一种机载产品飞行试验可靠性评估方法[发明专利]

(12)发明专利申请

(10)申请公布号 CN 110309567 A(43)申请公布日 2019.10.08

(21)申请号 2019101015.1(22)申请日 2019.06.21

(71)申请人 江西洪都航空工业集团有限责任公

司

地址 330000 江西省南昌市新溪桥5001信

箱460分箱(72)发明人 涂美霞　杨璨　何鈡武　雷长春　

黄轶华　邹蕊　刘世华　王志强　孟军　巴洪　余松　阿西达　

沈卫东　王彦晓　薛秀丽　刘强飞　(74)专利代理机构 南昌新天下专利商标代理有

限公司 36115

代理人 施秀瑾(51)Int.Cl.

G06F 17/50(2006.01)

权利要求书2页 说明书6页 附图1页

()发明名称

一种机载产品飞行试验可靠性评估方法(57)摘要

本发明公开了一种机载产品飞行试验可靠性评估方法，包括以下步骤：S1、获取飞行试验某机载产品的故障信息；S2、根据步骤S1获取的某机载产品的故障信息确定环境因子；S3、根据步骤S1获取的某机载产品的故障信息和步骤S2确定的环境因子得到机载产品的总工作时间；S4、根据步骤S1获取的某机载产品的故障信息和步骤S2得到的的环境因子确定经环境因子折算后的故障发生时刻；S5、根据步骤S1获取的某机载产品的故障信息和步骤S3得到的机载产品的总工作时间，结合AMSAA模型计算机载产品可靠性评估指标MTBF。本发明方法结合AMSAA模型特点来作为评估模型和引入环境因子来处理评估时间，从而提高了可靠性评估的科学性和结果准确性。

CN 110309567 ACN 110309567 A

权　利　要　求　书

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1.一种机载产品飞行试验可靠性评估方法，其特征在于，包括以下步骤：S1、获取飞行试验某机载产品的故障信息，包括空中发生责任故障数r1、地面责任故障数r2、其对应故障发生的时刻为t1、t2…t3、故障发生时刻该机载产品在空中工作时间分别为t11、t12…t13、该机载产品空中工作时间T1以及地面工作时间T2；

S2、根据步骤S1获取的某机载产品的故障信息确定环境因子K；S3、根据步骤S1获取的某机载产品的故障信息和步骤S2确定的环境因子K得到机载产品的总工作时间T；

S4、根据步骤S1获取的某机载产品的故障信息和步骤S2得到的的环境因子K确定经环境因子K折算后的故障发生时刻

S5、根据步骤S1获取的某机载产品的故障信息和步骤S3得到的机载产品的总工作时间T，结合AMSAA模型计算机载产品可靠性评估指标MTBF。

2.根据权利要求1所述的一种机载产品飞行试验可靠性评估方法，其特征在于，所述步骤S2中，在试飞时，设机载产品空中工作时间为T1，空中发生责任故障数为r1，地面工作时间为T2，地面责任故障数r2，当置信度为C0时环境因子K的计算公式如下：

其中，是自由度为2r1，2r2和C0的F分布函数。

3.根据权利要求2所述的一种机载产品飞行试验可靠性评估方法，其特征在于，所述步骤S2中，为了考虑空中和地面工作环境的不同对产品的影响，采用理式来确定环境因子K，该方法基于以下三个假设条件：

1)在不同的环境应力水平下，产品的失效机理不变；2)在不同的环境应力水平下，产品的寿命服从同一分布；3)产品的残存寿命仅依赖已累积失效和当前环境应力，与累积方式无关。4.根据权利要求2所述的一种机载产品飞行试验可靠性评估方法，其特征在于，所述步骤S2中，确定环境因子K的过程中，当空中和地面至少有一个为零故障时，两种假设如下：

1)当空中没有发生故障时，假设r1＝1，空中工作时间为3T1；2)当地面没有发生故障时，假设r2＝1，地面工作时间为3T2。

5.根据权利要求4所述的一种机载产品飞行试验可靠性评估方法，其特征在于，所述步骤S2中，在外场试飞中故障为零的情况有三种，根据所述两种假设，利用环境因子K的计算公式得出不同情况下的环境因子置信下限KL：

