一种无人机fmeca分析方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及无人机可靠性分析技术领域，涉及一种无人机FMECA分析方法。
【背景技术】
[0002] 故障模式影响及危害性分析（FMECA，Failure Mode Effects and Criticality Analysis)是分析产品所有可能的故障模式及其可能产生的影响，并按每个故障模式产生 影响的严重程度及其发生概率予以分类的一种归纳分析方法，是属于单因素的分析方法。
[0003] FMECA的根本目的是从不同角度发现产品的各种缺陷与薄弱环节，并采取有效的 改进和补偿措施以提高可靠性水平。进一步，需要在改进后再进行FMECA分析，而目前的改 进后再分析技术往往分析精度较低。
【发明内容】
[0004] 本发明的目的在于提供一种无人机FMECA分析方法，能够解决目前的无人机 FMECA分析方法分析精度低的问题。
[0005] 本发明的技术方案是：
[0006] 一种无人机FMECA分析方法，包括如下步骤：
[0007] 步骤一，根据无人机的结构，将所述无人机自上而下进行约定层次划分，其中，独 立的功能单元为一个约定层次，最低约定层次为最小的功能单元；
[0008] 步骤二，对最低约定层次上的每个功能单元进行FMECA分析，获得所述最低约定 层次上的每个功能单元的故障模式、自身故障影响、上一层次故障影响、故障模式频数比、 故障率、故障影响概率以及严酷度等级；
[0009] 步骤三，根据最低约定层次上的每个功能单元的FMECA分析结果，逐级对其他约 定层次进行FMECA分析，获得其他约定层次上全部功能单元的故障模式、自身故障影响、上 一层次故障影响、故障模式频数比、故障率、故障影响概率以及严酷度等级；
[0010] 除所述最低约定层次以外的某一预定约定层次中，某一预定功能单元发生预定故 障模式时的所述故障模式频数比Ct根据如下公式（1)得到：
[0012] λ代表所述预定功能单元的发生所述预定故障模式产品的故障概率；
[0013] λ m根据如下公式⑵得到：
[0014] λ m = a m X λ X β......(2)，
[0015] α m为下一约定层次中，与所述预定功能单元相关的功能单元的故障模式频数比； β为故障影响概率，代表底层故障模式发生时，其上一层次故障模式发生的概率；
[0016] 步骤四，根据所有约定层次上的全部功能单元的FMECA分析结果，得到每个约定 层次的成品致命故障概率S*以及任务可靠度R，完成所述无人机FMECA初步分析；
[0017] 步骤五，对完成FMECA初步分析的所述无人机进行预定改进，对改进后的所述无 人机重新进行步骤一到步骤三的FMECA分析，再根据分析结果得到改进后的每个约定层次 的成品致命故障概率S*以及任务可靠度R，完成所述无人机FMECA再分析。
[0018] 可选地，在所述步骤一中，约定层次自上而下包括初始约定层次、中间约定层次以 及所述最低约定层次。
[0019] 可选地，在所述无人机FMECA初步分析中，所述故障影响概率β等于1。
[0020] 可选地，在所述步骤五中，所述预定改进为增加余度的改进，所述增加余度的改进 又包括热备份和冷备份；
[0021] 当处于热备份改进时，包括：
[0022] 在改进前的功能单元的故障模式基础上增加 N通道故障模式，改进前的故障模式 变为单通道故障，则改进后的功能单元的故障概率λ增加为N倍，故障影响概率β值根据 如下公式（3)得到，且其他值不变：
[0024] N表不增加的通道故障模式数量，I-R表不一个通道故障概率；
[0025] 当处于冷备份改进时：
[0026] 增加 N通道故障模式，将原有故障模式变为单通道故障，原有模块的故障率增加 为N倍，其他值不变。
[0027] 可选地，在所述步骤四和步骤五中，任务可靠度R通过如下公式（4)得到：
[0028] R = e λ5Μ......(5)，
