可靠性设计在民用飞机设计中的应用

高凤麟

摘 要：目前，可靠性设计理论在民用飞机设计领域中应用广泛，有效地提升了飞机的性能与安全性。就目前状况而言，我国民用飞机可靠性研究水平与发达国家仍有一定的差距，需要科研人员再接再厉。笔者结合工作经验，在本文中探讨了可靠性设计在民用飞机设计中的应用概况，供有关人员参考借鉴。

关键词：可靠性设计；民用飞机；民航

中图分类号： N945.17 文献标识码： A 文章编号： 1673-1069（2016）17-154-2

0 引言

中国民用飞机可靠性设计工程始于上世纪70年代，经过数十年的发展，今天的可靠性设计理论在民用飞机设计领域遍地开花，产生了良好的应用效果。随着全球经济一体化进程的不断推进，我国民用飞机生产企业面临着巨大的竞争压力，在此情形下，企业必须要不断地提升飞机质量，而大力发展改进可靠性设计技术能够显著地提升民用飞机的核心竞争力。

1 可靠性设计概述

规定功能、规定时间以及规定条件是可靠性设计的三大要素，可靠性设计的目标是在规定的条件以及时间内最大程度地提高产品的效力，确保产品具备合格的经济性、耐久性、无故障性以及维修性。产品的可靠性受多类因素的影响，因此在开展可靠性设计工作要采取有效措施以规避或者降低外界因素对产品可靠性的影响。

2 民用飞机可靠性设计方法以及目标

2.1 民用飞机可靠性设计方法

当前，在民用飞机设计领域中较为常见的可靠性设计方法有冗杂设计法、成熟技术设计法以及标准化设计法。

①冗杂设计法。冗杂设计法的主要内容是利用完善的备用设备体系来确保飞机的运行质量。冗杂设计法应用过程中，设计人员会设置多套重要设备备份，在此情形下即使民用飞机某套设备发生故障，工作人员也能够通过启用备用设备来最大程度地保障民用飞机的安全，避免造成经济损失与发生人员伤亡事故。

②成熟技术设计法。成熟技术设计法应用的关键在于保障技术、设备的“成熟性”，为了实现这一目的，飞机设计人员需要选用先进的飞机零部件与设备，充分保障飞机生产工作的质量，从而强化飞行系统的可靠性。

③标准化设计法。标准化设计法是应用较为广泛的一类飞机可靠性设计方法，由于该方法的应用成本适中、应用时间较短，因此受到了广大民用飞机设计人员的欢迎。在标准化设计法的应用过程中，设计人员需要使用质量合格的标准飞机零部件、性能卓越的材料，除此之外，必须要采用成熟先进的民用飞机生产工艺，如此方能确保飞机成品的质量[1]。

2.2 民用飞机可靠性设计目标

民用飞机可靠性设计的目标是在规定的时间内，通过合理应用可靠性技术以提升民用飞机的工作性能与运行效率。现阶段，乘客对民航服务的要求愈来愈高，普遍反感飞机误点现象。导致民航误点现象的原因较多，其中便有设计不合理导致飞机无法按时起飞，所以设计人员应当充分利用专业知识，全力提升民用飞机的可靠性、降低飞机的故障率。

3 民用飞机可靠性设计指标

在开展民用飞机可靠性设计工作前，必须要全面详尽地了解民用飞机可靠性指标。目前，签派可靠度以及平均故障间隔时间是民用飞机可靠性指标的主要组成成分。平均故障间隔时间是反映民用飞机总体性能的重要依据，因此需要精准测算民用飞机的平均故障间隔时间。在规定时间、条件内统计飞机的故障总数，随后用飞机总飞行时间除以故障总数，最终获得的数据便是民用飞机的平均故障间隔时间。

民用飞机签派可靠度指的是飞机未发生技术性故障的条件下撤销或者延误航班的百分数。签派可靠度数值可以用1减去飞机出勤延误率来获取。

4 民用飞机可靠性指标分配方法以及原则

4.1 民用飞机可靠性设计指标分配方法

为了获取民用飞机可靠性指标，需要收集航空公司的运营数据。在得到相关运营数据后，需要及时计算各系统可靠性分配值在全机可靠性指标中的比例，随后便可以开展可靠性指标分配工作。在上述工作结束后，应当充分利用飞机生产商提供的各类数据来最大程度地修正初步分配值，从而实现促使初步分配值准确化、严谨化的目的。

在初步分配值修正工作完毕后，需进一步检验分配值的准确性，进而为系统可靠性指标获取工作奠定坚实的基础[2]。

4.2 可靠性设计指标分配原则

为了充分保障民用飞机可靠性指标分配工作的质量以及效率，技术人员在指标分配工作应当遵循相应的技术原则。通常情况下，民用飞机可靠性分配原则有二，一是要求在分配平均故障间隔时间的过程中重视余量，二是在指标分配工作中充分利用ATA章节。事实表明，只有在可靠性设计指标分配工作中严格遵循上述分配原则方能有效地保障可靠性设计的质量。