(1)当r1＝0，r2≠0时，(2)当r2＝0，r1≠0时，(3)当r1＝0，r2＝0时，

6.根据权利要求1所述的一种机载产品飞行试验可靠性评估方法，其特征在于，所述步骤S3中，机载产品的总工作时间T的计算方法为：

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CN 110309567 A

权　利　要　求　书

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T＝T1/+T2＝T1*K+T2，T1/＝T1*K其中，T1为机载产品空中工作时间，T2为地面工作时间，K为环境因子，T1'为机载产品空中工作时间T1折合成的地面工作时间。

7.根据权利要求1所述的一种机载产品飞行试验可靠性评估方法，其特征在于，所述步骤S4中，经环境因子KL折算后的故障发生时刻为

其中，故障发生的时刻为t1、t2…t3；故障发生时刻该机载产品在空中工作时间分别为t11、t12…t13，KL为环境因子。

8.根据权利要求1所述的一种机载产品飞行试验可靠性评估方法，其特征在于，所述步骤S5中，AMSAA模型的故障率为：λ(t)＝abtb-1其中，a为尺度参数；b为形状参数；

AMSAA增长模型的r个故障发生的时刻

联合分布函数为：

则由解出尺度参数a和形状参数b极大似然估计为：

因此，机载产品的总工作时间T时刻的可靠性评估指标是

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说　明　书

一种机载产品飞行试验可靠性评估方法

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技术领域

[0001]本发明涉及航空航天技术领域，具体是一种机载产品飞行试验可靠性评估方法。背景技术

[0002]随着对航空武器装备高可靠性要求的提高，将可靠性和性能置于同等的重要位置，因此，对可靠性评估方法的科学性和结论的准确性提出了更高要求。根据可靠性指标评估过程，可知主要影响评估准确性的是评估模型和评估时间。目前相关的标可靠性评估方法采用基于指数分布的区间估计模型和点估计，一般认为试飞阶段产品已处于故障偶发阶段，故障率趋于恒定。然而，在试飞阶段的某些产品的软硬件技术状态没有固化，可靠性处于不稳定状态；另外，部分产品的早期故障还存在，经设计改进，可靠性呈增长趋势。因此，试飞阶段可靠性评估选用基于指数分布的模型不准确。在可靠性评估时间上，以往型号外场可靠性评估将空中工作时间和地面工作时间按1:1相加。对大量飞行试验数据分析，机载产品在空中和地面两种工作环境中，所受应力不同，其故障率表现不同，因此将空中工作时间和地面工作时间按1:1相加不合理。

发明内容

[0003]为解决上述问题，本发明提供一种机载产品飞行试验可靠性评估方法。[0004]本发明采用的技术方案是：一种机载产品飞行试验可靠性评估方法，包括以下步骤：

[0005]S1、获取飞行试验某机载产品的故障信息，包括空中发生责任故障数r1、地面责任故障数r2、其对应故障发生的时刻为t1、t2…t3、故障发生时刻该机载产品在空中工作时间分别为t11、t12…t13、该机载产品空中工作时间T1以及地面工作时间T2；[0006]S2、根据步骤S1获取的某机载产品的故障信息确定环境因子K；[0007]S3、根据步骤S1获取的某机载产品的故障信息和步骤S2确定的环境因子K得到机载产品的总工作时间T；[0008]S4、根据步骤S1获取的某机载产品的故障信息和步骤S2得到的的环境因子K确定经环境因子K折算后的故障发生时刻

S5、根据步骤S1获取的某机载产品的故障信息和步骤S3得到的机载产品的总工作时间T，结合AMSAA模型计算机载产品可靠性评估指标MTBF。[0010]进一步地，所述步骤S2中，在试飞时，设机载产品空中工作时间为T1，空中发生责任故障数为r1，地面工作时间为T2，地面责任故障数r2，当置信度为C0时环境因子K的计算公式如下：

[0011][0012][0009]

其中，是自由度为2r1，2r2和C0的F分布函数。

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说　明　书

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进一步地，所述步骤S2中，为了考虑空中和地面工作环境的不同对产品的影响，采

