[發明專利]一種面向多重失效模式的民用飛機運行風險評估方法

在審

• 申請號: 202110453380.4
• 申請日: 2021-04-26
• 公開（公告）號: CN113139344A
• 公開（公告）日: 2021-07-20
• 發明（設計）人: 陸中;吳雨婷;荘露;易陽;李超
• 申請（專利權）人: 南京航空航天大學
• 主分類號: G06F30/27
• 分類號: G06F30/27;G06N3/00;G06Q10/06;G06Q50/30;G06F111/06;G06F111/08;G06F111/10;G06F119/02
• 代理公司: 南京新眾合專利代理事務所(普通合伙) 32534
• 代理人: 彭雄

本發明公開了航空器安全技術領域的一種面向多重失效模式的民用飛機運行風險評估方法，包括：針對民用飛機結構件具有多重耗損失效的特點，建立基于混合威布爾分布的失效模型，并基于PSO優化的EM算法進行模型參數估計；執行蒙特卡洛仿真算法，根據失效模型模擬機隊中出現多重耗損失效的缺陷飛機數量DA；構建貝葉斯網絡對導致不安全結果的初因事件進行失效傳播分析，計算初因事件發生條件下的不安全結果發生概率CP，本發明針對多重失效模式開展運行風險評估，克服了現有風險評估方法只能應用于單一失效模式的缺陷。

技術領域

本發明涉及航空器安全技術領域，具體為一種面向多重失效模式的民用飛機運行風險評估方法。

背景技術

民用飛機因其高效性成為越來越多人出行的首選交通工具。對于民航運輸業來說，安全性是第一位的，保證航空器在預期運行環境和使用限制下持續安全地飛行對所有在役運行的民用飛機十分重要。

現有的航空安全分析方法主要針對單個航空器，已形成包含定量與定性分析的較為完善的安全管理體制。運輸類飛機風險評估方法(Transport Airplane RiskAssessment Methodology,TARAM)是美國聯邦航空局(FAA)指令8110.107A監控安全-分析數據(Monitor Safety-Analyze Data,MASD)中的定量風險分析方法，該方法提供了針對機隊和單機不同運行時期、不同風險值的量化方法，用于執行MSAD指令所必要的運輸類機隊持續運營安全的定量風險分析問題。針對機隊運行的不同時期，方法分別提供了三種耗損失效風險量值：總體未糾正機隊風險、90天機隊風險和控制程序機隊風險，其中總體未糾正機隊風險(R_T)用于對機隊是否存在不安全狀況的風險進行長期預測以及指導安全決策，可根據公式計算得出R_T＝DA×ND×CP×IR。其中，IR和ND通常由機隊運營經驗給出；針對CP，需要建立由初因事件導致不安全結果的因果鏈進行分析，并結合歷史數據得到各失效事件發生概率，通過將不安全結果所有狀況的條件概率累加得到最終概率值；對初因事件失效模式未知的情況，可利用威布爾分析工具或可靠性分析軟件得到失效分布參數，根據公式計算DA值，現有的民用飛機運行風險評估方式為通過運用TARAM方法對常失效率或單一耗損失效的情況進行研究。

但本申請發明人在實現本申請實施例中發明技術方案的過程中，發現上述技術至少存在如下技術問題：

1、民機風險分析方法僅考慮了單一失效對航空器運行安全的影響，然而隨著民機結構復雜化和服役時間增加，產生的耗損失效通常呈現多重失效模式的特點，利用該方法無法準確評估機隊運行風險；

2、當機隊出現多重失效模式時，相應的失效分布函數相對復雜，利用解析法需要多次計算每架飛機當前時間與退役時間的失效累積分布函數值，計算過程復雜，效率較低；

3、在研究由初因事件到不安全結果的失效傳播關系時，通過因果鏈分析逐條計算每條支鏈的風險值，并累加得到最終CP值，當因果鏈支鏈過多時計算過程異常繁瑣。

基于此，本發明設計了一種面向多重失效模式的民用飛機運行風險評估方法，以解決上述問題。

發明內容

本發明的目的在于提供一種面向多重失效模式的民用飛機運行風險評估方法，以解決上述背景技術中提出的現有的背景技術提及的技術問題。

為實現上述目的，本發明提供如下技術方案：一種面向多重失效模式的民用飛機運行風險評估方法，包括：

針對民用飛機結構件具有多重耗損失效的特點，利用機隊運行中的失效數據，建立基于混合威布爾分布的飛機結構件失效模型，并基于PSO優化的EM算法進行模型參數估計；

執行蒙特卡洛仿真算法，根據失效模型模擬機隊中出現多重耗損失效的缺陷飛機數量DA；

構建貝葉斯網絡對導致不安全結果的初因事件進行失效傳播分析，計算初因事件發生條件下的不安全結果發生概率CP；