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CN112734180B - 一种电气线路互联系统安全性评估方法 - Google Patents

一种电气线路互联系统安全性评估方法 Download PDF

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CN112734180B CN202011597892.XA CN202011597892A CN112734180B CN 112734180 B CN112734180 B CN 112734180B CN 202011597892 A CN202011597892 A CN 202011597892A CN 112734180 B CN112734180 B CN 112734180B
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Abstract

本发明属于飞机安全设计技术领域，公开了一种电气线路互联系统安全性评估方法，包括：对电气线路互联系统进行功能分析和物理分析；所述功能分析包括：共模分析、特殊风险分析和专项分析；所述物理分析为区域安全性分析；若共模分析、特殊风险分析、专项分析或区域安全性分析结果可接受，则完成安全性分析报告，否则修改电气线路互连系统架构或增加防护措施。

Description

一种电气线路互联系统安全性评估方法
技术领域
本发明属于飞机安全设计技术领域，涉及一种电气线路互联系统安全性评估方法。
背景技术
近年来，随着国内军民用飞机系统的设计需求信息量越来越多，复杂度也相应提升，带来了电气线路日益复杂、精密，各类线路故障高发，轻则影响任务执行，重则危害飞行安全。类似的线路问题在国际航空业同样非常突出，历史上曾出现过多起由于线路问题引起的机毁人亡重大安全事故。为了解决此类问题，2007年，美国联邦航空安全局在对FAR-25《运输类飞机适航标准》进行修正，增加H分部“电气线路互联系统”，将线路系统作为一个独立系统进行研究和规范。我国于2010年、2011年分别转换了相关条款，提出了新的设计要求。
电气线路互联系统安全性评估作为一个新生事物，国外的设计研制方面也都取得很大的突破，主要围绕风险分析与评估开展。但在具体复杂的军民用飞机型号上，如何开展EWIS符合性设计与评估工作方面研究就相对稀少。因此，在当前条件下，如何在型号研制中开展电气线路互联系统安全性分析与评估，以切实解决当前军机、包括C919和MA700在内的新研制民用飞机存在的突出线路问题。
发明内容
本发明主要提出了一种电气线路互联系统安全性评估方法，包括共模分析CMA、区域安全性分析ZSA、特定风险分析PRA和专项分析等步骤。目的是查找出飞机电气线路互联系统方面存在的引起飞机事故的薄弱环节，指明设计的更改方向，从而在系统设计上采取防护措施尽可能降低飞机潜在的危害，以表明飞机机载系统的设计能够满足适航条款要求。
一种电气线路互联系统安全性评估方法，包括：对电气线路互联系统进行功能分析和物理分析；
所述功能分析包括：共模分析、特殊风险分析和专项分析；
所述物理分析为区域安全性分析；
若共模分析、特殊风险分析、专项分析或区域安全性分析结果可接受，则完成安全性分析报告，否则修改电气线路互连系统架构或增加防护措施。
进一步，所述共模分析包括以下步骤：
步骤a)根据电气线路互联系统失效状态确定该失效状态的独立性要求；
步骤b)根据独立性要求确定可能导致失效状态发生的独立性事件；
步骤c)分析独立性事件发生的原因；
步骤d)根据独立性事件发生的原因分析电气线路互联系统失效状态发生后对飞机全部系统的影响。
进一步，独立性事件发生的原因包括：布线设计缺陷和环境因素。
进一步，所述环境因素为实现同一功能的电气线路布置在同一危险环境下。
进一步，特殊风险分析包括以下步骤：
步骤e)判断特殊风险发生区域；
步骤f)确定特殊风险发生区域的破损模型；
步骤g)根据破损模型确定受影响的电气线路互连系统的设备和线缆；
步骤h)分析电气线路互连系统的设备和线缆被影响后产生的危害。
进一步，所述特殊风险包括：鸟撞、非包容性发动机转子爆破、轮胎爆破、桨叶松脱。
进一步，所述专项分析过程包括以下步骤：
步骤i)判断电气线路互联系统是否处于危险环境；
步骤j)列出处于危险环境下的电气线路连接的所有设备；
步骤k)确定处于危险环境下的电气线路故障后引起的所连接设备功能失效状态并分析处于危险环境下的电气线路所连接设备功能同时失效后对飞机全部系统的影响。
