“4F”技术在直升机研制中的应用

“4F”技术在直升机研制中的应用

赵茗峰     张浩涪  

 陆军航空兵学院 北京  101149

摘要：众所周知，现在“4F”技术已经广泛的应用在直升机的研制工作中，并且在已经取得了不小的成就。“4F”技术的各个方法既有它们各自的独立作用，联系到一起又有相互的关联。本文首先介绍一下“4F”技术的概念，再对“4F”技术如何在直升机的研制中应用做一个论述。希望在之后的直升机的型号研制工作中能够消除或者减少一些直升机的故障，一是可以减轻研制工作的工作量，更加便捷的完成研制任务，二是可以使直升机的可靠性和安全性提升一个档次。

关键词：功能危险分析 故障模式及影响分析 故障树分析 故障报告、分析及纠正措施系统

一、前言

“4F”技术的内容包括四个分析，一是功能危险分析，英文名字叫做FHA；二是故障模式及影响分析，英文名字叫做FMEA；三是故障树分析，英文名字叫做FTA；四是分析及纠正措施系统，英文名字叫做FRACAS，所以这四项分析技术又称为“4F”技术，下面的内容都简称为“4F”。在科学研制工作中，“4F”技术已经开始被广泛的应用，这项技术不仅可以应用在直升机的研制工作中，在很多方面都可以应用。种种实践表明“4F”技术确实是一个十分有效的科学方法，它可以在实际的科学工程中分析故障的成因，并对故障进行一个全方面的分析和研究，最后总结出一套用于解决该故障的行之有效的方案。然而，我国在二十世纪九十年代开始在直升机的研制工作中应用“4F”技术，由于对“4F”技术没有一个明确的认识，没有明白这四项技术之间的关联以及它们各自的功能，只知道机械的使用该技术，甚至有些研制工作不仅仅是对该技术的理解不到位，就连使用的时候其应用工作也不到位。所以，在那个时候的“4F”工作中，并没有起到有效的作用，一些故障也没有消除，白白浪费了大量的人力和物力。

本文的首要任务是讲清“4F”技术各方面之间的关系和它们各自独特的功能，然后根据如今的直升机研制工作中使用“4F”技术的现状，提出一些自己的意见，希望能够改善直升机研制工作中的缺点，尽可能的消除直升机研制的故障。

二、“4F”技术方法

1.“4F”技术方法的概念

“4F”技术其实就是一种系统的分析方法，在分析的基础上可以总结出相应的改进措施，具体方式就是通过表格来对研制工作所出现的故障进行分析和研究。

功能危险分析方法。功能危险分析可以对直升机的每一个系统的所有功能进行一个全面的分析，以此来检验每一个系统的每一个功能是否完整，倘若该功能失效了，还能检测出因为该功能失效所带来的危险对直升机飞行的影响有多大，最后根据其影响的程度概括出一个明确的等级。这种影响总共分为四级，从小到大分为Ⅳ级，即非重大的影响；Ⅲ级，即重大的影响；Ⅱ级，即危险的影响；Ⅰ级，即致命的影响。其中Ⅰ级和Ⅱ级影响是人们最不希望看到的危险等级。这些数据一般情况下作为故障树分析的输入数据，以便再进行更加深入的研究。

故障模式及影响分析。在第一步功能危险分析查找出直升机的故障之后，该方法会将这些故障一一列举出来，并对这些故障的产生原因以及它们对直升机飞行的影响做一个全面的分析，然后进一步找出直升机内部系统或者零部件的薄弱之处，最后总结出解决这些故障的改善措施，从而减少或者消除故障的发生。但是这一分析也有缺点，就是它只能分析每一个系统其独立的故障，并不能将各个系统功能之间的联系综合起来进行分析。

故障树分析。故障树分析方法最大的优势是可以将功能危险分析所总结出来的各等级影响做一个排序，即将人们最不想看到的危险等级，也就是Ⅰ级影响作为顶事件，然后根据最高级到最低级的逻辑关系，逐步分析各影响因素的产生原因，这个分析方法并不是只分析具体原因，各种可能造成该故障产生的因素都会分析到，目的是能够尽可能的排出掉各种潜在危险因素，做到防患于未然，然后一层一层的分析，一直分析到最低级别的影响。

