本发明涉及民用飞机刹车系统故障分析领域，具体是一种民用飞机刹车系统故障模式频数比的计算方法。
背景技术：
：gjb/z1391第5.5.2.2.3规定：“αj故障模式频数比：产品第j种故障模式发生次数与产品所有可能的故障模式的比率。”gb7826第5章对危害度的描述为：“希望能估计相关失效模式的发生概率和定量描述一种失效效应的危害度。失效模式发生概率和失效效应的危害度两者定量化，有助于采取正确的修正措施，确定修正工作的重点，以及建立起可接受和不可接受风险之间的清楚界限。”在概率论中，频数趋于无穷时就是概率，gjb/z1391的故障模式频数比就是gb7826的失效模式发生概率。准确确定故障模式频数比是确定故障模式危害度的先决条件。国外现状：在缺少新产品使用数据的条件下采用数据库中其他产品的数据，或者估计的方法估计新产品的故障模式频数比。国内现状：国内没有故障模式频数比的数据库，在缺少新产品使用数据的条件下采用估计的方法确认新产品的故障模式频数比。现有技术的缺陷：国内外现有技术的缺陷是：1、选择数据库中的信息具有因人而异的特点，不一定符合新产品的情况；2、采用估计的方法同样因人而异，出现故障模式频数比不唯一，误差大的情况。技术实现要素：为克服现有技术采用数据库信息存在不符合新产品的情况，国内采用估计的方法存在误差大的缺点，本发明提出了一种飞机刹车系统故障模式频数比的建模计算方法。本发明的具体过程是：步骤1，准备工作：所述的准备工作包括：根据刹车系统技术规范，列出所属配套产品、功能和故障判据；列出故障模式严酷度等级：列出故障影响概率β；确定初始约定层次；确定的初始约定层次是刹车系统。列出危害度计算公式；所述列出危害度计算公式包括：ⅰ每一种故障模式危害度计算公式：cmj＝αjβjλjt(1)ⅱ系统危害度计算公式：其中：j是故障模式的种类，n为成品的故障模式总数，j＝1～n；cmj为第j种故障模式的危害度，αj为第j种故障模式的频数比，λj为任务时间内的故障率，单位为1/h，t为任务时间,βj是第j种故障模式的故障影响概率。步骤2，建立故障模式频数比的计算模型建立的故障模式频数比的计算模型为：式(4)中：分子为该系统第j种故障模式的e个故障产品的故障率之和，与e个故障产品各种故障模式频数比之和的乘积。分母为该系统p个产品的故障率之和，即刹车系统的故障率。αj：第j种故障模式发生次数与系统所有可能的故障模式发生次数的比率，j＝1,2……n。λi：该刹车系统第j种故障模式的e个故障产品中，第i个产品的故障率。αf：该刹车系统第j种故障模式的e个故障产品中，第i个产品的第f种故障模式频数比，设该产品共有g种故障模式。λs：该刹车系统的p个产品中第s个产品的故障率。设刹车系统的故障模式i＝1～n，则通过建立的模型计算第i种故障模式的故障模式频数比。步骤3，确定各项产品的故障模式、故障率、故障严酷度类别。所述的各项产品包括刹车阀、控制盒、伺服阀、轮速检测器和应急刹车阀。所确定的各项产品的故障模式、故障率、故障严酷度类别分别是：刹车阀的故障模式、故障率、故障严酷度类别当刹车阀丧失功能时，采用应急刹车阀继续刹车，所以刹车阀故障的严酷度为ⅳ类。共二种故障模式，每一种故障模式频数比均为0.5。控制盒的故障模式、故障率、故障严酷度类别、应急刹车阀当控制盒丧失刹车功能时，采用应急刹车阀继续刹车，所以控制盒故障的严酷度为ⅳ类。共二种故障模式，每一种故障模式频数比均为0.5。伺服阀的故障模式、故障率、故障严酷度类别当伺服阀丧失刹车功能时，采用应急刹车阀继续刹车，所以伺服阀故障的严酷度为ⅳ类。共二种故障模式，每一种故障模式频数比均为0.5。