艙門微動開關系統誤示概率分析

魏宇宏 賈偉 王博龍 王俊 張帆 羅旭東

摘要：針對飛機微動開關系統誤示艙門關閉和鎖定故障，以微動開關系統工作原理為基礎，分析導致該故障模式的故障原因，構建微動開關系統誤示艙門關閉和鎖定故障樹，提出了失效概率分析方法，對艙門機構故障失效進行定量概率計算，改變了以往僅靠定性分析的思路，可對相似機構故障失效分析提供有益參考。

關鍵詞：艙門；微動開關；機構；失效

Keywords：cabin door；micro-switch；mechanism；failure

0 引言

CCAR 25.783（e）條款[1]要求必須布置目視警告裝置，一旦外部艙門未完全關閉鎖定時可告知飛行機組成員。對于打開時首先做非內向運動的艙門，該裝置必須設計為使任何導致誤示關閉和鎖定的故障或故障組合的概率很小，即概率為10-7。

目視警告裝置誤示關閉和鎖定是指處于駕駛艙的艙門指示系統顯示艙門已關閉而實際艙門未關閉或鎖定的情況，當飛機爬升到一定高度、艙內已達到一定增壓時，艙門將被增壓載荷自動打開，此時內外壓差有可能引起結構系統的損壞，甚至造成人員傷亡。

目前，對目視警告裝置的研究主要集中在實現功能的定性方面，文獻[2]～文獻[4]提出了一種民用飛機艙門信號系統設計理念，文獻[5]～文獻[8]對民用飛機艙門傳感器的工作原理、安裝要求、選用原則進行了詳細闡述，文獻[9]和文獻[10]對某型飛機起落架及艙門信號采用接近度傳感器的功能、改進方案進行了論述，文獻[11]～文獻[16]對艙門指示系統故障的原因進行了分析，并給出了解決方案。但未見文獻提出對目視警告裝置誤示概率的計算方法。鑒于目視警告裝置誤示關閉和鎖定將嚴重威脅飛行安全，有必要探討目視警告裝置誤示關閉和鎖定概率的定量計算方法，以表明飛機設計滿足適航條款要求。

本文針對某型飛機艙門設計微動開關系統作為目視警告裝置，以該型飛機前服務門微動開關系統為例進行目視警告裝置誤示關閉和鎖定概率分析。

1 前服務門微動開關系統工作原理

前服務門微動開關系統是判斷前服務門是否關閉到位的裝置。微動開關系統由包含微動開關、頂桿、插銷鎖機構的電門傳動機構組成，如圖1所示。

關門時，插銷鎖機構伸出，推動頂桿，按壓微動開關，觸點被壓入工作行程，微動開關電路接通并輸出鎖閉信號，駕駛艙內的儀表指示燈滅，顯示艙門已關閉并鎖定。

開門時，插銷鎖機構縮回，脫離頂桿，頂桿在助力彈簧作用下脫開微動開關，微動開關電路斷開，駕駛艙內的儀表指示燈亮，顯示艙門已開啟。

2 故障概率分析

2.1 故障原因

1）微動開關故障

微動開關自身電路故障，本體老化導致內部線路短路或斷路，或者由于微動開關工作在門附近，容易沾到雨水，導致傳感器內部進水，引起內部線路短路。

2）插銷鎖鎖閉不到位

插銷鎖機構運動過程中，桿系中的零組件產生相對運動，長期使用或潤滑不當情況下會在關節交點位置產生磨損，導致各交點配合處的間隙增大，當輸入端的手柄運動結束時末端的插銷無法運動至鎖定位置。

3）助力彈簧失效

助力彈簧為插銷鎖機構提供預緊力，確保插銷處于鎖定狀態，原材料質量、制造方法、工作條件等因素都會引起彈簧疲勞失效。

2.2 建立故障樹

故障樹分析是一種“自上而下”的失效分析法，這種方法從最不希望發生的事例如失效或故障入手，確定故障可能發生的所有方式。

前服務門發生微動開關系統誤示艙門關閉鎖定的原因包括：插銷鎖機構鎖閉不到位、助力彈簧失效、微動開關本身故障。

插銷鎖機構鎖閉不到位或助力彈簧失效，引起插銷鎖機構失效，同時耦合微動開關系統發生故障，此時將導致前服務門微動開關系統誤示艙門關閉鎖定故障發生。建立故障樹如圖2所示。

3 結論

在艙門微動開關系統工作原理的基礎上，開展艙門微動開關所監視的運動機構的運動特性分析，得到插銷鎖鎖定不到位的概率和助力彈簧失效的概率，結合微動開關自身的失效率得到艙門微動開關系統發生誤示的概率。通過分析計算可知，該艙門微動開關系統發生誤示的概率是微小的，滿足CCAR 25.783艙門（e）中規定的安全性要求。

參考文獻

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