试飞阶段飞机可靠性维修性评估验证现状及问题分析

试飞阶段飞机可靠性维修性评估验证现状及问题分析

魏新科

中国飞行试验研究院   陕西西安   710000

摘要：现阶段，在正式的飞行试验中，飞机的可靠性与维修性的评价与验证已经进行了十多年，尽管已经有了一定的成果，但是由于技术规范和有关标准的缺失，无法进行技术认证。与此同时，随着航空公司的安全管理水平和航班正规化水平的提高，飞机维护工作的管理压力逐渐增大。工业控制系统的安全问题日益引起人们的关注，因此，对其进行安全评价已经迫在眉睫。针对以上问题，总结和分析了存在的问题，并提出了相应的改进建议，供从事鉴定、定型试飞的人员参考。

关键词：飞机试飞阶段；可靠性；维修性；评估验证现状

引言：新研飞机武器装备在服役后是否能够快速地发挥作战能力，其可靠性和维护能力是决定其性能的重要指标。新研客机的可靠性维护程度，关系到飞行的成活率和生命周期，所以，相关部门越来越注重可靠性维护的评价与认证，并对新研的飞行试验（或定型）进行了评价和确认。无论是“三性”（可靠性、维修性、测试性），抑或是“四性”（可靠性、维修性、测试性、全面性），都要考察一架试飞时的可靠性维修性。这对于新的飞行员来说，绝对是一个巨大的助力。为了能够有效加强试飞阶段的飞机可靠性、维修性，需制定一套行之有效的评价与确认方法，为改进现有和开发的新机型的飞行安全性，本文对飞机失速系统的适应性进行了研究。

一、评估验证指标要求的评估验证

在评价飞机质量指数时，应将评估验证指标要求有机地结合在一起，使其更好地适应现实，更易于实现，同时也能达到飞行要求。在测量技术和方法方面，不同的测量方法都有其优劣，因此，要对其应用的条件和范围进行深入的探讨。

1.1评价验证指标要求的实施

1.1.1飞机垂直飞行质量的评估

ML-STD-1797A标准在评估高阶增稳型飞机的动态性能时，主要采用等效性系统判据，对其进行初始性能评估，并将遗传算法与直接搜索工具相结合，并强化了等值系统的拟合。在此过程中，着重考察了等效系统的选择，并在确定最佳匹配算法时，将其用于确定迭代初值和评估拟配效果的方法。较好地评估高阶系统的飞行质量，可以采用与高阶系统相当的低级系统进行分析和评估。当采用低成本等效系统时，必须充分利用 CAP准则、频宽和下降准则等方法来评估飞机俯仰的短期响应。由于新技术的引入，导致了目前的飞机在飞行中引起的振动比较平静，国外的学者对飞机的诱发振动进行了大量的理论和模拟实验，并对飞机的实际运行进行了大量的分析，包括频带标准、吉布森时域标准等。在飞机设计的早期，要充分运用各种预报标准，才能达到全面的 PIO评价，因此，根据该模型所得到的预报结果，可以减少新机型设计中出现 PIO的可能性。为了提高飞机的颤振预报精度，目前对飞机的气动弹性耦合问题的研究还处在发展和研究阶段。

1.1.2飞机横向飞行质量的评估

根据MIL-F-8785C标准，从横向飞行质量标准出发，对飞机的滚动轴线、方向轴线等进行了详细的规范和规范。为确保产品质量的稳定、可靠，在可靠性大纲中加入了超载试验、噪声、振动试验、变换介质试验、无故障连续试验等。从安全性、通用性、社会效益、经济效益等方面考虑，对产品的品质提出了明确的要求。增加了噪声、车架强度等现行指标，并对箱体结构强度、有毒有害物质含量、零靠介质测试等进行了补充。规范了产品的设计与应用，使产品的设计效率得到了提高，产品的标准化、标准化。同时，我国的标准质量也得到了极大的改善，有的已达到了世界先进水平，有的已达世界一流水准。

