02：飞机的安全性历史和相关标准.ppt

飞机系统安全性设计与评估之： 飞机的安全性历史和相关标准 民航东北适航审定处：成伟 1、飞机安全性历史 （1）1900年–1930年：追求系统功能的完整性 ●这是第一个安全性设计方法。 ●设计原则：尽量做出好的零件和完整的系统功能。 ●代表性的飞机： →1903年的莱特飞机； →1927年的圣·路易斯的幽灵飞机； →1930年的福特三发飞机。 ●逐渐增加的曝露时间导致许多没有预计到的单故障， 进而引起了太多的事故。这时的飞机不能广泛地用于商用 运行。 （2）1930年–1945年：完整性加上为有限的设计特征 选择冗余 ●发动机、无线电台、空速表等系统设计有冗余； ●计算单故障的故障率； ●安全性不够, 还不能赢得公众信任； ●飞行操纵、螺旋桨、发动机失火、有害的环境条件等 方面仍存在问题。 ●代表性的飞机是二次世界大战前的运输类飞机： →道格拉斯的DC-3、DC-4飞机； →比齐18型飞机。 在20世纪30年代，根据长期的实际运营和观察，在累计运行时间与 故障频数关系的基础上，统计汇编了飞机的故障和事故率。虽然该项工作 没有得到各个单独部件的故障率，但是将飞机作为一个系统考虑得到第一 个故障率数值，使它开始具有一定的指导意义。 根据对获得的这些故障率资料的分析可以知道应该如何改进产品和进 一步的工作目标。根据概率的概念，关于飞机可靠性和安全性等级的一些 考虑变为现实，有了衡量目标。例如，英国Pugsiey先生在他分别于1939 年和1942年发表的论文《适航统计学》和《飞机强度因素的基本原理》中 指出，由所有故障原因导致的飞机事故率不应超过1×10-5/每小时，而其 中结构故障率不应超过1×10-7/每小时。这可以被看作是关于飞机安全性 的最早标准之一。 第二次世界大战期间，德国的专家在可靠性研究领域也取得了历史 性的进展。在从事V1导弹研究过程中，他们经历了解决可靠性的难题。首 先他们对V1导弹的可靠性问题打了一个比喻，即一根链条不可能比它最薄 弱的链环更强。因此，V1导弹可以做成与最薄弱的链环一样可靠，或者说 一样强。虽然V1导弹是一个相当简单的系统，但由于某个部件在每次试验 中总是故障，使得V1导弹计划一次又一次地遭遇失败。最初，无论人们在 部件选择上做多大的努力，V1导弹都百分之百的不可靠。在某些试验中， 还发生可靠性好的部件故障引发系统故障的情况，这种可靠性好的部件可 以看作是系统中强的链环。因此，从“最薄弱链环”概念出发考虑可靠性是 错误的，并由此逐步转换到在系统可靠性问题中必须把所有组成系统的部 件都考虑在内的概念，也就是说系统可靠性等于组成系统的所有部件可靠 性的平均值。然而，后来的试验表明，按这样考虑做出的系统的可靠性比 部件平均可靠性差很多，并且这个问题在很长一段时间里没有得到解决。 直到后来咨询了研究其它课题人才发现一个惊人的结果，即如果一个部件 的生存概率为1/X，那么由n个这样的部件组成的系统的生存概率为1/Xn， 也就是说，当一个部件的可靠性是R=1/X，则n个这样部件组成的串联系统 的可靠性是R系统=Rn=（1/X）n。 （3）1945年-1955年：单故障概念 ●飞机安全性前进一大步，工业界和政府部门一起在1945 年开会并制定了“单故障概念”。这个概念对减少单故障型事故 产生了重要影响。公众的信任增加，以致空中旅行有了巨大的 增长。 ●防止灾难性单故障：假设每次飞行期间至少发生一个故 障，而不管其概率大小。 ●代表性的飞机： →洛克希德的“星座”； →道格拉斯的DC-6。 ●安全性显著改进，公众信心增加，但事故仍然发生。 一些事故是一个以上故障组合的结果。 ●1955年一架美国航空公司的Convair240飞机坠毁在 Fort Leonard Wood附近，发动机失火和燃油切断阀潜在故障 的组合引起机翼故障，进而导致飞机坠毁。 （4）1955年-现在：故障安全设计概念 ●注意多重故障型事故，政府部门用“故障安全概念”取代 了单故障概念。1955年，作为新运输类飞机的合格审定规则为 涡轮动力的飞机引入的概念； ●这个概念意味着要考虑任一单故障加上任一可预知故障 的组合； ●故障安全设计的基本原理：任何一次飞行期间，单故障 或可预知的组合故障不会阻止飞机的继续安全飞行和着陆。 ●第一代喷气式飞机： →B707 Comet4、DC-8、Caravelle、Convairs等机型在飞 机上进行安全性试验，对各单故障与可预知的