[0029] t表示预定的工作时间。
[0030] 本发明的有益效果：
[0031] 本发明提供的无人机FMECA分析方法，除了最低约定层次的故障模式频数比α 需要给出外，其他约定层次的α值均可以计算给出，保证了数据在不同约定层次之间能够 进行有效的传递，使无人机FMECA分析规范化，减少分析人员带来的随意性，降低分析的难 度，大规模减少分析人员工作量，便于各类分析人员数据传递和分层管理；另外，在确定故 障模式频数比α时加入了故障影响概率β，能够提高改进后再分析技术的分析精度。
【附图说明】
[0032] 图1是本发明无人机FMECA分析方法中约定层次划分示意图。
【具体实施方式】
[0033] 这里将详细地对示例性实施例进行说明，其示例表示在附图中。下面的描述涉及 附图时，除非另有表示，不同附图中的相同数字表示相同或相似的要素。
[0034] 如图1所示，本发明的一种无人机FMECA分析方法，能够基于Reliability Workbench平台进行，包括如下步骤：
[0035] 步骤一，根据无人机的结构，将无人机自上而下进行约定层次划分，其中，约定层 次的划分应包含全机所有的产品，独立的功能单元为一个约定层次，最低约定层次为最小 的功能单元。
[0036] 特别如图1所示，在本实施例中，无人机约定层次自上而下分别为初始约定层次、 中间约定层次以及最低约定层次。初始约定层次是分析无人机本身，中间约定层次中的功 能单元包括任务系统、飞机管路系统、动力装置系统、伺服作动分系统以及飞行传感器系统 等等；最低约定层次中的功能单元包括发射模块、接收模块、电源模块以及处理器模块。
[0037] 步骤二，对最低约定层次上的每个功能单元进行FMECA分析，获得最低约定层次 上的每个功能单元的故障模式、自身故障影响、上一层次故障影响、故障模式频数比、故障 率、故障影响概率以及严酷度等级。
[0038] 可以参照现行有效的标准GJB/Z1391-2006《故障模式、影响及危害性分析指南》给 出了分析基本步骤及注意事项进行FMECA分析，具体分析步骤不再赘述。其中，对于最低约 定层次，故障模式可以参考GJB/Z 1391-2006中规定的典型故障模式；对于中间约定层次， 需严格定义故障判据，有判定阈值的要定量化，如参数漂移、输出误差等需要给出具体的判 据值；对于初始约定层次，故障模式应与严酷度等级定义相一致。
[0039] 步骤三，根据最低约定层次上的每个功能单元的FMECA分析结果，逐级对其他约 定层次进行FMECA分析，获得其他约定层次上全部功能单元的故障模式、自身故障影响、上 一层次故障影响、故障模式频数比、故障率、故障影响概率以及严酷度等级。
[0040] 进行FMECA分析时，下一层约定层次的故障影响（自身故障影响）是相应上一层 的故障模式，因此，除了最低约定层次的故障模式频数比α需要给出外，其他约定层次的 α值均可以计算给出，这样就保证了数据的传递性。即除最低约定层次以外的某一预定约 定层次中，某一预定功能单元发生预定故障模式时的故障模式频数比α根据如下公式（1) 得到：
[0042] λ代表预定功能单元的发生预定故障模式产品的故障概率；
[0043] λ m根据如下公式⑵得到：
[0044] ληι = αηιΧλΧβ......⑵，
[0045] a m为下一约定层次中，与预定功能单元相关的功能单元的故障模式频数比；β 为故障影响概率，代表底层故障模式发生时，其上一层次故障模式发生的概率。其中，无人 机FMECA初步分析中，取故障影响概率β等于1。
[0046] 步骤四，根据所有约定层次上的全部功能单元的FMECA分析结果，得到每个约定 层次的成品致命故障概率S*以及任务可靠度R，完成无人机FMECA初步分析。
[0047] 其中，成品致命故障概率S*等于相应约定层次中相应故障模式的最大故障模式 频数比与最小故障模式频数比之和；任务可靠度R通过如下公式（4)得到：
[0048] R = e λ5Μ.....