故障树方法在时间限制性派遣中的应用

胡 维，蔡 景

（1.武汉第二船舶设计研究所，武汉 430074；2.南京航空航天大学民航学院，南京 211106）

航空发动机全权限电子控制系统(FADEC,full authority digital engine control）的时间限制性派遣（TLD,time-limited dispatch）分析是飞机系统安全性分析的重要内容，是商用飞机及航空发动机型号合格审定的一项必要工作[1]。为了保证FADEC 系统的可靠性，采用双通道全备份设计，且通道之间采用交叉链路数据通道（CCDL,cross channel digital line） 进行数据交互，FADEC 系统概念图如图1所示。

图1 FADEC 系统概念图Fig.1 Concept map of FADEC system

在TLD 分析指导性文件ARP5107B[2]中，给出两种推荐的TLD 分析方法：一种是时间加权平均（TWA,time weighted average）方法；另一种是马尔科夫模型（MM,Markov model）方法。无论哪种方法都需要获得一个重要数据，即FADEC 系统部件失效后的推力控制丧失（LOTC,loss of thrust control）率。在ARP5107B中，根据FADEC 系统的特点（双通道全备份冗余设计），推荐采用功能分析法来获得这一数据。功能分析法通过寻找故障发生后会导致系统进入LOTC 状态的单个继发故障，来确定部件失效后系统LOTC 率。如油门杆角度（TLA,thrust level angle）信号丢失故障发生后，能造成FADEC 系统进入LOTC 状态的单个继发故障，即只有另一通道CPU、电源或备份油门杆角度信号也丢失，才会使系统进入LOTC 状态，TLA 故障后，系统LOTC 率可表示为这3 个故障的失效率之和。该方法在系统复杂程度不高时，应用较为简单，但随着FADEC 系统复杂程度增加，功能分析法会出现分析过于复杂且不够全面、多故障耦合问题分析困难等问题。如当CCDL 发生故障时，由于不存在发生LOTC 事件的单个继发故障，故功能分析法不适用。目前，国内外对于FADEC系统的TLD 分析开展了不少研究，如Prescott 等[3]提出使用蒙特卡罗仿真方法进行TLD 分析，陆中等[4-5]将任务可靠度与平均安全水平概念引入到TLD 分析中。……