基于故障模式及影響分析的無人機回收系統可靠性分析

摘要：為提高無人機回收系統可靠性，運用故障模式及影響分析的方法分析無人機回收系統所有可能的故障模式、故障原因及其影響，確定了不同故障模式的嚴酷度等級、故障檢測方法和預防措施，找到了無人機回收系統失效的原因和潛在的薄弱環節，為無人機回收系統的設計改進和使用維護提供了依據。

關鍵詞：無人機；回收系統；可靠性；故障模式及影響分析

回收系統是無人機系統的重要組成部分。無人機在執行任務過程中，如果其回收系統出現故障，輕則造成無人機回收損傷，重則造成無人機回收失敗墜毀。為提高無人機回收系統的可靠性，找到其失效的可能原因和潛在的薄弱環節，對無人機回收系統進行故障模式及影響分析（FMEA）。

1 FMEA方法簡介

故障模式及影響分析是一種自下而上的定性分析方法，20世紀50年代，美國格魯曼飛機公司最早把FMEA 應用于戰斗機操作系統的設計分析中；60年代，美國NASA將FMEA用于航天飛行器；從70年代起，FMEA 被廣泛地應用于軍事領域中。[1]

2 系統定義

無人機的回收方式主要有：跑道降落、傘降回收、攔阻網回收、空中回收、氣囊回收和垂直著陸等方式。其中傘降回收和氣囊回收相結合的回收方式是無人機采用最多的一種回收方式，采用這種回收方式的無人機回收系統，其主要功能是：在回收階段，按照無人機回收時序，逐步對無人機進行飛行減速、高度下降和著陸緩沖，實現無人機的回收。

3 故障模式及影響分析

3.1 故障模式及原因分析

在對傘降回收和氣囊回收相結合的無人機回收系統的故障模式進行分析時，采用統計、試驗、分析和預測的方法獲取其故障模式。在列舉故障模式的過程中，應盡可能多的列舉故障模式，否則可能漏掉關鍵的故障模式。在進行相應的故障原因分析時，應該根據無人機回收系統的功能和結構特點具體問題具體分析，找到其故障模式發生的直接原因或間接原因。

3.2 確定故障影響及嚴酷度

采用國軍標GJB/Z1391A和美軍標MILSTD1629A推薦的“三級故障影響”，即局部影響、高一層次影響和最終影響[2，3]。

根據國軍標GJB/Z 13912006中武器裝備常用的嚴酷度類別及定義，結合無人機自身特點，對其回收系統發生故障后的嚴酷度類別進行定義。

3.3 確定故障檢測方法和改進、使用補償措施

針對傘降回收和氣囊回收相結合的無人機回收系統，應確定其每一個故障模式的故障檢測方法，以便發現故障。無人機回收系統采用的故障檢測方法有目視檢查、儀器檢查、試驗檢查等。

針對傘降回收和氣囊回收相結合的無人機回收系統的每一個故障模式，都應確定其相應的改進、使用補償措施，以消除或減輕其故障影響，提高無人機回收系統可靠性。無人機回收系統采用的改進、使用補償措施有加強質量管理、拍照確認、加強包傘工藝管理、選用高強度材料、更換備件等。

3.4 建立FMEA表格

建立傘降回收和氣囊回收相結合的無人機回收系統FMEA表格，并將以上內容填入表格，如下表所示。

從上表中可以看出，無人機回收系統的任一組成部件發生故障都將造成嚴重后果。其中，有些故障屬于設計缺陷，有些故障屬于質量問題，有些故障屬于人為失誤。因此，要想提高無人機回收系統的可靠性，必須從上述三個方面采取相應的補償措施。

4 結論

本文通過對傘降回收和氣囊回收相結合的無人機回收系統進行故障模式及影響分析，得到了該型無人機回收系統的主要故障模式及其故障原因，分析了故障模式可能造成的影響及其嚴酷度等級，針對故障模式提出了相應的故障檢測方法及其改進、使用補償措施，為提高該型無人機回收系統的可靠性提供了依據。

參考文獻：

[1]成云，趙曉利，仲偉君，楊巖峰.某型手榴彈故障模式及影響分析研究[J].系統仿真技術，2016，12（3）：208211.

[2]GJB/Z 13912006.故障模式、影響及危害性分析指南[S].

[3]靳樹昌，胡俊.遠程火箭炮通信控制機故障模式及影響分析[J].火炮發射與控制學報，2014，35（2）：6064.

作者簡介：魏昌全（1981），男，山東煙臺人，博士，工程師，研究方向為無人機應用。