进一步，所述危险环境包括：火区、油区、富氧区、潮湿区、强电磁区、振动区和潜在干涉区。
本发明从系统功能失效和物理失效两方面进行安全性影响分析，形成了一套适用于军、民机研制的结构化EWIS安全性评估流程与方法，查找出飞机电气线路互联系统存在的薄弱环节，为消除或减缓其安全危害影响提供了技术支撑。
附图说明
图1为一种电气线路互联系统安全性评估方法流程示意图。
具体实施方式
使本发明实施的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行更加详细的描述。所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。下面结合附图对本发明的实施例进行详细说明。
为满足25.1709的要求，应考虑系统线束部件的失效模式，检查是否存在可能导致灾难级失效状态的单一失效。提出一种电气线路互联系统安全性评估方法，结合系统共模分析(CMA)、区域安全性分析(ZSA)、特定风险分析(PRA)和专项分析等方面的内容进行分析，包含功能分析和物理分析两方面内容，具体分析流程见图1。功能分析
线束功能分析包含共模分析(CMA)、特殊风险分析(PRA)和专项分析等方面，具体分析方法如下。
1)CMA分析。CMA用于证明“系统架构检查和安全性要求分配”阶段分配的独立性和冗余要求在系统设计中得到了贯彻，从而表明系统故障树分析中“与门”间独立性的真实存在，进而支持系统安全性评估。CMA中需要考虑系统共用的连接器、共用的接插件、共用的接地点等线束共用器件，分析这些共用器件在方案和设计、使用、维修、环境等的失效情况。
共模分析如表1和表2所示，包括以下步骤：
步骤a)根据电气线路互联系统失效状态确定该失效状态的独立性要求；
步骤b)根据独立性要求确定可能导致失效状态发生的独立性事件；
步骤c)分析独立性事件发生的原因；
步骤d)根据独立性事件发生的原因分析电气线路互联系统失效状态发生后对飞机全部系统的影响。
表1共模来源分析表
表2共模失效/错误分析表
2)PRA分析。PRA则是分析一些特定风险项，如非包容性发动机转子爆破、鸟撞等对系统设备和部件(包括线束部件)的影响，以证明系统的设备和部件安装可以满足相关安全性要求。表3给出了鸟撞线束识别表，表4为鸟撞线束影响分析表。
特殊风险分析包括以下步骤：
步骤a)判断特殊风险发生区域；
步骤b)确定特殊风险发生区域的破损模型；
步骤c)根据破损模型确定受影响的电气线路互连系统的设备和线缆；
步骤d)分析电气线路互连系统的设备和线缆被影响后产生的危害。
表3鸟撞线束识别表
序号 线束号 线束安装图号 相连设备名称 设备安装图号 设备型号
1 21LI 1005-001 左翼尖灯 1000-001 03-0001-1000
2 22LX 1021-001 右翼尖灯 2000-001 03-0001-1001
表4鸟撞线束影响分析表
3)专项分析。根据型号工作的需要，在开展专项工作分析时，应根据导致线束物理失效的主要原因分析线束是否存在潜在的风险影响，导致线束部件物理失效的主要原因有振动、潮湿、维修、间接破坏、污染、热和安装不当等。当存在有风险时，应当按照以下步骤展开分析：
a)列出受影响线束所连接的设备
针对受影响线束，列出受影响的设备及对应功能失效分析。连接设备表见表5。
表5××线束相连设备
序号 线束安装图号 设备针孔 设备名称 备注
b)线束失效影响分析
对受影响的功能依次进行失效影响分析，分析时结合系统故障模式影响分析、故障树分析、功能危害评估的分析结果进行，对线束故障后的影响进行详尽描述。在分析线束时，需根据线束两端连接的设备功能确定其失效影响后果。线束相连设备功能失效影响分析见表6。
表6××线束相连设备功能失效影响分析
c)线束失效组合分析
列出所有可能的故障组合。故障组合中应逐条列出故障组合情形，对于有冗余的情形可以进行简化，线束失效影响分析见表7。
表7××线束失效影响分析
序号 故障组合描述 影响后果分析 系统功能失效等级 备注
通过线束的功能分析后，应能表明不存在可能导致灾难级失效，并且可能导致危险级失效状态的故障的发生风险也处于可接受的范围。如果不能接受，则需要对系统架构或线束重新设计，进而迭代评估。
4)物理分析
线束的物理分析主要以ZSA展开评估与分析。ZSA根据飞机区域划分，逐个区域分析潜在危险源对系统设备和部件(包括线束部件)的影响，以证明系统的设备和部件安装可以满足相关安全性要求。线束的设计和安装准则应充分考虑各系统设计经验、工作数据、飞机级的需求和目的等方面因素。表8给出了线束安装准则符合性检查表。
表8线束安装准则符合性检查表