用理式来确定环境因子K，该方法基于以下三个假设条件：[0014]1)在不同的环境应力水平下，产品的失效机理不变；[0015]2)在不同的环境应力水平下，产品的寿命服从同一分布；[0016]3)产品的残存寿命仅依赖已累积失效和当前环境应力，与累积方式无关。[0017]进一步地，所述步骤S2中，确定环境因子K的过程中，当空中和地面至少有一个为零故障时，两种假设如下：

[0018]1)当空中没有发生故障时，假设r1＝1，空中工作时间设为3T1；[0019]2)当地面没有发生故障时，假设r2＝1，地面工作时间设为3T2。[0020]进一步地，所述步骤S2中，在外场试飞中故障为零的情况有三种，根据所述两种假设，利用环境因子K的计算公式得出不同情况下的环境因子置信下限KL：

[0021][0022][0023][0024]

(1)当r1＝0，r2≠0时，(2)当r2＝0，r1≠0时，(3)当r1＝0，r2＝0时，

进一步地，所述步骤S3中，机载产品的总工作时间T的计算方法为：[0025]T＝T1/+T2＝T1*K+T2，[0026]T1/＝T1*K[0027]其中，T1为机载产品空中工作时间，T2为地面工作时间，K为环境因子，T1'为机载产品空中工作时间T1折合成的地面工作时间。

[0028]

进一步地，所述步骤S4中，经环境因子KL折算后的故障发生时刻为

[0029]

其中，故障发生的时刻为t1、t2…t3；故障发生时刻该机载产品在空中工作时间分

别为t11、t12…t13，KL为环境因子。[0031]进一步地，所述步骤S5中，AMSAA模型的故障率为：[0032]λ(t)＝abtb-1[0033]其中，a为尺度参数；b为形状参数；

[0034][0035]

[0030]

AMSAA增长模型的r个故障发生的时刻联合分布函数为：

[0036]则由解出尺度参数a和形状参数b极大似然估计为：

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说　明　书

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[0037]

[0038][0039][0040]

因此，机载产品的总工作时间T时刻的可靠性评估指标是

本发明的有益效果是：本发明从评价模型和时间上修正了外场可靠性的评估方

法，使得评价结果更加准确，能更好地接近飞机实际的可靠性水平，能较好地满足工程上的需要。

附图说明

[0042]图1为本发明机载产品飞行试验可靠性评估方法的流程图。

具体实施方式

[0043]为了加深对本发明的理解，下面将结合实施例和附图对本发明作进一步详述，该实施例仅用于解释本发明，并不构成对本发明保护范围的限定。[0044]本发明方法，属于航空试验可靠性技术领域，具体地说，是一种通过收集统计分析机载产品飞行中发生的责任故障数和评估时间，并借助AMSAA模型模拟产品的寿命分布进行可靠性指标评估的过程，使其更加适合外场产品的技术状态，并引入环境因子进行产品空中时间和地面时间数据的折合，从而计算得出产品的可靠性评估指标平均故障间隔时间MTBF。

[0045]本发明提供一种机载产品飞行试验可靠性评估方法，包括以下步骤：[0046]S1、获取飞行试验的某种机载产品责任故障数r，并统计分析出空中发生责任故障数r1和地面责任故障数r2；其对应故障发生的时刻为t1、t2…t3；故障发生时刻该机载产品在空中工作时间分别为t11、t12…t13；该机载产品空中工作时间T1和地面工作时间T2；[0047]S2、确定环境因子K

[0048]为了考虑空中和地面工作环境的不同对产品的影响，本发明采用理式计算方法，来确定环境因子K。该计算方法基于以下三个假设条件：[0049]1)在不同的环境应力水平下，产品的失效机理不变；[0050]2)在不同的环境应力水平下，产品的寿命服从同一分布；[0051]3)产品的残存寿命仅依赖已累积失效和当前环境应力，与累积方式无关。[0052]在试飞中，设机载产品空中工作时间和故障为(T1，r1)，地面工作时间和故障为(T2，r2)，当置信度为C0时环境因子K：

[0053][00][0055]

