基于故障模式及影响分析的无人机回收系统可靠性分析

摘要：为提高无人机回收系统可靠性，运用故障模式及影响分析的方法分析无人机回收系统所有可能的故障模式、故障原因及其影响，确定了不同故障模式的严酷度等级、故障检测方法和预防措施，找到了无人机回收系统失效的原因和潜在的薄弱环节，为无人机回收系统的设计改进和使用维护提供了依据。

关键词：无人机；回收系统；可靠性；故障模式及影响分析

回收系统是无人机系统的重要组成部分。无人机在执行任务过程中，如果其回收系统出现故障，轻则造成无人机回收损伤，重则造成无人机回收失败坠毁。为提高无人机回收系统的可靠性，找到其失效的可能原因和潜在的薄弱环节，对无人机回收系统进行故障模式及影响分析（FMEA）。

1 FMEA方法简介

故障模式及影响分析是一种自下而上的定性分析方法，20世纪50年代，美国格鲁曼飞机公司最早把FMEA 应用于战斗机操作系统的设计分析中；60年代，美国NASA将FMEA用于航天飞行器；从70年代起，FMEA 被广泛地应用于军事领域中。[1]

2 系统定义

无人机的回收方式主要有：跑道降落、伞降回收、拦阻网回收、空中回收、气囊回收和垂直着陆等方式。其中伞降回收和气囊回收相结合的回收方式是无人机采用最多的一种回收方式，采用这种回收方式的无人机回收系统，其主要功能是：在回收阶段，按照无人机回收时序，逐步对无人机进行飞行减速、高度下降和着陆缓冲，实现无人机的回收。

3 故障模式及影响分析

3.1 故障模式及原因分析

在对伞降回收和气囊回收相结合的无人机回收系统的故障模式进行分析时，采用统计、试验、分析和预测的方法获取其故障模式。在列举故障模式的过程中，应尽可能多的列举故障模式，否则可能漏掉关键的故障模式。在进行相应的故障原因分析时，应该根据无人机回收系统的功能和结构特点具体问题具体分析，找到其故障模式发生的直接原因或间接原因。

3.2 确定故障影响及严酷度

采用国军标GJB/Z1391A和美军标MILSTD1629A推荐的“三级故障影响”，即局部影响、高一层次影响和最终影响[2，3]。

根据国军标GJB/Z 13912006中武器装备常用的严酷度类别及定义，结合无人机自身特点，对其回收系统发生故障后的严酷度类别进行定义。

3.3 确定故障检测方法和改进、使用补偿措施

针对伞降回收和气囊回收相结合的无人机回收系统，应确定其每一个故障模式的故障检测方法，以便发现故障。无人机回收系统采用的故障检测方法有目视检查、仪器检查、试验检查等。

针对伞降回收和气囊回收相结合的无人机回收系统的每一个故障模式，都应确定其相应的改进、使用补偿措施，以消除或减轻其故障影响，提高无人机回收系统可靠性。无人机回收系统采用的改进、使用补偿措施有加强质量管理、拍照确认、加强包伞工艺管理、选用高强度材料、更换备件等。

3.4 建立FMEA表格

建立伞降回收和气囊回收相结合的无人机回收系统FMEA表格，并将以上内容填入表格，如下表所示。

从上表中可以看出，无人机回收系统的任一组成部件发生故障都将造成严重后果。其中，有些故障属于设计缺陷，有些故障属于质量问题，有些故障属于人为失误。因此，要想提高无人机回收系统的可靠性，必须从上述三个方面采取相应的补偿措施。

4 结论

本文通过对伞降回收和气囊回收相结合的无人机回收系统进行故障模式及影响分析，得到了该型无人机回收系统的主要故障模式及其故障原因，分析了故障模式可能造成的影响及其严酷度等级，针对故障模式提出了相应的故障检测方法及其改进、使用补偿措施，为提高该型无人机回收系统的可靠性提供了依据。

参考文献：

[1]成云，趙晓利，仲伟君，杨岩峰.某型手榴弹故障模式及影响分析研究[J].系统仿真技术，2016，12（3）：208211.

[2]GJB/Z 13912006.故障模式、影响及危害性分析指南[S].

[3]靳树昌，胡俊.远程火箭炮通信控制机故障模式及影响分析[J].火炮发射与控制学报，2014，35（2）：6064.

作者简介：魏昌全（1981），男，山东烟台人，博士，工程师，研究方向为无人机应用。