一种航空发动机关键系统危险分析系统及方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及航空安全领域，具体的涉及一种航空发动机关键系统危险分析系统及方法。
【背景技术】
[0002]航空发动机是高速高温燃烧气体在高负荷下工作的动力机械。这种复杂的热力旋转机械是综合运用了气动热力学、燃烧学、结构力学、自动控制技术以及材料、工艺、测试等方面的科技成果而研制出来的，由数以万计精密零部件组合在一个尺寸受到严格限制的空间内。航空发动机工作在压力、温度、转速和应力变化范围很大的严酷条件下，不仅要满足性能、作战适用性、环境等方面的许多特殊要求，而且作为飞行器的动力装置，它直接影响飞行器的性能，对飞行器的安全性乃至效能起到至关重要的作用。因此对航空发动机的安全性要求比一般机械产品的要求更高，难度更大。
[0003]由于航空发动机复杂的技术和结构、严酷的工作环境以及对飞行器安全的重要作用，航空发动机的研制工作受到人们的高度重视，为保证发动机的质量各个国家和组织相继出台和修订了一系列标准以规范发动机的研制(和使用)过程。
[0004]虽然各类标准和规范从设计、制造和使用等角度对航空发动机做出了规定，以提高使用时的可靠性和安全性，但在实际外场使用时发动机的故障和事故依旧不断发生。据美国军方数据，从1989年至1999年10年间，美国空军因飞机发动机事故损失各类型军用飞机27架，并一共导致600多架军用飞机停飞。2006年6月2日一架美国航空公司的波音767客机正在进行引擎常规地面试车时发生严重发动机故障。2008年8月20日由于发动机起火西班牙航空公司的一架麦道-82型客机在马德里机场失事，客机上153人遇难、19人受伤。
[0005]航空器之所以故障和事故依旧不断发生，主要原因如下:
[0006]航空发动机技术需要综合气动、热力、燃烧、结构强度、控制技术、材料和工艺等多种学科，且发动机的工作条件恶劣，技术结构复杂、寿命可靠性等要求严格，而且这些要求还在随着人们对飞行器性能需求的不断提高而日益苛刻；
[0007]虽然有MIL-STD-882E[15]、GJB 900-90 [16]、GJB/Z 99-97 [17]等有关安全性的标准和手册对航空发动机的研制和使用提出要求和指导，但由于其并非专门以航空发动机为对象，因此与发动机研制特点结合不够紧密，针对性不强，缺乏具体指导方法，可操作性有待提尚;
[0008]目前来自航空发动机通用规范和飞行器整机规范的发动机安全性要求多是从提高发动机单个功能部件的可靠性的角度来保证发动机的安全性，缺乏从发动机关键系统的安全角度对航空发动机安全性的研究，对人为差错、设计缺陷等非故障的事故致因考虑不充分，导致不能充分的对航空器发动机进行功能分析，不能完全保证航空器的安全。
【发明内容】
[0009]本发明为了解决上述提到的现有的航空器存在的危险性以及航空器发动机存在的安全性问题，具体地提供一种航空器发动机危险性分析系统，其通过对航空器发动机关键系统特性的研究、航空器发动机关键系统功能与整体危险关系的研究以及航空器发动机关键系统危险内涵的确定对航空器发动机进行功能危险分析，降低人为因素的影响，充分考虑发动机各个部件之间的关联性，大幅度提高航空器发动机关键系统的设计安全和可靠性。
[0010]具体地，本发明提供一种航空发动机关键系统的危险分析系统，其中所述航空发动机关键系统包括控制组件、滑油组件以及点火起动组件，其特征在于:所述危险分析系统包括便携式危险分析装置以及客户控制端，所述便携式危险分析装置与所述客户控制端通讯连接，
[0011]所述便携式危险分析装置包括壳体、触摸操作屏以及设置在所述壳体内部的数据处理单元和第一通讯模块，所述客户控制端包括第二通讯模块以及控制主机，所述第一通讯模块与所述第二通讯模块相互通讯；
[0012]所述数据处理单元包括功能构建单元、单一功能分析单元、功能深入分析单元、危险消除及控制措施验证单元以及航空发动机关键系统危险分析表生成单元；
[0013]所述功能构建单元包括控制组件构建单元、滑油组件构建单元以及点火起动组件构建单元，
