基于累积磨损量分布的飞机刹车片可靠性分析.pdf

基于累积磨损量分布的飞机刹车片
可靠性分析
■ 孙永全 刘剑 任和 柏文华1 上海飞机客户服务有限公司 2 哈尔滨理工大学
摘 要:针对高可靠、长寿命型产品可靠性分析难于获得寿命数据的问题,基于累积磨损量分布研究刹
车片的可靠性评估方法。在飞机刹车片退化机理分析的基础上,选择正态分布、对数正态分布、威布尔
分布描述其累积磨损量,通过建立累积磨损量分布参数的时序模型,确定未来时刻累积磨损量的分布,
对刹车片进行寿命预测。
关键词:刹车片;性能退化;可靠性;检查间隔
态,利用马尔可夫过程描述刹车片磨损 数假设为单调回归函数,采用线性模型
0 引言
飞机在滑跑减速或降落停机过程 过程,给出了转移概率矩阵的构造与估 来描述退化量分布参数和退化轨迹,进
中,通过刹车片与刹车盘配合,构成摩擦 计,并对该机群刹车片磨损状态进行了 行性能退化预测 。尤琦给出基于退化
副产生摩擦,达到刹车减速、停机的目 预测,给出了定检时间确定方法 。飞 量分布的性能退化预测时序分析法,但
的。刹车片与刹车盘的相互摩擦会引起 机刹车片的磨损过程与速度、重量、刹 将退化量分布参数时序笼统视为方差平
表面材料的流失和转移。刹车片的耐磨性 车时间以及载荷等多种运行工况密切相 稳随机时序 。考虑到性能退化的非平
远低于刹车盘,致使其磨损量远大于刹车 关,其累积磨损退化量具有离散性。依 稳随机性,王立从产品在各时刻退化量
盘,成为刹车系统可靠性的薄弱环节,需 据性能退化轨迹进行刹车片寿命预测, 分布角度出发,分析退化量分布参数估
通过定期检查刹车片厚度、更换刹车片, 仅能寿命预测点估计值。据此确定刹车 计的非平稳时序类型,并对各参数估计
保证飞机具有稳定的刹车性能。然而在检 片检查时间,容易造成维修不足或者过 分别采用相应类型的非平稳时序分析方
查间隔期内某型飞机刹车片厚度多次未达 维修问题,严重影响飞机安全性与经济 法建模,进而给出种与实际退化随机
标,严重影响刹车性能,威胁飞机运行安 性 。工程上期望通过获得t时刻刹车片 过程更为相符的基于退化量分布的产品
全。因此,确定合理的刹车片检查、维修 磨损退化量的分布,依据产品寿命下限 寿命及可靠度预测方法 。钟强晖等认
间隔时间对确保飞机安全降落至关重要。 确定刹车片检查时间。 为产品各个检测时刻的退化量可能服从
飞机刹车片属于典型长寿命型产 Nelson较早研究了基于退化量分布 不同的分布族,通过选择分布类型确定
品,通过寿命试验开展刹车片可靠性 的方法,应用统计推断方法确定退化量 其可靠度值,最后使用三参数威布尔分
统计推断,已经变得不现实 。其累积 服从对数正态分布,对同观测时刻的 布对产品寿命进行了分析 。
磨损量随时间增加而不断增大,达到临 退化量进行建模 。赵建印通过失效物 本文假设刹车片累积磨损量服从正
界值时将导致刹车失效,是典型的性 理分析确定电容器性能退化量服从正态 态分布、对数正态分布、威布尔分布,
能退化过程 。吴江将刹车片磨损状况 分布,据此对其进行可靠性评估 。邓 利用线性模型描述磨损累积退化量参数
划分为轻、中、重、严重、失效5种状 爱民等将产品退化轨迹或退化量分布参 退化轨迹。通过外推获得未来某时刻产
品累积退化量分布,计算其可靠度,并
据此给出刹车片检查时间。
基金项目:上海市科技人才计划项目12PJ1430100
20151 航空维修与工程
工 程
致间隙过大,使动片磨损得更加厉害。 4产品性能退化量服从正态分布、
1 飞机刹车片故障机理
1.1 故障案例 如果航线在更换轮子时,没有及时发现 对数正态分布、威布尔分布。
基于累积磨损量分布的飞机刹车片
2005年5月,地面修理车间刹车组 刹车组件动片键槽间隙的加大和磨损而 2.2 退化试验
件修理人员在对航线换下的刹车组件进 继续使用,动片磨损就会越来越大直至 视刹车片累积磨损量为随机变量,
行例行检查时,发现该刹车组件碳刹车 碎裂,将导致严重的航空安全。 记为d。选择n个样本进行退化试验,样
可靠性分析
片损伤严重。该刹车组件于2004年12月
本的第j次观测时间记为t j1,2,,m,
24日安装,于2005年5月因磨损到标拆 该时刻n个样本的累积磨损量观测值记为
2 基于退化量分布的可靠性建模
下时动片磨损严重,其他部位也有不同 源自同母体的样本性能退化呈 , , , , , , .
