[发明专利]一种无失效数据的机载多余度电气线路互联系统可靠性分析方法

说明书

本发明属于航空电气设备及电气工程技术领域，针对多余度设计的机载电气线路互联系统，本发明设计了一种无失效数据条件下的可靠性分析新方法。该方法首先从“先并联、后串联”多余度EWIS多参数的精确寿命分布函数入手，构建了多余度EWIS可靠度计算模型；然后通过“最小最大值”Monte‑Carlo仿真，获取EWIS寿命的抽样值，并综合概率纸检验法和Pearson拟合优度检验法，判断多余度EWIS是否服从威布尔分布；最后，对于无故障历史的EWIS，采用无失效数据可靠性分析方法确定其可靠寿命。

技术领域

本发明属于航空电气设备及电气工程技术领域，涉及一种无失效数据的基于多余度设计的机载电气线路互联系统可靠性分析方法。

背景技术

随着电子工业水平的不断发展，单个机载电气设备的可靠度不断提高，但由于整个电气系统的复杂度大幅度增加，串联性的机载电气设备和线路故障仍时有发生，甚至造成灾难性的后果。为尽可能地降低此类故障发生的概率，对于影响飞行安全的电气系统通常采用多余度设计。

传统的航空安全性和可靠性定量分析中，仅考虑设备的可靠性，并未考虑线路的故障，线路在可靠性模型中主要是用来说明零部件、组件间的连接关系。随着航空界逐渐认识到线路故障对飞机飞行安全的危害性，相继开展了线路安全性研究，同时提出“电气线路互联系统(Electrical Wiring Interconnection System,EWIS)”概念。以往针对线路可靠性的研究表明：在单一环境力作用下单根线路的寿命服从指数分布。对于高可靠度，无失效样本的多余度EWIS，其寿命分布特性鲜有研究。

针对上述问题，有必要展开无失效数据条件下的机载多余度电气线路互联系统可靠性分析方法。

发明内容

针对高可靠度机载多余度EWIS各组成部分寿命服从指数分布但参数未知的情况，提出采用无失效数据可靠度分析方法评估EWIS的可靠度水平。本发明首先从“先并联、后串联”多余度EWIS多参数的精确寿命分布函数入手，构建了多余度EWIS可靠度计算模型；然后通过“最小最大值”Monte-Carlo仿真，获取EWIS寿命的抽样值，并综合概率纸检验法和Pearson拟合优度检验法，判断多余度EWIS是否服从威布尔分布；最后，对于无故障历史的EWIS，采用无失效数据可靠性分析方法确定其可靠寿命。

现将本发明方法的技术解决方案叙述如下：

本发明一种无失效数据的机载多余度电气线路互联系统可靠性分析方法，具体包括以下3个步骤：

步骤1：构建多余度EWIS可靠度计算模型

步骤1.1：分析多余度系统寿命的统计量

在进行机载EWIS可靠性分析时，一般认为电气系统由L₁,L₂,…L_n等多个具有独立功能的模块单元组成，各个功能单元彼此通过线路相连，从而实现信息、能量的传递。如果某段线路出现故障，会导致与之相连的功能单元在系统中失效，若系统为单余度设计，则整个EWIS会出现故障。

在多余度设计中，每项功能均有两个功能相同的独立单元L_i和L'_i实现。整个系统各功能单元的连接方式，通常为“先并联，后串联”。为便于分析，设功能单元L_i和L'_i的设备可靠度为1，与L_i相连的线路寿命为X_i，与L'_i相连接的线路寿命为Y_i。“先并联，后串联”系统的可靠性框图，如图1所示。

从图1所示的并串联系统可靠性框图中，可以看出“先并联，后串联”EWIS的寿命Z，取决于所有多余度功能单元对L_i和L'_i构成的子系统寿命最小值；L_i和L'_i构成的子系统的寿命，取决于两者的最大值。因此，有：