一种基于任务要求的飞机系统可靠性评估方法技术方案

本发明专利技术公开了一种基于任务要求的飞机系统可靠性评估方法，其基本步骤包括：（1）首先对作战任务进行分解，确定任务包含的基本任务剖面；（2）确定不同任务剖面对应的装备可靠性水平；（3）采用发生函数法UGF定义不同系统结构的算子；（4）根据系统的逻辑性和拓扑性，求解系统的可靠性函数，并对系统的可靠性进行评估。本发明专利技术可以评估任务期间系统在不同任务剖面下的可靠性水平，具有较强的通用性，可以实现对不同结构的系统的任务可靠性进行评估，为装备使用决策和健康管理提供依据。

A method of aircraft system reliability evaluation based on mission requirements

The invention discloses a evaluation method of aircraft system reliability based on task requirements, the basic steps include: (1) the first combat task decomposition, to determine the basic mission profile includes; (2) to determine the equipment reliability level of different mission profiles corresponding; (3) the operator generating function method for different UGF definitions system structure; (4) according to the logic of the system and the topology of the reliability function for the system, and to evaluate the reliability of the system. The invention can assess the level of reliability during the mission system in different mission profile, with a strong versatility, can achieve the task of system reliability of different structure are evaluated, and provide the basis for the use of equipment and health management decision.

【技术实现步骤摘要】
一种基于任务要求的飞机系统可靠性评估方法
本专利技术涉及一种可靠性评估方法，具体是涉及一种基于任务要求的飞机系统可靠性评估方法，属于装备可靠性

技术介绍
目前，可靠性建模的方法主要包括可靠性框图(RBD)、静态故障树分析(FTA)、动态故障树分析(DFTA)、Markov随机过程、Petri网以及通用发生函数法(Universalgeneratingfunction)等。军用飞机是一种复杂的可修系统，其组成部件多、结构复杂、部件故障率分布函数不统一，很难用一种方式评估其可靠性。UGF(universalgeneratingfunctionapproach)是现代离散数学领域的重要方法，它能以某种统一的程序方式处理求数列的表达式、求递推关系、求数列均值和方差等问题。G.Levitin和A.Lisnianski在可靠性理论应用和发展了该方法，使之成为多状态系统可靠性分析和建模的新工具。本专利技术依据系统任务可靠性框图的拓扑结构和功能逻辑关系，借助UGF系统特性和算子，利用发生函数的复合运算实现各随机变量的概率组合并最终得到系统的可靠性函数。
技术实现思路
本专利技术所解决的技术问题在于提供一种RBD和UGF的方法求解飞机系统任务可靠性模型，评估系统的可靠性，进而解决多系统、多部件、多状态的复杂系统任务可靠性评估问题。为解决上述技术难题，本专利技术采用如下的技术方案：步骤一，确定作战任务的基本任务剖面首先根据作战任务特点，对作战任务分解，确定任务主要作战剖面，记录不同任务剖面的类型X＝(x1,x2,…,xn)T和持续时间T＝(t1,t2,…,tn)T；步骤二，确定不同任务剖面对应的装备可靠性水平根据不同任务剖面确定对应装备系统、分系统、关键部件的可靠性水平，具体采用如下方法：(1)首先根据任务剖面确定最小放飞标准；(2)其次根据放飞标准确定最小设备清单；(3)再次根据最小设备清单确定系统可靠性水平；(4)然后根据系统可靠性水平确定分系统的可靠性水平；(5)最后根据分系统的可靠性水平确定部件的可靠性水平；步骤三，根据系统结构绘制系统的任务可靠性框图；步骤四，采用UGF方法定义不同结构的算子和运算规则：(1)系统内部分系统之间并联，用π算子来表示运算关系，式中，ui(z)为i个分系统的u函数；(2)系统内部分系统串联的可靠度主要受最低可靠性的分系统约束，串联系统算子σ1如下表示，式中，pi为分系统1中部件i处于状态xi的概率，qj为分系统2中部件j处于状态yj的概率；当系统内分系统的数量超过2个时，依然可采用上述方法进行迭代处理。(3)系统内部存在冗余分系统的系统可用度，其算子可用σ2表示，步骤六，计算系统的UGF：根据步骤三和步骤四推导系统的可靠性函数，假设系统由n个分系统组成，Φ为系统的算子，由系统的可靠性框图决定，系统的发生函数us(z)为，式中，ki为第m个分系统的部件数量，分系统m中的第j个部件有ij个状态向量，与其对应的概率；步骤六，部件、分系统、系统的参数统计和分析统计参数具体包括部件、分系统故障时间分布形式和分布参数，分析系统结构的逻辑关系以及冗余度；步骤七，系统可靠性评估对系统函数u(z)函数求偏导令z＝1，评估不同任务剖面下的系统的可靠性。优选的，对于军用飞机而言，步骤一中任务剖面的类型具体为：起飞、爬升、低空巡航、加速攻击突防、高空巡航、下滑。优选的，当第m个分系统有Hm个部件，每个部件的u函数为ujm(z)，1≤j≤Hm时，则步骤四中子步骤(1)的该分系统的u函数用下式表示：式中，状态0表示部件故障，状态1表示部件可用。附图说明图1为本专利技术技术方案的示意图；图2为飞行剖面示意图；图3为飞机动力系统可靠性框图。具体实施方式下面以某型飞机发动机为例，以求解该系统的任务可靠性过程为例，说明该方法的实施流程：步骤一，根据任务要求，构建计算系统任务可靠性的流程图，如附图1所示；步骤二，确定任务包含中的主要任务剖面，如附图2所示；步骤三，确定主要任务剖面对应的系统、分系统的可靠性水平；根据该型机的《飞行手册》、《维护规程》和《最小设备清单》，列出与步骤一中所包括的飞行剖面对应各分系统的可靠性水平，如表1所示：表1任务剖面对应的装备系统可靠性水平步骤四，绘制动力系统的可靠性框图，如附图3所示；步骤五，统计系统部件的可靠性参数，根据该型发动在服役期间的事件数据，按照不同任务剖面，分类统计，统计数据来自于该型机《质量信息控制系统》，具体信息如表2所示；表2系统的特征参数步骤六，根据步骤三中绘制的可靠性框图和说明书中定义不同结构的算子，采用UGF方法求得系统可靠性函数，如下us(z)＝Ω(u1(z),u2(z),u3(z),u4(z),u5(z))＝σ1(σ2(u1(z),u2(z)),u3(z),σ2(u4(z),u5(z)))＝σ1(σ2(π(u11(z),u11(z)),u2(z)),π(u31(z),u32(z)),σ2(u4(z),u5(z)))步骤七，评估系统在不同任务剖面的可靠性水平根据式计算系统在不同剖面下的可靠性，如表3所示。表3不同任务剖面的系统可靠度飞行剖面系统发生函数可靠性1u(z)＝1.143z0+0.768z0.50.3842u(z)＝0.447z0+1.053z0.50.5763u(z)＝0.197z0+0.803z0.50.4014u(z)＝1.39z0+0.76z0.50.380本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于任务要求的飞机系统可靠性评估方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤一，确定作战任务的基本任务剖面：首先根据作战任务特点，分解作战任务，确定任务主要作战剖面，记录不同任务剖面的类型X＝(x

