一种基于功能的任务失效分析方法技术

技术编号:24289931 阅读:21 留言:0更新日期:2020-05-26 20:10
本发明专利技术属于航空领域,涉及一种基于功能的任务失效分析方法。该方法包括:将飞机的任务可靠度分解为影响任务完成的各功能失效状态允许发生的概率要求;根据飞机的典型作战任务与作战场景,提取任务场景的关键要素,形成飞机的典型任务谱;典型任务谱至少包括任务剖面、任务目标、任务成功标志、使用场景、完成任务的功性能要求;使用场景包括使用时机、参与者、外界环境条件;获取适用于任务失效分析的所有功能;根据典型任务谱,分析任一功能失效发生时,在各任务剖面的各任务阶段下所产生的影响后果,以及对任务的影响等级。

A functional based task failure analysis method

【技术实现步骤摘要】
一种基于功能的任务失效分析方法
本专利技术属于航空领域,涉及一种基于功能的任务失效分析方法。
技术介绍
任务可靠性是度量产品在规定的任务剖面内完成规定功能的能力,重点关注产品完成任务的能力。任务可靠度是任务可靠性的概率度量。以往军用飞机的研制中,任务可靠性主要以任务可靠度为抓手,通过建立基于可靠性框图(RBD)方法的飞机、系统任务可靠性模型,开展指标的定量分配、预计和评价,该模型包括可靠性框图及其相应的数学模型。可靠性框图是由代表产品或功能的方框和连线组成,表示各组成部分的故障或者它们的组合如何导致产品故障的逻辑图。这种方法在型号研制中暴露出正向设计能力不足,难以有效牵引系统设计的问题,主要表现在下面两方面:1、由于RBD方法建模的局限性,任务可靠性定量指标无法直接与系统的功能设计、架构设计、物理设计等关键设计要素进行关联,难以真正对设计形成约束力。·系统存在多种失效模式,不同失效对飞机执行任务的影响程度不同,RBD模型不能区分系统不同失效的影响,模型构建过于简化粗放,不能从飞机的实际使用需求出发,牵引出系统功能需求;·框图的最小分析单元为产品,则框图中任一分析单元出现的任何故障,均对系统的任务可靠性水平造成影响,该假设不能充分体现系统实际使用过程中,内部故障传递逻辑。2、RBD方法不能对后期试验提出有效的验证需求。
技术实现思路
为了在飞机研制早期对飞机各系统提出较明确的任务可靠性设计要求,并在研制过程中持续控制、有效提升系统任务可靠性水平,本专利技术提供了一种基于功能的任务失效分析方法。可直接应用于国内相关行业开展飞机的任务可靠性设计分析与评价,为解决任务可靠性设计与系统功性能设计脱节的问题提供有效手段,对系统设计形成有效地正向牵引。本专利技术提供一种基于功能的任务失效分析方法,包括:将飞机的任务可靠度分解为影响任务完成的各功能失效状态允许发生的概率要求;根据飞机的典型作战任务与作战场景,提取任务场景的关键要素,形成飞机的典型任务谱;典型任务谱至少包括任务剖面、任务目标、任务成功标志、使用场景、完成任务的功性能要求;使用场景包括使用时机、参与者、外界环境条件;获取适用于任务失效分析的所有功能;根据典型任务谱,分析任一功能失效发生时,在适用的任务剖面及任务阶段下所产生的影响后果,以及对任务的影响等级。进一步的,影响等级包括:任务失败、任务降级和无影响;当目标功能失效发生,且影响等级为任务失败时,为目标功能失效指定上述概率要求的概率;当目标功能失效发生,且影响等级为任务降级时,为目标功能失效指定一个预设概率,该预设概率小于上述概率要求的概率。进一步的,根据飞机的典型作战任务与作战场景,提取任务场景的关键要素,包括:根据飞机的使命定位和使用特点,梳理飞机承担的典型任务,明确任务背景,作战对象,对任务内容及过程进行详细描述,并形成任务成功标志;明确飞机的任务目标,并将飞机执行任务时完成效果的使用目标分解为可牵引、评估飞机设计的功能要求和性能要求;明确飞机的使用时机及任务剖面;明确飞机执行任务时所处的外界环境条件和可能涉及的参与者;形成明确具体的任务失效判据,用于指导开展任务失效分析。进一步的,获取适用于任务失效分析的所有功能的筛除原则为:筛除用于保证飞机结构完整性的功能;筛除与飞机气动外形、材料、涂装相关的功能;筛除与飞机内饰、生活条件保障相关的功能;筛除导致任务失败的前序功能失效后,用于减轻故障影响、挽救机组生命的后续补救类功能。进一步的,所述方法还包括:根据典型任务谱,分析任一功能失效发生时,在适用的任务剖面与任务阶段下所产生的影响后果,以及对任务的影响等级之后,所述方法还包括:为分析结果按功能失效进行编号;将分析结果和编号形成任务失效分析表;从任务失效分析表中剔除影响后果列得到任务失效分析摘要表。进一步的,任务失效判据包括:不能维持安全飞行,飞机需要应急迫降或紧急返航,导致飞机无法继续执行任务;严重威胁飞行安全,极大地降低飞机安全裕度,飞机可能需要紧急返航;飞机不能提供相应阶段的功性能要求;极大地增加机组人员的工作负担,影响机组人员的正常操作,包括:1)导致机组身体损伤,丧失工作能力;2)丧失重要的信息指示、引导,导致机组无法做出正确反应;3)重要信息指示错误,误导机组操作。丧失对复杂气象条件的防护能力,可能导致飞机出现下述情况:1)不能按照既定航线到达指定空域,可能贻误战机;2)不能保持在既定空域执行既定任务。进一步的,在开展任务失效分析时,为了保证分析工作能够顺利开展,补充以下通用假设,这些假设条件构成任务失效分析的基础:飞机在滑出前,经过空地勤检查,所有设备工作正常,飞机各项功能正常;飞行机组遵守了飞机飞行手册中所列出的程序,即不考虑飞行机组的人为错误;在失效或故障发生之前,所有系统的控制都位于正确设置状态;飞机的系统或机载设备只存在正常和故障两种状态,即不考虑中间态,包括性能退化或功能衰减;所有机载软件安全可靠,即不考虑因为软件故障导致飞机不能“完成任务”的情况;分析当前功能失效的影响时,假设其它功能均使用正常;分析功能失效影响时,不叠加外部攻击等飞机设计时未考虑的不可控的外部事件,当分析外部危险已经出现后飞机减轻或消除危险影响的相关功能时,需叠加外部危险进行分析,如结冰气象下丧失除冰功能、着火时不能灭火;分析功能失效的影响以及任务结果时,按照该功能失效可能造成的最严重后果进行分析。进一步的,假设其它功能均使用正常,以下两种情况例外:备份与应急功能,这些功能的存在和使用本身就是某些非正常状态下所需要的,即在某些前序功能丧失后,为了减轻故障影响,才需要使用此类应急备份性质的后续功能。在分析此类功能时,默认前序正常功能已经丧失,如在分析中止起飞或着陆时丧失应急刹车功能时,默认正常刹车功能已经丧失,则该条功能失效可以修改为中止起飞或着陆时丧失刹车功能,对此进行分析;所分析的功能是其它某些功能能够正常执行的输入,该功能失效后,必然导致其它某些功能同时失效。本专利技术的优点:任务可靠性工作思路的转变。以往军用飞机的研制中,任务可靠性主要采用可靠性框图法进行指标预计,偏重在研制后期,当系统架构、机载设备确定后,进行任务可靠性的评估,此时对任务可靠性水平不达标的系统,难以采取有效控制。本专利提供的基于功能的任务失效分析方法,在型号研制初期,基于对飞机功能、任务的分析,确定出可以牵引系统架构设计的可分配、可追溯、可评估的任务可靠性要求,提高系统任务可靠性正向设计能力。提供了基于功能的任务失效分析流程。指导军用飞机开展任务失效分析。确定了基于功能的任务失效分析方法。首先提出了飞机任务场景定义方法。从五个维度why、what、wh本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于功能的任务失效分析方法,其特征在于,包括:/n将飞机的任务可靠度分解为影响任务完成的各功能失效状态允许发生的概率要求;/n根据飞机的典型作战任务与作战场景,提取任务场景的关键要素,形成飞机的典型任务谱;典型任务谱至少包括任务剖面、任务目标、任务成功标志、使用场景、完成任务的功性能要求;使用场景包括使用时机、参与者、外界环境条件;/n获取适用于任务失效分析的所有功能;/n根据典型任务谱,分析任一功能失效发生时,在适用的任务剖面及任务阶段下所产生的影响后果,以及对任务的影响等级。/n