[0014]所述单一功能分析单元包括控制组件分析单元、滑油组件分析单元以及点火起动组件分析单元，
[0015]所述功能深入分析单元针对高于阈值的潜在危险确定产生潜在危险的原因，并通过第一通讯单元将多个高于阈值的潜在危险以及产生的原因发送至客户控制端，
[0016]所述危险消除及控制措施验证单元对各个潜在危险的危险消除和控制措施进行验证，判断各个潜在危险的危险消除和控制措施的可行性，
[0017]以及所述航空发动机关键系统危险分析表生成单元根据分析得到的潜在危险、潜在危险的产生原因以及危险消除和控制措施生成航空发动机关键系统危险分析表，所述第一通讯单元将航空发动机关键系统危险分析表上传至客户控制端。
[0018]优选地，一种根据上述的危险分析系统进行航空发动机关键系统危险分析的方法，其包括以下步骤:
[0019]S1、针对航空发动机关键系统的控制组件、滑油组件和点火起动组件划分子功能，分别构建控制组件、滑油组件和点火起动组件的层次结构图和流程图；
[0020]S2、分析控制组件、滑油组件和点火起动组件的层次结构图和流程图中所有子功能的自身工作状态；
[0021]S3、模拟计算每个子功能在自身工作状态下的执行状态，确定每个子功能在自身工作状态下的所有潜在危险；
[0022]S4、针对各项潜在危险进行危险等级划分，调取危险等级阈值，判断潜在危险的危险等级是否高于预先设定的危险等级阈值；
[0023]S5、针对高于阈值的潜在危险确定产生潜在危险的原因，并通过第一通讯单元将多个高于阈值的潜在危险以及产生的原因发送至客户控制端；
[0024]S6、根据接收的信息确定危险消除和控制措施，并依据所述危险消除和控制措施进行航空发动机关键系统的修正；
[0025]S7、通过第二通讯单元以及第一通讯单元的通讯将所述危险消除和控制措施反馈至数据处理单元；
[0026]S8、对各个危险消除和控制措施进行验证，判断各个危险消除和控制措施的有效性；
[0027]S9、如果有效，保存S6中对航空发动机关键系统的修正，否则重复S3-S9。
[0028]优选地，步骤S5中确定潜在危险产生原因的方法具体包括以下步骤:
[0029]分析潜在危险涉及的动作部件及其促动装置之间的联系以获取潜在危险的特征，根据潜在危险的特征分析危险产生的原因。
[0030]优选地，步骤S5还包括根据分析得到的潜在危险、潜在危险的产生原因以及危险消除和控制措施生成航空发动机关键系统危险分析表，并将航空发动机关键系统危险分析表上传并保存至客户控制端。
[0031]优选地，步骤SI中根据所有子功能，由功能构建单元分别构建控制组件、滑油组件和点火起动组件的层次结构图和流程图。
[0032]优选地，控制组件分析单元、滑油组件分析单元以及点火起动组件分析单元分别设定控制组件、滑油组件和点火起动组件的层次结构图和流程图中所有子功能的工作状态，模拟计算每个子功能在自身工作状态下的执行状态，确定每个子功能在自身工作状态下的所有潜在危险，并针对各项潜在危险进行危险等级划分，判断潜在危险的危险等级是否高于预先设定的危险等级的阈值。
[0033]优选地，S4中，由功能深入分析单元针对高于阈值的潜在危险确定产生潜在危险的原因。
[0034]优选地，S6中由客户控制端根据接收的信息确定危险消除和控制措施，并依据所述危险消除和控制措施进行航空发动机关键系统的修正。
[0035]优选地，S8中由危险消除及控制措施验证单元对各个危险消除和控制措施进行验证，判断各个危险消除和控制措施的有效性。
[0036]优选地，还包括步骤S10，由航空发动机关键系统危险分析表生成单元根据分析得到的潜在危险、潜在危险的产生原因以及危险消除和控制措施生成航空发动机关键系统危险分析表，所述第一通讯单元将航空发动机关键系统危险分析表上传至客户控制端。
[0037]本发明的优点:
[0038]本发明通过将航空器发动机关键系统各个功能模块进行梳理与分析，获得各个功能模块在所有工作状态下的潜在危险，并对危险等级较高的潜在危险进行分析，得到航空发动机关键系统危险分析表，并应用到航空器发动机关键系统的设计中，使航空器发动机的危险消除和控制措施满足安