纹损狭伤和腐蚀损冲伤），对平悠面缺陷十分俗敏感，只要鞭声束方向与抖裂纹面夹角河达到一定要潮求，就可清侮晰地显水示出裂纹损义伤汁4木4齐．块磁粉检测奴的原理：（蜓通过检测漏沈磁来发现缺阔陷）犁铁磁试件被响磁化后，若化试件存在表壮面或近表面梨缺陷，会使羡试件表面产帜生漏磁。铁缓磁性工件中粱存在着许多坚小磁畴，磁酬化前，磁畴显随机取向，蒜磁性抵消；裂被磁化时，周磁畴规则排忘列，呈现磁油极。当工件储表面或近表淋面存在与磁胜化方向近于刘垂直的裂纹桨缺陷时，磁苗力线会弯曲续，呈绕行趋物势，溢出表挺面的磁力线点叫做缺陷漏跨磁。漏磁场福强度取决于页缺陷尺寸各、训方向和位置羊以及试件的轮磁化强度。籍漏土磁场强度越滴大，缺陷部茎位越容易吸砖附磁粉，越躲能显示出磁达粉迹痕，观尘察磁粉迹痕押判断缺陷所似在。浮周向磁化法围：直接通电顽法、电极法第、芯棒法谎纵向磁化法医：线圈法、意电磁铁法、丢感应电流法复合磁化法浪适用于铁磁算性构件表面旅或近表面缺虫陷（或裂纹翁）。主要检僻测锻钢件及教焊件，不适温用于奥氏体雨不锈钢（非涨磁性材料）鹿。腐注意：吴磁粉检测后唱要对零件进牲行戒退磁积。威4愿5缎．传统的故偷障诊断方法论包括猜逻辑诊断方效法、统计诊狠断方法和模计糊诊断方法材。康4筹6扮．逻辑诊断河法师根据故阀障特性（故傅障信息或征托兆）与故障中状态的逻辑网关系，运用朋推理的方式针进自行顺故障诊断的察方法。停有效决策规才则：摊将有效逻辑却基中全部变剑元（取值为雹１）或逆变肤元（取值为吩０）逻辑乘本，再求逻辑推和．替有效决策主擦范式：从决臭策规则出发面，通过逻辑口运算，得到孕全部变元或鸽逆变元逻辑慨乘的逻辑和颗．蚂概括逻辑诊烤断步探骤侵:义1迷.偷确定考虑的酱因刮素负,树建立决策规含则屑;凝2林.谱建立有效决悔策规则或有影效决策主范葬式伞;唇3贝.公将给定元件爸状态的元件荡变元或逆变录元组成征兆滔函些数圣,磁待定元件变姐元或逆变元说组成成因函英数挺,重进行状态识只别或故障诊束断怕.闲注：僻此节求有效搞逻辑基，通范过分析故障注成因函数查矛找故障原因挨是重点。播4调7叠．统计诊断那方法：顷确定临界值优是重点。恩根据对平