轮速检测器的故障模式、故障率、故障严酷度类别当轮速检测器丧失将机轮转速变化转换为电压的功能时，刹车系统丧失电防滑功能，在刹车过程中出现拖胎或爆胎，所以不防滑故障的严酷度为ⅲ类。共二种故障模式，每一种故障模式频数比均为0.5。应急刹车阀的故障模式、故障率、故障严酷度类别当应急刹车阀压力为0时，不能进行应急刹车，飞机冲出跑道，出现ⅰ类故障。共二种故障模式，每一种故障模式频数比均为0.5。步骤4，根据产品故障模式分析进行刹车系统的故障模式频数比计算第一步，根据产品的故障模式进行刹车系统的故障模式分析第二步，确定各种故障模式频数比通过公式(4)确定各种故障模式频数比；所述的各种故障模式频数比包括刹车阀刹车距离大于规定值的故障模式频数比α1、刹车阀不能刹车的故障模式频数比α2、控制盒影响防滑的故障模式频数比α3、控制盒拖胎或爆胎的故障模式频数比α4、伺服阀刹车力矩小于规定值的故障模式频数比α5、伺服阀刹车不能防滑的故障模式频数比α6、轮速检测器防滑效率低的故障模式频数比α7、轮速检测器不能防滑的故障模式频数比α8、确定应急刹车阀影响应急刹车的故障模式频数比α9和应急刹车阀不能刹车的故障模式频数比α10。所确定的各种故障模式频数比为：刹车阀刹车距离大于规定值的故障模式频数比α1刹车阀不能刹车的故障模式频数比α2控制盒影响防滑的故障模式频数比α3控制盒拖胎或爆胎的故障模式频数比α4伺服阀刹车力矩小于规定值的故障模式频数比α5伺服阀刹车不能防滑的故障模式频数比α6轮速检测器防滑效率低的故障模式频数比α7轮速检测器不能防滑的故障模式频数比α8应急刹车阀影响应急刹车的故障模式频数比α9应急刹车阀不能刹车的故障模式频数比α10步骤5，计算刹车系统的危害度第一步，计算各种故障模式的危害度通过公式(1)确定各种故障模式的危害度。cmj＝αjβjλjt(1)式(1)中：cmj为第j种故障模式的危害度；αj为第j种故障模式的频数比；βj是第j种故障模式的故障影响概率；λj为任务时间内该种故障模式的故障率，单位为1/h；t为任务时间。所述的各种故障模式包括刹车阀刹车距离大于规定值的故障模式、刹车阀不能刹车的故障模式、控制盒影响防滑的故障模式、控制盒拖胎或爆胎的故障模式、伺服阀刹车力矩小于规定值的故障模式、伺服阀不能防滑的故障模式、轮速检测器防滑效率低的故障模式、轮速检测器不能防滑的故障模式、应急刹车阀影响应急刹车的故障模式和应急刹车阀不能刹车的故障模式危害度cm10；第二步，计算刹车系统的危害度根据公式(4)，计算刹车系统的故障模式危害度：所述确定的各种故障模式的危害度分别是刹车阀刹车距离大于规定值的故障模式危害度cm1：cm1＝α1β1λ1t刹车阀不能刹车的故障模式危害度cm2：cm2＝α2β2λ2t控制盒影响防滑的故障模式危害度cm3：cm3＝α3β3λ3t控制盒拖胎或爆胎的故障模式危害度cm4：cm4＝α4β4λ4t伺服阀刹车力矩小于规定值的故障模式危害度cm5：cm5＝α5β5λ5t伺服阀不能防滑的故障模式危害度cm6：cm6＝α6β6λ6t轮速检测器防滑效率低的故障模式危害度cm7：cm7＝α7β7λ7t轮速检测器不能防滑的故障模式危害度cm8：cm8＝α8β8λ8t应急刹车阀影响应急刹车的故障模式危害度cm9：cm9＝α9β9λ9t应急刹车阀不能刹车的故障模式危害度cm10：cm10＝α10β10λ10t。至此，完成了刹车系统故障模式频数比建模、计算及根据所计算的故障模式频数比计算危害度的过程，为确定改进措施提供了权重依据。本发明通过故障模式频数比建模、计算确定刹车系统的故障模式频数比，提高计算故障模式危害度的准确程度，为制定故障模式的处理措施提供依据。