程度的损伤。 现相似规律,同时也具有差异性。具体 进行m次退化量测量,共获得n个
针对上述动片损伤情况,维修■ 基 孙永全 表现为性 刘剑 能退 任和 化量 柏文华 随时间延 1 上海飞机客户服务有限公司 2 哈尔滨理工大学 长具有分散 样本nm个观测值。
地在全机队展开进行刹车组件的普查工 2.3 退化量分布
性,在不同测量时刻性能退化量具有相
摘 要:针对高可靠、长寿命型产品可靠性分析难于获得寿命数据的问题,基于累积磨损量分布研究刹
作,发现有3个刹车毂动片都有不同程 同的分布形式,只是分布参数随时间不 确定产品性能退化量分布的方法共
车片的可靠性评估方法。在飞机刹车片退化机理分析的基础上,选择正态分布、对数正态分布、威布尔
度的损伤,随后将其换下。 断变化。即产品性能退化量在不同测量 有二种,种是基于失效物理分析确定
分布描述其累积磨损量,通过建立累积磨损量分布参数的时序模型,确定未来时刻累积磨损量的分布,
1.2 退化机理 时刻服从同分布族,其分布参数为时 分布类型,另种是基于拟合优度检验
对刹车片进行寿命预测。
1工作原理 间变量的函数。如图1所示,在性能退 方法确定分布类型。本文基于n个样本
该型飞机刹车装置由两组7个活塞
化早期,退化量分布曲线的涵盖范围离 的第j次累积磨损量观测值,采用柯尔莫
关键词:刹车片;性能退化;可靠性;检查间隔
的盘式刹车构成,刹车组件包括推力盘 失效阈值较远,此时产品可靠性近似为 哥洛夫检验选择刹车片累积磨损量最优
组件、4个动片组件、5个静片组件和压 1。随着产品退化的发展,退化量分布 分布族类型。
力盘组件,静片通过内部边缘上的槽被 曲线接近并涵盖失效阈值,产品的可靠 1建立假设
键接到扭力管上,动片通过外部边缘上 性 态逐 ,渐 利降 用低 马。 尔据 可此 夫, 过通 程过 描探 述寻 刹退 车化 片量 磨分 损 数假设 设为 累单 积调 磨回 损归 量函 分数 布, 为采 F用 d线 ,性 F模型 d
0 引言
的槽被 飞键 机接 在到 滑轮 跑上减 ,速 随或 机降 轮落 停 起机 转过 动, 程 过程,给出了转移概率矩阵的构造与估 来描述退化量分布参数和退化轨迹,进
布参数随时间变化规律,即可利用退化 为确定的、连续型分布函数,它是累积
中,通过刹车片与刹车盘配合,构成摩擦 计,并对该机群刹车片磨损状态进行了 行性能退化预测 。尤琦给出基于退化
由两套独立的液压系统提供液压油正 量分布对产品的可靠性和寿命进行评估 磨损量分布的潜在选择。建立原假设H
常 副产 的生 和摩 紧擦 急, 备达 用到 。 刹刹 车车 减时 速, 、来 停自 机刹 的车 目 或 预预 测测 ,, 给为 出确 了定 定其 检维 时修 间时 确间 定提 方供法 参考 。。 飞 量 和备 分则 布假 的设 性能, 退化预测时序分析法,但
的。刹车片与刹车盘的相互摩擦会引起 机刹车片的磨损过程与速度、重量、刹 将退化量分布参数时序笼统视为方差平
系统的液压油进入油缸座推动活塞,使 2.1 条件假设 H :FdF , d;
交 表面