高飛　劉俊學(xué)　安德宇

摘 要：簡(jiǎn)要介紹故障樹分析方法，分析某機(jī)載導(dǎo)彈電源組件在點(diǎn)火控制功能中的危險(xiǎn)因素，繪制點(diǎn)火控制功能框圖，以電源組件意外輸出點(diǎn)火信號(hào)為頂事件，建立故障樹模型，求出相應(yīng)的最小割集，得到某機(jī)載導(dǎo)彈電源組件意外輸出點(diǎn)火信號(hào)的原因或原因組合，并進(jìn)行了重要度定性分析，對(duì)提高點(diǎn)火控制功能的安全性，提出了可行性建議，為后續(xù)空空導(dǎo)彈的安全性設(shè)計(jì)提供了理論依據(jù)。

關(guān)鍵詞：機(jī)載導(dǎo)彈；電源組件；點(diǎn)火控制；故障樹

1 概述

電源組件是機(jī)載導(dǎo)彈的重要組成部分，為導(dǎo)彈提供工作所需的電源，并完成相應(yīng)的電源輸出狀態(tài)檢測(cè)、彈架電源轉(zhuǎn)換等功能，是導(dǎo)彈能夠正常工作的保障。隨著導(dǎo)彈的不斷發(fā)展及相關(guān)國(guó)軍標(biāo)對(duì)接口和安全性的要求，對(duì)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(dān)電池點(diǎn)火控制、發(fā)動(dòng)機(jī)點(diǎn)火控制和機(jī)載電源品質(zhì)處理等功能[1]、[2]。其中，發(fā)動(dòng)機(jī)點(diǎn)火控制功能對(duì)導(dǎo)彈的安全性影響非常大，一旦發(fā)生發(fā)動(dòng)機(jī)意外點(diǎn)火事故，會(huì)造成載機(jī)和人員的重大傷害，后果不堪設(shè)想。

本文旨在采用故障樹分析法（Fault Tree Analysis，簡(jiǎn)稱FTA）對(duì)某機(jī)載導(dǎo)彈電源組件點(diǎn)火控制功能的安全性進(jìn)行分析，以電源組件意外輸出點(diǎn)火信號(hào)為頂事件，建立故障樹模型，確定造成電源組件意外輸出點(diǎn)火信號(hào)頂事件的所有底事件和最小割集，得到某機(jī)載導(dǎo)彈電源組件意外輸出點(diǎn)火信號(hào)的原因或原因組合，并進(jìn)行重要度定性分析，為后續(xù)型號(hào)導(dǎo)彈電源組件安全性設(shè)計(jì)提供參考。

2 故障樹分析法

故障樹分析是通過對(duì)可能造成產(chǎn)品故障的硬件、軟件、環(huán)境等因素進(jìn)行分析，找出故障原因的各種可能組合方式和其發(fā)生概率的一種分析技術(shù)。它具有很好的靈活性，可以根據(jù)圖形演繹的方法清晰地分析出系統(tǒng)的各種故障狀態(tài)，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(shí)候，故障樹模型以系統(tǒng)最不希望的事件為頂事件，以可能引發(fā)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(duì)象事件，一般情況下，我們將頻繁發(fā)生的故障或比較危險(xiǎn)的事件作為頂事件。b.分析頂事件，分析與頂事件有關(guān)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(xù)分解，就把它作為下一級(jí)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(chǎn)品設(shè)計(jì)階段，故障樹分析可幫助判明潛在的系統(tǒng)故障模式和災(zāi)難性危險(xiǎn)因素，發(fā)現(xiàn)可靠性和安全性薄弱環(huán)節(jié)，以便改進(jìn)設(shè)計(jì)。在生產(chǎn)、使用階段，故障樹分析可幫助故障診斷，改進(jìn)使用維修方案。故障樹分析也是事故調(diào)查的一種有效手段。

3 電源組件點(diǎn)火控制故障樹模型的建立

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

機(jī)載導(dǎo)彈系統(tǒng)結(jié)構(gòu)復(fù)雜，本文建立故障樹的基本假設(shè)為，不考慮電磁環(huán)境，不考慮接線及接插件故障，各單元按照預(yù)定功能可靠作用。

在全面了解某機(jī)載導(dǎo)彈電源組件工作原理的基礎(chǔ)上對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行結(jié)構(gòu)分解，根據(jù)電源組件點(diǎn)火邏輯時(shí)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(guān)系，建立電源組件輸出點(diǎn)火控制信號(hào)功能框圖，如圖1所示。

根據(jù)圖1，依據(jù)邏輯關(guān)系，各層級(jí)按照自身故障滿足輸出條件和由于下級(jí)原因滿足輸出條件，逐級(jí)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(dǎo)致頂事件發(fā)生的最小割集。根據(jù)上述建立的故障樹，暫不考慮時(shí)序邏輯關(guān)系，采用下行法（Fussell法）求故障樹最小割集：

根據(jù)以上分析可知：

（1）電源組件防止發(fā)動(dòng)機(jī)意外點(diǎn)火事件發(fā)生的設(shè)計(jì)余度為2。

（2）故障樹分析得出的3個(gè)最小割集中，兩個(gè)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(fā)生。

（3）在X6（電源2）存在條件下，X8（控制開關(guān)2故障）會(huì)導(dǎo)致頂事件發(fā)生，因此控制開關(guān)2的故障對(duì)頂事件影響較大，需進(jìn)行嚴(yán)格控制，并對(duì)其狀態(tài)進(jìn)行有效測(cè)試，以減小故障概率。

4 結(jié)束語(yǔ)

故障樹分析可根據(jù)各層事件（頂事件、中間事件、底事件）之間的內(nèi)在關(guān)聯(lián)，通過與、或、非等邏輯運(yùn)算關(guān)系關(guān)聯(lián)各層事件，繪制出樹狀的網(wǎng)絡(luò)圖，即構(gòu)建故障樹模型。利用故障樹模型，分步演繹，找到所對(duì)應(yīng)的系統(tǒng)的最底層故障。通過對(duì)系統(tǒng)作定性分析或定量分析，有條理地表達(dá)出系統(tǒng)在實(shí)際應(yīng)用的過程中各個(gè)中間事件的互相影響[4]，找出造成系統(tǒng)故障的各種硬件、軟件、環(huán)境和人為等方面因素。

本文采用故障樹分析法，對(duì)某機(jī)載導(dǎo)彈電源組件中發(fā)動(dòng)機(jī)點(diǎn)火控制功能進(jìn)行分析，以電源組件意外輸出點(diǎn)火信號(hào)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(fā)動(dòng)機(jī)意外點(diǎn)火事件發(fā)生的設(shè)計(jì)余度為2，比較安全；電源2因素在2個(gè)割集中均存在，因此，監(jiān)測(cè)或控制電源輸出，可以有效防止故障發(fā)生；在電源2輸出正常的情況下，控制開關(guān)2故障會(huì)直接導(dǎo)致故障發(fā)生，加強(qiáng)對(duì)控制開關(guān)2的質(zhì)量控制和狀態(tài)監(jiān)測(cè)，可有效減小故障發(fā)生的概率。

參考文獻(xiàn)

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

[2]張春曉，劉仕偉.導(dǎo)彈電源組件設(shè)計(jì)及發(fā)展趨勢(shì)[J].電源技術(shù)，2010（7）：746-747.

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[4]曹明，劉亞斌.故障樹分析法在某型號(hào)導(dǎo)引頭故障診斷中的應(yīng)用[J].電子設(shè)計(jì)工程，2016，24（11）：118-119.

作者簡(jiǎn)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(shù)。