本发明将各项产品的各种故障模式危害度求和，得到刹车系统的故障模式危害度。然后将刹车系统的故障模式危害度从大到小排列，依据故障模式的危害度大小制定相应的纠正措施。本发明的实施效果表现在以下方面：1)技术效果：将国内外从数据库采集类似产品的信息、人为估计故障模式频数比的传统方法，改为定量计算故障模式频数比的方法。2)保证飞机安全的效果：若针对故障模式的纠正措施不准确，会引起机毁人亡的严重事故，在定量解决故障模式频数比的计算方法后，就给依据故障模式危害度制定纠正措施提供了依据。举例：应急刹车阀不能刹车为ⅰ类故障，但其故障率仅有0.02×10-5，根据故障模式频数比计算得到的故障模式危害度为0.0022×10-5，在刹车系统故障模式危害度排序第7，本发明为综合权衡制定故障纠正措施提供了依据。3)社会效益：本发明方法依据刹车系统故障模式危害度准确制定不同故障模式的纠正措施，减少了对所有故障模式采取改进带来的资源和能源浪费。具体实施方式本实施例对一种民用飞机刹车系统进行故障模式频数比计算，该刹车系统具有起飞线刹车、着陆防滑刹车、地面差动刹车、停机刹车、应急刹车各种功能。每个起落的任务时间为2h。通过建模计算每一种故障模式的频数比，计算每一种故障模式对刹车系统的危害度，最后计算所有故障模式对刹车系统的危害度。步骤1，准备工作：第一步，根据刹车系统技术规范，列出所属配套产品、功能和故障判据，见表1。表1民机刹车系统配套产品第二步，列出故障模式严酷度等级：参照gjb/z1391对故障模式严酷度等级的规定，列出刹车系统的故障对飞机影响的严酷度等级，见表2。表2刹车系统的故障对飞机的严酷度等级严酷度类别严重程度定义ⅰ人员伤亡或飞机损坏。ⅱ人员严重伤害或重大经济损失。ⅲ人员中等程度伤害或中等经济损失。ⅳ不足以导致人员伤害，但轻度经济损失第三步。列出故障影响概率βgb7826故障影响概率βj的推荐值为：肯定损伤β1＝1，可能损伤β2＝0.5，很少可能β3＝0.1，无影响β4＝0。第四步，确定初始约定层次初始约定层次是故障分析的最终层次，本发明分析刹车系统中各项产品发生故障对刹车系统的影响，所以确定的初始约定层次是刹车系统。第五步，列出危害度计算公式gjb1391公式的公式(2)定义每一种故障模式危害度计算公式为：cmj＝αjβjλjt(1)式(1)中：cmj为第j种故障模式的危害度；αj为第j种故障模式的频数比；βj是第j种故障模式的故障影响概率；λj为任务时间内该种故障模式的故障率，单位为1/h；t为任务时间。gjb1391的公式(4)定义系统危害度计算公式为各种故障模式危害度之和cr：j是故障模式的种类，n为成品的故障模式总数，j＝1～n；步骤2，建立故障模式频数比的计算模型gjb/z1391的公式(3)对设备故障模式频数比aj的定义为：式(3)中：j＝1,2……,n，n为系统的故障模式总数。αj为第j种故障模式发生次数与系统所有可能的故障模式发生次数的比率。由于第j种故障模式的发生次数和所有故障模式的次数未知，本发明采用建模计算的方法解决这一问题。式(3)中成品的故障模式频数比之和等于1是理想情况，第j种故障模式发生次数与系统所有可能的故障模式发生次数的比率大部分情况下为小数且四舍五入，所以在工程中是近似于1。建立的故障模式频数比的计算模型为：式(4)中：分子为该系统第j种故障模式的e个故障产品的故障率之和，与e个故障产品各种故障模式频数比之和的乘积。分母为该系统p个产品的故障率之和，即刹车系统的故障率。αj：第j种故障模式发生次数与系统所有可能的故障模式发生次数的比率，j＝1,2……n。