【技术特征摘要】
1.一种基于功能的任务失效分析方法,其特征在于,包括:
将飞机的任务可靠度分解为影响任务完成的各功能失效状态允许发生的概率要求;
根据飞机的典型作战任务与作战场景,提取任务场景的关键要素,形成飞机的典型任务谱;典型任务谱至少包括任务剖面、任务目标、任务成功标志、使用场景、完成任务的功性能要求;使用场景包括使用时机、参与者、外界环境条件;
获取适用于任务失效分析的所有功能;
根据典型任务谱,分析任一功能失效发生时,在适用的任务剖面及任务阶段下所产生的影响后果,以及对任务的影响等级。


2.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,影响等级包括:任务失败、任务降级和无影响;
当目标功能失效发生,且影响等级为任务失败时,为目标功能失效指定上述概率要求的概率;
当目标功能失效发生,且影响等级为任务降级时,为目标功能失效指定一个预设概率,该预设概率小于上述概率要求的概率。


3.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,根据飞机的典型作战任务与作战场景,提取任务场景的关键要素,包括:
根据飞机的使命定位和使用特点,梳理飞机承担的典型任务,明确任务背景,作战对象,对任务内容及过程进行详细描述,并形成任务成功标志;
明确飞机的任务目标,并将飞机执行任务时完成效果的使用目标分解为可牵引、评估飞机设计的功能要求和性能要求;
明确飞机的使用时机及任务剖面;
明确飞机执行任务时所处的外界环境条件和可能涉及的参与者;
形成明确具体的任务失效判据,用于指导开展任务失效分析。


4.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,获取适用于任务失效分析的所有功能的筛除原则为:
筛除用于保证飞机结构完整性的功能;
筛除与飞机气动外形、材料、涂装相关的功能;
筛除与飞机内饰、生活条件保障相关的功能;
筛除导致任务失败的前序功能失效后,用于减轻故障影响、挽救机组生命的后续补救类功能。


5.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,所述方法还包括:根据典型任务谱,分析任一功能失效发生时,在适用的任务剖面与任务阶段下所产生的影响后果,以及对任务的影响等级之后,所述方法还包括:
为分析结果按功能失效进行编号;
将分析结果和编号形成任务失效分析表;
从任务失效分析表中剔除影响后...

【专利技术属性】
技术研发人员:袁婷严拴航刘轶斐车程
申请(专利权)人:中国航空工业集团公司西安飞机设计研究所
类型:发明
国别省市:陕西;61

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