航空装备可靠性增长评估技术研究

段飞飞，王田宇

（国营长虹机械厂，广西 桂林 541003）

0 引言

航空装备的实际可靠性水平与使用维护及延寿修理和综合保障密不可分，可靠性增长评估作为一项复杂的系统工程，已成为提高和保证航空装备可靠性的核心技术，进行可靠性增长评估技术研究，获得可靠性增长率和寿命，跟踪与控制技术状态不断变化的可靠性增长过程，能够从根本上提高和保证可靠性符合系统工程的思想，是达到可靠性目标要求的必要途径[1-2]。

李根成[3]等运用AMSAA模型跟踪了导弹战斗部任务可靠性增长过程，获得了可靠度点估计值；代进进[4]等基于AMSAA模型对现役装备可靠性进行动态的预测，获得了平均故障间隔时间（MTBF）；韩庆田[5]等在定时截尾和定数截尾情况下，基于AMSAA模型评估了发动机的可靠性增长指标，获得了给定任务时间下的可靠度；张立民[6]等基于AMSAA模型预测了弹上电子设备可靠性增长规律，获得了平均寿命；郭建英[7]等基于Weibull过程理论和AMSAA模型控制风力发电机可靠性增长，获得了未来故障发生时间；李大伟[8]等利用AMSAA模型来评估某型装备可靠性增长，获得了可靠度无偏估计值。

本文应用变动统计学的原理建立AMSAA模型，以跟踪与控制其技术状态不断变化的航空装备可靠性增长过程，消除薄弱环节，获得可靠性增长率、MTBF点估计、置信下限和置信上限，跟踪并控制可靠性增长过程，及时地评定在变动中任一时刻的可靠性状态，提供可靠性增长评估的概率统计分析方法和程序。

1 可靠性增长模型

可靠性增长评估技术的核心是可靠性增长模型，它是一个能够用来分析和控制一段时间内产品可靠性变化的分析工具，通常有杜安（Duane）模型和AMSAA模型。Duane模型没有考虑故障数的随机特性，AMSAA模型对Duane模型作出了概率解释，既可以用于以连续尺度度量其可靠性的产品，也可以用于高可靠性、长寿命、一次性使用的产品[9-10]。故本文采用AMSAA作为航空装备可靠性增长模型。

设航空装备可靠性增长试验从时刻0开始进行，将观察到的故障时刻{ti}从小到大进行排列：t1＜t2＜…＜tn＜T（通常t1＞0），令：

当非齐次Poisson过程（N（t），t≥0）的强度函数λ（t）=abtb-1时，则称此非齐次Poisson过程为AMSAA模型，或者说故障发生时刻t1＜t2＜…＜tn＜T符合AMSAA模型。

2 可靠性增长评估

2.1 增长趋势检验

增长趋势检验是统计假设检验，对航空装备在试验中可靠性增长趋势有没有显著变化而作出的概率判定。将观察到的累积试验时间tj从小到大依次排列，采用Laplace检验法，计算Laplace检验统计量μ[11]值，如式（4）所示。

根据给定的显著性水平α，可查得趋势统计量的临界值μ0，当μ≤μ0时，以显著性水平α表明有明显的可靠性增长趋势；当μ≥μ0时，以显著性水平α表明有明显的可靠性降低趋势；当-μ0＜μ＜μ0时，以显著性水平α表明没有明显的可靠性变化趋势。

2.2 增长形状参数b和尺度参数a的极大似然估计

设航空装备强度函数λ（s，θ）是s的连续函数，t是任意的随机停止时间，则对应于时刻t以前的故障数据t1＜t2＜…＜tn＜T，参数θ的似然函数如式（5）所示。

2.3 拟合优度检验

2.4 MTBF估计

MTBF的置信上限值为：

3 实例分析

以某航空装备为例，在可靠性增长试验中共发生了6次故障，依次发生时刻为98、216、389、867、1 612、2 694 h，试验于3 268 h截尾，评估该阶段此航空装备的实际可靠性水平。

a）增长趋势检验

根据式 （4） 可得Laplace检验统计量μ=-1.714，取显著性水平α=0.10，μ0=1.645，由于μ≤-μ0，故航空装备可靠性有明显的增长趋势。

b）参数估计

根据式（7）-（8）可得形状增长参数b和尺度参数a的极大似然估计值为：

可知航空装备可靠性处于正增长，增长率为0.433。

4 结束语

一直以来，可靠性增长评估以其理论的严谨性、工程应用的有效性成为保证现代航空装备投入作战训练后实现固有可靠性增长的重要途径。本文应用变动统计学的原理建立AMSAA模型进行航空装备可靠性增长评估技术研究，获得可靠性增长率、MTBF的点估计、置信下限和置信上限，分析可靠性在变动中的增长规律，解决如何跟踪和控制技术状态不断变化的航空装备可靠性增长过程的问题，对使用维护及综合保障具有重要的指导意义。