【技术特征摘要】
1.一种基于任务要求的飞机系统可靠性评估方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤一，确定作战任务的基本任务剖面：首先根据作战任务特点，分解作战任务，确定任务主要作战剖面，记录不同任务剖面的类型X＝(x1,x2,…,xn)T和持续时间T＝(t1,t2,…,tn)T；步骤二，确定不同任务剖面对应的装备可靠性水平：根据不同任务剖面，确定对应装备系统、分系统、关键部件的可靠性水平；(1)根据任务剖面确定最低放飞标准；(2)根据放飞标准确定最小设备清单；(3)根据最小设备清单确定系统可靠性水平；(4)根据系统可靠性水平确定分系统的可靠性水平；(5)根据分系统的可靠性水平确定部件的可靠性水平；步骤三，根据系统结构绘制系统的任务可靠性框图；步骤四，采用UGF方法定义不同结构的算子和运算规则：(1)系统内部分系统之间并联时，用π算子来表示运算关系，即式中，ui(z)为i个分系统的u函数；(2)对于系统内部分系统串联的可靠度主要受最低可靠性的分系统约束，其算子σ1如下表示，式中，pi为分系统1中部件i处于状态xi的概率，qj为分系统2中部件j处于状态yj的概率；(3)对于系统内部存在冗余分系统的系统可用度，其算子用σ2表示，

【专利技术属性】
技术研发人员：滕克难，李军亮，李保刚，唐金国，孙媛，李季颖，杨春周，刘星，
申请(专利权)人：中国人民解放军海军航空工程学院，
类型：发明
国别省市：山东,37