5 民用飞机的可靠性分析

5.1 系统MTBF分析

民用飞机系统各部件故障率代数和的倒数便是系统MTBF的数值。经验表明，如果货架产品的技术非常成熟，则可以从航空公司运营统计数据中获取部件的MTBF。需要明确的是，在规定时间以及规定条件下，飞机总的飞行时间除以相同时间内故障的总数所得到的数值即为部件的MTBF数值。

在民用飞机设计制造领域，每天都会诞生许多新技术、新理论，由此催生了大量新型产品的出现。新型产品应用次数不多，因此相关故障率数据不足，在此情形下，建议参考与新型产品功能、构成类似的部件的故障率来计算部件的MTBF。

5.2 可靠性框图

对于民用飞机可靠性分析工作而言，可靠性框图具有重要的意义，其能够有效地简化可靠性分析工作，在一定程度上提升可靠性分析数据的质量。之所以认为可靠性框图在可靠性分析工作中占有举足轻重的地位，主要是因为其能够准确有效地确定飞行系统在发生故障后，需要维修人员进行检修的全部可更换单元，英文缩写为LRU，民用飞机飞行系统全部LRU是可靠性框图的主要构成成分。

5.3 签派可靠度分析

签派可靠度是一类非常重要的可靠度数据，其在数值上与飞行系统各部件签派可靠度的乘积相等。经验表明，影响部件签派可靠度的因素主要有部件MTBF、部件检修以及更换时间等，因此在实际的民用飞机可靠性设计工作中，设计人员要注意采取有效措施避免上述因素对部件签派可靠度造成负面影响，提升可靠度数值的客观性与准确性[3]。

6 如何提升民用飞机可靠性设计工作的质量

6.1 提高设计人员的综合素质

无论是何种工作，在其中发挥最关键作用的因素是“人才”，民用飞机可靠性设计工作也不例外。通过调查走访，发现部分民用飞机设计人员综合素质不高，主要表现为对可靠性设计理论理解不透彻，在应用可靠性设计方法的过程中不遵循相关技术规范，从而造成了民用飞机可靠性设计工作质量不高、效率低下的局面，为了解决这一问题，建议飞机制造企业从以下几方面着手来提升设计人员的综合素质：

①引进高素质、复合型人才。民用飞机制造企业应当积极引进高素质、复合型人才，从而实现扩充企业高级人才储备量、增强自身核心竞争力的目的。除此之外，企业可以与相关高校合作办学，培养专业对口、能力出众的飞机设计人才。

②强化在岗设计人员的综合素质。应当着力于提升在岗飞机设计人员的综合素质，打造一支现代化的专业民用飞机设计队伍。企业可以通过定期举办行业专家讲座以及组织专业技能培训活动等形式来切实有效地扩充设计人员的理论知识储备、强化其专业能力，从而使其更加地适应新时期民用飞机可靠性设计工作的需求。

值得注意的是，企业可以建立合理可行的薪资分层制度与奖罚制度。前者可以通过物质方面的刺激来激发设计人员的工作积极性，使其主动地提升自身的综合素质。设立奖罚制度的目的是及时表彰在可靠性设计工作中作出积极贡献的人员、处分不求上进的飞机设计人员，从而实现发挥榜样的带头作用、遏止不良现象出现的目的。

6.2 建立可靠性设计质量标准

民用飞机可靠性设计工作设计多个技术领域、具有较高的难度，部分企业缺乏切实可行的设计质量标准，导致可靠性设计理论的应用效果不佳。所以，企业应当组织专家尽快制定合理可行的民用飞机可靠性设计质量标准，在此过程中应当注意征询各设计人员的意见与建议，从而促成质量标准的不断健全完善[4]。

7 结语

新的发展形势下在民用飞机涉及工作中应用可靠性设计理论与方法具有重要的现实意义，为此，民用飞机制造企业应当制定科学的飞机设计质量标准，设计人员需要积极学习先进的可靠性设计理论、不断地借鉴优秀的飞机设计经验，从而促进我国民航事业的长足发展。

参 考 文 献

[1] 王超，闫永刚，刘清饶.可靠性分析及其在飞机零件分布中的应用[J].电脑知识与技术，2012（25）.

[2] 管瑜琳.民用飞机机载内话系统设计考虑[J].电子世界，2016（08）.

[3] 赵净净.民用飞机研发过程中的权衡研究[J].科技创新导报，2011（34）.

[4] 韩国政府首次向民用飞机发放制造认证[J].空运商务，2014（01）.