λi：该刹车系统第j种故障模式的e个故障产品中，第i个产品的故障率。αf：该刹车系统第j种故障模式的e个故障产品中，第i个产品的第f种故障模式频数比，设该产品共有g种故障模式。λs：该刹车系统的p个产品中第s个产品的故障率。假设刹车系统共有n种故障模式，即刹车系统的故障模式i＝1～n，则通过建立的模型计算第i种故障模式的故障模式频数比。步骤3，确定表1各项产品的故障模式、故障率、故障严酷度类别。第一步，确定刹车阀的故障模式、故障率、故障严酷度类别参照gjb1391进行分析。该刹车阀为滑阀结构，阀芯和减压弹簧组件相连，用于将油源20mpa压力减压后输出10mpa的压力，刹车阀的故障模式分析表见表3。表3中的数据来源于研制试验。当刹车阀丧失功能时，采用应急刹车阀继续刹车，所以刹车阀故障的严酷度为ⅳ类。共二种故障模式，每一种故障模式频数比均为0.5。表3刹车阀故障模式分析表故障率单位：×10-51/h第二步，确定控制盒的故障模式、故障率、故障严酷度类别控制盒接收轮速检测器的机轮速度变化电压信号，给伺服阀输出控制电流，电流为40ma时，刹车压力为0。输出电流为0～5ma时，刹车压力为10mpa。根据控制盒的功能进行故障模式分析见表4。其中故障率依据gjb299的故障率数据得到。当控制盒丧失刹车功能时，采用应急刹车阀继续刹车，所以控制盒故障的严酷度为ⅳ类。共二种故障模式，每一种故障模式频数比均为0.5。表4控制盒故障模式分析表故障率单位：×10-51/h第三步，确定伺服阀的故障模式、故障率、故障严酷度类别伺服阀接收控制盒的电流，接收40ma电流时，刹车压力为0，接收电流0～5ma时，刹车压力为10mpa。根据伺服阀的功能进行故障模式分析见表5。表5数据来源于研制试验。当伺服阀丧失刹车功能时，采用应急刹车阀继续刹车，所以伺服阀故障的严酷度为ⅳ类。共二种故障模式，每一种故障模式频数比均为0.5。表5伺服阀故障模式分析表，故障率单位：×10-51/h第四步，确定轮速检测器的故障模式、故障率、故障严酷度类别轮速检测器将机轮转速变化转换为电压输送给控制盒，由控制盒给伺服阀提供松刹车电流，根据轮速检测器的功能进行故障模式分析见表6。表6数据来源于研制试验。当轮速检测器丧失将机轮转速变化转换为电压的功能时，刹车系统丧失电防滑功能，在刹车过程中出现拖胎或爆胎，所以不防滑故障的严酷度为ⅲ类。共二种故障模式，每一种故障模式频数比均为0.5。表6轮速检测器故障模式分析表，故障率单位：×10-51/h第五步，确定应急刹车阀的故障模式、故障率、故障严酷度类别当正常刹车丧失功能时，驾驶员拉下应急刹车手柄，操纵应急刹车阀输出8mpa压力。表7中的数据来源于研制试验。当应急刹车阀漏气时，刹车效率降低，当应急刹车阀压力为0时，不能进行应急刹车，飞机冲出跑道，出现ⅰ类故障。共二种故障模式，每一种故障模式频数比均为0.5。根据应急刹车阀的功能确定故障模式分析表见表7。表7应急刹车阀故障模式分析表，故障率单位：×10-51/h步骤4，根据产品故障模式分析进行刹车系统的故障模式频数比计算本发明的目的是计算每一种故障模式对刹车系统的危害度，从而计算各种故障模式对刹车系统的危害度。第一步，根据产品的故障模式进行刹车系统的故障模式分析根据gjb/z1391第5.6节图9不同约定层次产品间故障模式、原因和影响的关系图，得到刹车系统故障模式和所属产品故障模式之间的关系为：a)产品的故障模式就是刹车系统的故障原因。b)产品的故障模式对刹车系统的影响就是刹车系统的故障模式。正常刹车故障后可以采用应急刹车，所以正常刹车的故障影响概率不大于0.5，但应急刹车故障后飞机会冲出跑道，所以应急刹车的故障影响概率最大为1。