故障报告、分析及纠正措施系统。该方法是对前面三种分析方法的一个总结，前面所提到的三种分析方法，是在直升机的研制阶段对各种潜在的危险因素，运用以往的工程信息，特别是在以前的直升机在研制或者使用中所出现的故障信息做一个举一反三式的分析方法。它在一定程度可以减轻故障报告、分析及纠正措施系统的工作量，并对提升直升机的可靠性起到一定的作用。该方法是在故障发生后，对前三项分析方法所提供的出来的故障分析报告进行一个有计划、有组织分析和纠正，一是可以确保前面分析工作的准确性，二是可以总结出相应的纠正措施。通过这一环接一环的分析工作，彻底的将故障原因以及各种潜在危险因素消除，实现直升机故障的零出现率。

2.“4F”技术方法之间的关系

通过上面的论述，我们对“4F”技术的基本含义已经有了一个初步的认识，它们的共同特征是都是以直升机里面出现的故障为研究对象，而各自又有着自己的独特的分析方法以及分析任务，通过这一系列的分析方法获取有效的决策依据，最后再综合起来制定出一套可行性高且行之有效的解决方案，最大限度的提高直升机飞行的可靠性。

“4F”技术各方法之间的联系主要体现在一下几个方面：

（Ⅰ）功能危险分析所总结出来的输出数据又转换为输入数据被故障树分析方法再进行分析。

（Ⅱ）故障树分析方法所需要的信息有一部分来源于故障模式及影响分析方法的分析结果。

（Ⅲ）前三项分析方法即FHA、FMEA、FTA的分析工作大大减少了FRACAS的工作量。

（Ⅳ）在直升机的试飞阶段所反映出来的故障信息，通过这四项分析方法一层一层的运行，制定出改善措施并反馈到工作人员手中，使故障的出现率为零。

总之，“4F”技术的各个分析方法是互相关联、相互补充的，通过这种互补的关系使研制直升机的科研工作者能够全面的检测直升机内部系统或者零部件的故障并分析其产生原因，以提高直升机使用的可靠性。

三、“4F”技术方法的应用

“4F”技术是非常有效的进行故障分析的工具，并且在可靠性项目占有重要的地位，作为一个如此重要的工作项目，在国内外的许多直升机研制工程中都应用了“4F”技术进行分析和研究。例如，美国的大型客机波音777在研制时，它的电源系统进行了三十二项功能危险分析，液压系统进行了十五项功能危险分析，并且这两项都进行了故障树分析，其分析结果为之后的试飞工作提供了强有力的依据。又比如我国自己研制的直11型轻型直升机，该型号直升机的内部各系统功能都进行了故障模式及影响分析工作，该工作分析了大约800多条类似机型的故障信息，并对之进行了全面的分析总结工作，在之后的正式运行中，该机种的任务成功率高达百分之九十九，这与前面所进行的分析工作是密不可分的。

总之，“4F”技术方法在飞机的研制中起到了非常大的作用。

在研制阶段，FHA、FMEA、FTA技术能够及时的发现故障及潜在危险因素，再通过一系列的设计更改工作，可以有效的消除或降低故障的发生率，很大程度的提高了直升机的安全性和可靠性。

在之后的试飞工作中，通过FRACAS系统来查明故障产生的原因并概括出改善措施，防止类似故障的再次发生。

“4F”技术的运行过程与图样设计一起进行，它有效的防止了可靠性设计与图样设计脱节现象的发生。

四、结论

我国在“4F”技术方面的应用还不是很成熟，对于该技术的探索还有很长的路要走，希望我国的科研机构能够更加深入的了解“4F”技术，能够更加熟练、更加合理的应用在我国的直升机研制工作中。

参考文献：

陈圣斌,周晓光.“4F”技术在直升机研制中的应用与经验教训[J].直升机技术,2008(01):24-29