舱门微动开关系统误示概率分析

魏宇宏 贾伟 王博龙 王俊 张帆 罗旭东

摘要：针对飞机微动开关系统误示舱门关闭和锁定故障，以微动开关系统工作原理为基础，分析导致该故障模式的故障原因，构建微动开关系统误示舱门关闭和锁定故障树，提出了失效概率分析方法，对舱门机构故障失效进行定量概率计算，改变了以往仅靠定性分析的思路，可对相似机构故障失效分析提供有益参考。

关键词：舱门；微动开关；机构；失效

Keywords：cabin door；micro-switch；mechanism；failure

0 引言

CCAR 25.783（e）条款[1]要求必须布置目视警告装置，一旦外部舱门未完全关闭锁定时可告知飞行机组成员。对于打开时首先做非内向运动的舱门，该装置必须设计为使任何导致误示关闭和锁定的故障或故障组合的概率很小，即概率为10-7。

目视警告装置误示关闭和锁定是指处于驾驶舱的舱门指示系统显示舱门已关闭而实际舱门未关闭或锁定的情况，当飞机爬升到一定高度、舱内已达到一定增压时，舱门将被增压载荷自动打开，此时内外压差有可能引起结构系统的损坏，甚至造成人员伤亡。

目前，对目视警告装置的研究主要集中在实现功能的定性方面，文献[2]～文献[4]提出了一种民用飞机舱门信号系统设计理念，文献[5]～文献[8]对民用飞机舱门传感器的工作原理、安装要求、选用原则进行了详细阐述，文献[9]和文献[10]对某型飞机起落架及舱门信号采用接近度传感器的功能、改进方案进行了论述，文献[11]～文献[16]对舱门指示系统故障的原因进行了分析，并给出了解决方案。但未见文献提出对目视警告装置误示概率的计算方法。鉴于目视警告装置误示关闭和锁定将严重威胁飞行安全，有必要探讨目视警告装置误示关闭和锁定概率的定量计算方法，以表明飞机设计满足适航条款要求。

本文针对某型飞机舱门设计微动开关系统作为目视警告装置，以该型飞机前服务门微动开关系统为例进行目视警告装置误示关闭和锁定概率分析。

1 前服务门微动开关系统工作原理

前服务门微动开关系统是判断前服务门是否关闭到位的装置。微动开关系统由包含微动开关、顶杆、插销锁机构的电门传动机构组成，如图1所示。

关门时，插销锁机构伸出，推动顶杆，按压微动开关，触点被压入工作行程，微动开关电路接通并输出锁闭信号，驾驶舱内的仪表指示灯灭，显示舱门已关闭并锁定。

开门时，插销锁机构缩回，脱离顶杆，顶杆在助力弹簧作用下脱开微动开关，微动开关电路断开，驾驶舱内的仪表指示灯亮，显示舱门已开启。

2 故障概率分析

2.1 故障原因

1）微动开关故障

微动开关自身电路故障，本体老化导致内部线路短路或断路，或者由于微动开关工作在门附近，容易沾到雨水，导致传感器内部进水，引起内部线路短路。

2）插销锁锁闭不到位

插销锁机构运动过程中，杆系中的零组件产生相对运动，长期使用或润滑不当情况下会在关节交点位置产生磨损，导致各交点配合处的间隙增大，当输入端的手柄运动结束时末端的插销无法运动至锁定位置。

3）助力弹簧失效

助力弹簧为插销锁机构提供预紧力，确保插销处于锁定状态，原材料质量、制造方法、工作条件等因素都会引起弹簧疲劳失效。

2.2 建立故障树

故障树分析是一种“自上而下”的失效分析法，这种方法从最不希望发生的事例如失效或故障入手，确定故障可能发生的所有方式。

前服务门发生微动开关系统误示舱门关闭锁定的原因包括：插销锁机构锁闭不到位、助力弹簧失效、微动开关本身故障。

插销锁机构锁闭不到位或助力弹簧失效，引起插销锁机构失效，同时耦合微动开关系统发生故障，此时将导致前服务门微动开关系统误示舱门关闭锁定故障发生。建立故障树如图2所示。

3 结论

在舱门微动开关系统工作原理的基础上，开展舱门微动开关所监视的运动机构的运动特性分析，得到插销锁锁定不到位的概率和助力弹簧失效的概率，结合微动开关自身的失效率得到舱门微动开关系统发生误示的概率。通过分析计算可知，该舱门微动开关系统发生误示的概率是微小的，满足CCAR 25.783舱门（e）中规定的安全性要求。

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