某機載導彈電源組件點火控制功能FTA分析

高飛　劉俊學　安德宇

摘 要：簡要介紹故障樹分析方法，分析某機載導彈電源組件在點火控制功能中的危險因素，繪制點火控制功能框圖，以電源組件意外輸出點火信號為頂事件，建立故障樹模型，求出相應的最小割集，得到某機載導彈電源組件意外輸出點火信號的原因或原因組合，并進行了重要度定性分析，對提高點火控制功能的安全性，提出了可行性建議，為后續空空導彈的安全性設計提供了理論依據。

關鍵詞：機載導彈；電源組件；點火控制；故障樹

1 概述

電源組件是機載導彈的重要組成部分，為導彈提供工作所需的電源，并完成相應的電源輸出狀態檢測、彈架電源轉換等功能，是導彈能夠正常工作的保障。隨著導彈的不斷發展及相關國軍標對接口和安全性的要求，對電源組件用電的要求也越來越高，除了正常的供電功能，電源組件還需要承擔電池點火控制、發動機點火控制和機載電源品質處理等功能[1]、[2]。其中，發動機點火控制功能對導彈的安全性影響非常大，一旦發生發動機意外點火事故，會造成載機和人員的重大傷害，后果不堪設想。

本文旨在采用故障樹分析法（Fault Tree Analysis，簡稱FTA）對某機載導彈電源組件點火控制功能的安全性進行分析，以電源組件意外輸出點火信號為頂事件，建立故障樹模型，確定造成電源組件意外輸出點火信號頂事件的所有底事件和最小割集，得到某機載導彈電源組件意外輸出點火信號的原因或原因組合，并進行重要度定性分析，為后續型號導彈電源組件安全性設計提供參考。

2 故障樹分析法

故障樹分析是通過對可能造成產品故障的硬件、軟件、環境等因素進行分析，找出故障原因的各種可能組合方式和其發生概率的一種分析技術。它具有很好的靈活性，可以根據圖形演繹的方法清晰地分析出系統的各種故障狀態，也可以圍繞某些特定的故障做層層深入的分析[3]。

在使用故障樹分析法的時候，故障樹模型以系統最不希望的事件為頂事件，以可能引發頂事件的其他事件作為中間事件和底事件。故障樹的建立步驟主要分為以下四步：a.確定頂事件，是指確定要分析的對象事件，一般情況下，我們將頻繁發生的故障或比較危險的事件作為頂事件。b.分析頂事件，分析與頂事件有關的全部原因，所有原因均為頂事件的輸入事件。c.分析輸入事件，若此事件還能繼續分解，就把它作為下一級的輸出事件。d.依照上面的步驟，層層向下分解，直至所有的輸入事件不能再分解[3]。

在產品設計階段，故障樹分析可幫助判明潛在的系統故障模式和災難性危險因素，發現可靠性和安全性薄弱環節，以便改進設計。在生產、使用階段，故障樹分析可幫助故障診斷，改進使用維修方案。故障樹分析也是事故調查的一種有效手段。

3 電源組件點火控制故障樹模型的建立

在建立故障樹的過程中，要嚴格定義故障事件。首先選好頂事件，從上到下逐級建樹。頂事件是指系統最不希望發生的故障事件，一般是在初步故障分析的基礎上，找出系統可能發生的所有故障狀態[4]。

機載導彈系統結構復雜，本文建立故障樹的基本假設為，不考慮電磁環境，不考慮接線及接插件故障，各單元按照預定功能可靠作用。

在全面了解某機載導彈電源組件工作原理的基礎上對系統進行結構分解，根據電源組件點火邏輯時序，劃分基本功能單元。按基本功能單元及信息流的順序傳遞關系，建立電源組件輸出點火控制信號功能框圖，如圖1所示。

根據圖1，依據邏輯關系，各層級按照自身故障滿足輸出條件和由于下級原因滿足輸出條件，逐級建立故障樹。故障樹如圖2所示。

故障樹定性分析：

故障樹定性分析主要是研究故障樹中所有導致頂事件發生的最小割集。根據上述建立的故障樹，暫不考慮時序邏輯關系，采用下行法（Fussell法）求故障樹最小割集：

根據以上分析可知：

（1）電源組件防止發動機意外點火事件發生的設計余度為2。

（2）故障樹分析得出的3個最小割集中，兩個均含有事件X6

（電源2），因此控制電源2的輸出，可以有效防止故障發生。

（3）在X6（電源2）存在條件下，X8（控制開關2故障）會導致頂事件發生，因此控制開關2的故障對頂事件影響較大，需進行嚴格控制，并對其狀態進行有效測試，以減小故障概率。

4 結束語

故障樹分析可根據各層事件（頂事件、中間事件、底事件）之間的內在關聯，通過與、或、非等邏輯運算關系關聯各層事件，繪制出樹狀的網絡圖，即構建故障樹模型。利用故障樹模型，分步演繹，找到所對應的系統的最底層故障。通過對系統作定性分析或定量分析，有條理地表達出系統在實際應用的過程中各個中間事件的互相影響[4]，找出造成系統故障的各種硬件、軟件、環境和人為等方面因素。

本文采用故障樹分析法，對某機載導彈電源組件中發動機點火控制功能進行分析，以電源組件意外輸出點火信號為頂事件，建立了故障樹模型。通過故障樹分析可知，電源組件防止發動機意外點火事件發生的設計余度為2，比較安全；電源2因素在2個割集中均存在，因此，監測或控制電源輸出，可以有效防止故障發生；在電源2輸出正常的情況下，控制開關2故障會直接導致故障發生，加強對控制開關2的質量控制和狀態監測，可有效減小故障發生的概率。

參考文獻

[1]趙濤，張春曉.空空導彈電源組件的現狀與未來[J].科技信息，2011（16）：376-377.

[2]張春曉，劉仕偉.導彈電源組件設計及發展趨勢[J].電源技術，2010（7）：746-747.

[3]陳帥.故障樹分析法在某型飛機DPC模塊故障診斷中的應用[J].大眾科技，2015，17（187）：12-15.

[4]曹明，劉亞斌.故障樹分析法在某型號導引頭故障診斷中的應用[J].電子設計工程，2016，24（11）：118-119.

作者簡介：高飛（1985-），女，漢族，吉林公主嶺，碩士研究生，工程師，研究方向：安全性技術。