根据表2～表7各项产品故障模式分析结果，进行刹车系统的故障模式分析，将分析结果填入表8，故障模式频数比根据本发明公式(4)计算。然后计算各项产品的故障模式危害度、对刹车系统的危害度。刹车阀、轮速检测器的数量为2套，故障率为产品故障率的2倍。其余3项产品配套数量均为1套，故障率为产品的故障率。表8刹车系统故障模式分析表，初始约定层次：刹车系统，故障率单位：×10-51/h第二步，确定各种故障模式频数比1)确定刹车阀刹车距离大于规定值的故障模式频数比α1根据(4)式得：2)计算刹车阀不能刹车的故障模式频数比α2根据(4)式得：3)计算控制盒影响防滑的故障模式频数比α3根据(4)式得：4)计算控制盒拖胎或爆胎的故障模式频数比α4根据(4)式得：5)计算伺服阀刹车力矩小于规定值的故障模式频数比α5根据(4)式得：6)计算伺服阀刹车不能防滑的故障模式频数比α6根据(4)式得：7)计算轮速检测器防滑效率低的故障模式频数比α7根据(4)式得：8)计算轮速检测器不能防滑的故障模式频数比α8根据(4)式得：9)计算应急刹车阀影响应急刹车的故障模式频数比α9根据(4)式得：10)计算应急刹车阀不能刹车的故障模式频数比α10根据(4)式得：将上述各种故障模式相对于刹车系统的故障模式频数比填入表8第7列。步骤5，计算刹车系统的危害度第一步，计算各种故障模式的危害度通过公式(1)确定各种故障模式的危害度。cmj＝αjβjλjt(1)确定刹车阀刹车距离大于规定值的故障模式危害度cm1：由公式(1)得：cm1＝α1β1λ1t＝0.2801×0.5×1×2＝0.2801×10-5确定刹车阀不能刹车的故障模式危害度cm2：由公式(1)得：cm2＝α2β2λ2t＝0.056×0.5×0.2×2＝0.0112×10-5确定控制盒影响防滑的故障模式危害度cm3：由公式(1)得：cm3＝α3β3λ3t＝0.0028×0.5×0.01×2＝0.000028×10-5确定控制盒拖胎或爆胎的故障模式危害度cm4：由公式(1)得：cm4＝α4β4λ4t＝0.0056×0.5×0.02×2＝0.0001×10-5确定伺服阀刹车力矩小于规定值的故障模式危害度cm5：由公式(1)得：cm5＝α5β5λ5t＝0.1961×0.5×0.7×2＝0.1373×10-5确定伺服阀不能防滑的故障模式危害度cm6：由公式(1)得：cm6＝α6β6λ6t＝0.2801×0.5×1×2＝0.2801×10-5确定轮速检测器防滑效率低的故障模式危害度cm7：由公式(1)得：cm7＝α7β7λ7t＝0.056×0.5×0.2×2＝0.0112×10-5确定轮速检测器不能防滑的故障模式危害度cm8：由公式(1)得：cm8＝α8β8λ8t＝0.0056×0.5×0.02×2＝0.0001×10-5确定应急刹车阀影响应急刹车的故障模式危害度cm9：由公式(1)得：cm9＝α9β9λ9t＝0.112×0.5×0.4×2＝0.0448×10-5确定应急刹车阀不能刹车的故障模式危害度cm10：由公式(1)得：cm10＝α10β10λ10t＝0.056×1×0.02×2＝0.0022×10-5第二步，计算刹车系统的危害度危害度数据的用途：1)给制定刹车系统故障处理措施提供决策依据。2)提供给飞机研制单位进一步分析飞机级的故障模式和影响。根据公式(4)，计算刹车系统的故障模式危害度：将系统故障模式危害度填入表8。至此，完成了刹车系统故障模式频数比建模、计算及根据所计算的故障模式频数比计算危害度的过程，为确定改进措施提供了权重依据。当前第1页12