[0041]

其中，是自由度为2r1，2r2和C0的F分布函数。

当空中和地面至少有一个为零故障时，假设如下：

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CN 110309567 A[0056]

说　明　书

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1)当空中没有发生故障时，假设r1＝1，空中工作时间设为3T1；

[0057]2)当地面没有发生故障时，假设r2＝1，地面工作时间设为3T2；[0058]在外场试飞中故障为零的情况有三种，根据上述两种假设，计算出不同情况下的环境因子计算公式，见表1：

[0059]表1零故障情况下环境因子计算公式

[0060]

S3、确定机载产品的总工作时间T

[0062]引入环境因子K后，计算平均间隔时间(MTBF)时，要将空中工作时间折合到地面工作时间，其转换公式为：[0063]T1/＝T1*K

[00]T＝T1/+T2＝T1*K+T2。[0065]S4、确定环境因子K折算后的故障发生时刻T[0066]根据步骤S1，得故障发生的时刻为t1、t2…t3；故障发生时刻该机载产品在空中工作时间分别为t11、t12…t13，则经环境因子KL折算后的故障发生时刻：

[0061]

[0067]

S5、计算机载产品可靠性评估指标MTBF[0069]在试飞阶段，某些产品的技术状态没有固化，另外，部分产品的早期故障还存在，对试飞中出现的故障采取有效的纠正措施，其可靠性呈增长趋势。本发明方法引用AMSAA模型来描述可靠性增长趋势。

[0070]AMSAA模型的故障率与时间t有关，见下式：[0071]λ(t)＝abtb-1[0072]其中，a为尺度参数；b为形状参数。[0073]结合步骤S1和步骤S3，可知该机载产品总的工作时间为T。在此期间，发生了责任故障数r，经环境因子KL折算后的故障发生时刻：发生的时刻

联合分布函数为：

则AMSAA增长模型的r个故障

[0068]

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说　明　书

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[0075]则由解出尺度参数a和形状参数b极大似然估计为：

[0076]

[0077]

[0078][0079][0080][0081]

因此，T时刻该机载产品的可靠性评估值是结合T＝T1*KL+T2，则：

上述方法中，都为外场试验统计数据。下面结合具体的实施例进行说明：

[0082]实施例1

[0083]某机载产品在外场试飞中的空中工作时间和故障，地面工作时间和故障的记录情况见表2：

[0084]表2某机载产品的故障信息

[0085]

故障发生的时刻为20h、116和262h，记为t1、t2和t3；其对应故障发生时刻机载产品

在空中工作时间分别为0h、20h和96h，分别记为t11、t12和t13。[0087]当置信度为C0＝0.8时，按照步骤S2的公式，则环境因子K：

[0088]

[0086]

按照步骤S3，计算该机载产品的平均间隔时间(MTBF)，要将空中工作时间折合到地面工作时间，则其总工作时间T：

[0090]T＝T1*KL+T2＝206.8*7.30+368.3＝1877.94；

[0091]根据将空中工作时间折合到地面工作时间的T＝T1*KL，按照步骤S4，得环境因子KL折算后的故障发生时刻分别为：

[0092]

[00]

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CN 110309567 A[0093][0094]

说　明　书

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按照步骤S5，本发明引用AMSAA模型来描述该机载产品寿命分布，AMSAA模型的故

障率与时间t有关，结合折算后的故障发生时刻及故障数，按照步骤S5的公式得到尺度参数和形状参数：

[0095][0096]

[0097][0098][0099]

因此，T时刻该机载产品的可靠性评估值MTBF:

本发明方法结合AMSAA模型特点来作为评估模型和引入环境因子来处理评估时

间，提出了一种机载产品飞行试验可靠性评估方法，来提高可靠性评估的科学性和结果准确性。

[0101]以上对本发明的具体实施例进行了描述。需要理解的是，本发明并不局限于上述特定实施方式，本领域技术人员可以在权利要求的范围内做出各种变化或修改，这并不影响本发明的实质内容。在不冲突的情况下，本申请的实施例和实施例中的特征可以任意相互组合。

[0100]

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CN 110309567 A

说　明　书　附　图

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图1

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