1.1.3飞机滚轴的飞行质量评估

滚转响应是飞机滚转控制的一个重要动力学特征，它反映了滚动模态的时间常数和螺旋形的稳定性，滚动模态时间常数是描述飞机滚动阻尼性能的一种方法。高增益增益增稳飞行器滚动模式时间一般都是很小的，大信号输入时滚动速度不高，而在低信号输入时，它的灵敏度也很高，当飞机转向时，滚动－螺旋耦合振动很可能会降低飞机的操纵性。要求在一定的范围内减少滚动角度指令的控制，从而加大对滚动和螺旋耦合的约束。当发生扰动翻转时，飞机也会产生低速滚动和方向响应，这是一种螺旋模式。在滚动角度受较大干扰的情况下，其飞行控制系统的性能以及滚转力矩随空速度的变化，将会对飞行安全产生很大的影响。

1.1.4航向轴线的飞行质量评估

一般用荷兰滚模式的飞行质量指标来描述，如自振频率 Kd、阻尼比、自振频率与阻尼比之积等，荷兰滚动模式的振动频率较高，周期较短，因此对其进行了一系列的测试，每次的记录各不相同，因此并无固定的循环。在评价飞机质量时，不仅要考虑模态稳定性，还要考虑到阻尼、阻尼等因素。在进行横向飞行质量评估时，必须对控制系统中的反馈信道进行详细的分析，采用等效的系统模型和等效拟配法进行评估，并依据各指标在达到评价目的时的重要程度，合理地选择各指标的权重，以保证各指标的重点，同时保持各指标之间的相对平衡，以达到最佳的效果。

二、评估验证指标要求存在的主要问题及解决对策

现有的作战飞行器的有效性评估技术需要强化其任务的适用性和环境适应能力。其主要表现为：作战效率指数无法全面地反映作战任务和环境之间的定量联系。例如：针对特定作战任务，机载武器的机构与性能的关系；恶劣的气候环境，如：冰雹、冰雹、冰雹等，以及地形、地形等环境因素，都会对其作战效果产生一定的作用。经过多次验证，确定了项目的各项指标，并指出了今后的飞行试验需要进一步完善的问题。问题的实质是：

2.1不熟悉各参数适用的评估验证对象

例如，对引擎的重新启动做好准备的时间等。再次出动机务准备时间主要是指的是在飞机上，即便引擎重新启动的时间不断缩短，其准备工作未能完成那也是徒劳的。尤其是当某型飞行器进行俯冲、背飞等特殊试验时，由于难以获得有效的信号而造成试验失效。未来在相似的测试中，可以对测试模型、测试流程等进行详细说明。

2.2不熟悉试飞阶段试飞科目的性质

例如，对一架飞行器的任务的成功概率（或者说，是一种失败的可能性）。试飞的主要目的在于检验飞行器的性能，更多地侧重于检验飞行高度、速度、振动等方面的能力，很难根据军队所提供的完整的任务大纲（空、地、转场）来进行：如果在试验过程中，由于科研部门收集了大量的资料，或者改造了试验仪器，导致无法进行试验，因此，将没有完成的试飞视为一项任务的失败。此外，飞行状态下，不进行（或）空中打击和武器射击，并不能体现作战目标的成败。这种情形会使工作不能很好地协调，最终会造成工作的失误。所以，在做好工作的时候，要适时地进行相应的调节，以保证任务的顺利进行。

2.3所述指标的参量计算方法不宜在现场进行评价和检验

例如， MTBF的统计是从装置到系统，由系统到机器的计算（也就是以指数的形式进行的倒数），虽然在原理上是正确的，但是却忽视了这种方法在可靠度估计和分配方面的应用。可以设想，在试验飞行期间使用这种方法得到的 MTBF能否反映实际的装置，在一些仪器在飞行中可能会出现问题。该装置的 MTBF误差势必会对整个系统产生一定的影响，所以不能用于外部测试和确认。同时，在实际应用中，不仅要保证其可靠度，而且要兼顾建模误差、元器件老化和环境变化。

2.4某些指数所需的计算中所需的时间等项难以在野外试验期间进行统计

例如，维修时间、飞机在非正常情况下的工作时间、飞机上的某些装置的工作时间、不能持续工作的仪器（例如，雷达）的工作时间的统计，这些因素对评价和确认起到了很大的作用：例如，在试验中，失败检测率、隔离率和错误报警率.当（外部真实）的子样本数量达不到要求时，必须进行仿真（设定失效），这在试飞中是不被禁止的。但是在实践中，若计算周期过长，则要考虑到时间与预报精度的相关性。