Claims (8)

1.一种电气线路互联系统安全性评估方法，其特征在于：所述方法包括：对电气线路互联系统进行功能分析和物理分析；
所述功能分析包括：共模分析、特殊风险分析和专项分析；
所述物理分析为区域安全性分析；
若共模分析、特殊风险分析、专项分析或区域安全性分析结果可接受，则完成安全性分析报告，否则修改电气线路互连系统架构或增加防护措施；
所述专项分析根据导致线束物理失效的原因分析线束是否存在潜在的风险影响，导致线束部件物理失效的原因有振动、潮湿、维修、间接破坏、污染、热和安装不当；按照以下步骤展开：
步骤a)列出处于危险环境下的电气线路连接的所有设备，通过下表列出受影响的设备及对应功能失效分析：
序号 线束安装图号 设备针孔 设备名称 备注
步骤b)对受影响的功能依次进行失效影响分析，分析时结合系统故障模式影响分析、故障树分析、功能危害评估的分析结果进行，对线束故障后的影响进行详尽描述；在分析线束时，需根据线束两端连接的设备功能确定其失效影响后果；线束相连设备功能失效影响分析见下表：
步骤c)列出所有可能的故障组合，线束失效影响分析见下表：
序号 故障组合描述 影响后果分析 系统功能失效等级 备注
通过线束的功能分析后，表明不存在可能导致灾难级失效，并且可能导致危险级失效状态的故障的发生风险也处于可接受的范围，如果不能接受，则需要对系统架构或线束重新设计，进而迭代评估。
2.根据权利要求1所述的一种电气线路互联系统安全性评估方法，其特征在于：所述共模分析包括以下步骤：
步骤a)根据电气线路互联系统失效状态确定该失效状态的独立性要求；
步骤b)根据独立性要求确定可能导致失效状态发生的独立性事件；
步骤c)分析独立性事件发生的原因；
步骤d)根据独立性事件发生的原因分析电气线路互联系统失效状态发生后对飞机全部系统的影响。
3.根据权利要求2所述的一种电气线路互联系统安全性评估方法，其特征在于：独立性事件发生的原因包括：布线设计缺陷和环境因素。
4.根据权利要求3所述的一种电气线路互联系统安全性评估方法，其特征在于：所述环境因素为实现同一功能的电气线路布置在同一危险环境下。
5.根据权利要求4所述的一种电气线路互联系统安全性评估方法，其特征在于：特殊风险分析包括以下步骤：
步骤e)判断特殊风险发生区域；
步骤f)确定特殊风险发生区域的破损模型；
步骤g)根据破损模型确定受影响的电气线路互连系统的设备和线缆；
步骤h)分析电气线路互连系统的设备和线缆被影响后产生的危害。
6.根据权利要求5所述的一种电气线路互联系统安全性评估方法，其特征在于：所述特殊风险包括：鸟撞、非包容性发动机转子爆破、轮胎爆破、桨叶松脱。
7.根据权利要求6所述的一种电气线路互联系统安全性评估方法，其特征在于：所述专项分析过程包括以下步骤：
步骤i)判断电气线路互联系统是否处于危险环境；
步骤j)列出处于危险环境下的电气线路连接的所有设备；
步骤k)确定处于危险环境下的电气线路故障后引起的所连接设备功能失效状态并分析处于危险环境下的电气线路所连接设备功能同时失效后对飞机全部系统的影响。
8.根据权利要求7所述的一种电气线路互联系统安全性评估方法，其特征在于：所述危险环境包括：火区、油区、富氧区、潮湿区、强电磁区、振动区和潜在干涉区。
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