1、引言
故障樹分析是開展可靠性、安全性工作的一個重要手段。利用故障樹可定性、定量分析系統(tǒng)的可靠性、安全性，指導設計人員有針對性改進產(chǎn)品的設計方案。例如分析系統(tǒng)、設備的失效概率是否滿足設計要求，判斷薄弱環(huán)節(jié)等。對于復雜系統(tǒng)系統(tǒng)/產(chǎn)品，構(gòu)建其故障樹模型是一項非常龐大、復雜的工作。一般情況下，對于復雜系統(tǒng)/產(chǎn)品來說，要計算其發(fā)生概率、最小割集等，依靠手工計算是不太現(xiàn)實的，需要借助計算機輔助計算。目前國內(nèi)外相關企業(yè)都研制了故障樹分析工具。 為驗證不同故障樹工具的有效性，選擇國外R公司的FTA模塊，國內(nèi)研制的PosVim軟件的FTA模塊進行對比驗證。驗證的案例使用渦扇噴氣支線客機的反推力裝置。主要從故障樹建模、分析結(jié)果、計算速度等方面進行對比。
2、反推力裝置簡介
渦扇噴氣支線客機的反推力裝置安裝在CF34-10A發(fā)動機上，該發(fā)動機為GE公司生產(chǎn)的雙轉(zhuǎn)子高涵道比分開排氣的渦輪風扇發(fā)動機，兩臺發(fā)動機呈尾吊式布局，分別安裝在飛機后機身兩側(cè)，反推力裝置作為發(fā)動機短艙結(jié)構(gòu)的一部分，安裝在發(fā)動機短艙后部。當飛機起飛或空中飛行時，反推力裝置關閉，反推罩處于收起位置，反推力裝置形成發(fā)動機風扇氣流的噴口，發(fā)動機產(chǎn)生正向推力；當飛機著陸時，反推力裝置打開，反推罩往后移動，堵住發(fā)動機風扇氣流噴口，引導發(fā)動機風扇氣流通過反推力格柵向前排出，產(chǎn)生反向推力，給飛機減速，縮短滑跑距離。反推力裝置結(jié)構(gòu)由反推力固定部分和反推力運動部分組成。反推力固定部分包括反推力扭矩盒、導氣格柵、懸掛梁和鎖扣梁（含運動滑軌）等部分；反推力運動部分為反推力平動整流罩，平動整流罩包含上反推罩和下反推罩兩部分，上下反推罩兩端分別鉸接于懸掛梁和鎖扣梁的運動滑軌中，并通過兩個鎖扣將上下反推罩鎖定在一起。
反推力控制與作動系統(tǒng)安裝在反推力扭矩盒上，包含4個液壓作動筒，作動筒的運動端連接在平動整流罩上，其中兩個作動筒連接在上反推罩上，另兩個作動筒連接在下反推罩上，由4個液壓作動筒共同推動平動整流罩沿滑軌運動，4個液壓作動筒由1套柔性同步軸（共3根）串聯(lián)，使4個液壓作動筒運動同步，柔性同步軸兩端安裝有2個人工驅(qū)動裝置，用于手動展開反推力裝置。4個液壓作動筒上有兩個安裝有作動筒鎖（包含指示開關），另外兩個安裝有位置反饋傳感器，4個液壓作動筒由發(fā)動機全權數(shù)字控制器（FADEC）通過1個液壓隔離控制閥組件（ICV）、1個方向控制閥組件（DCV）控制。反推力裝置滑軌末端安裝有1個反推罩鎖（反推罩閥），該反推罩鎖用于鎖定整個反推力平動整流罩，該反推罩鎖由發(fā)動機接口控制裝置（EICU）控制。數(shù)據(jù)來源【1】
為對比分析國外R公司的FTA模塊和國產(chǎn)PosVim軟件的故障樹分析計算功能、性能，現(xiàn)以該渦扇噴氣支線客機的反推力裝置為對象，進行故障樹分析功能、性能的比較。
3、故障樹建模對比
3.1、反推力裝置的故障樹模型及底事件
根據(jù)反推力裝置的初步分析，確定以反推力裝置非指令打開作為頂事件，建立其故障樹模型。故障樹模型部分結(jié)構(gòu)如下圖所示。
3.2、PosVim軟件創(chuàng)建的反推力裝置故障樹
根據(jù)上述反推力裝置的故障樹模型及底事件基本信息，使用PosVim的故障樹分析工具創(chuàng)建故障樹模型。所創(chuàng)建的故障樹模型如下圖。
3.3、R公司FTA軟件創(chuàng)建的反推力裝置故障樹
下圖為使用R公司的FTA軟件創(chuàng)建的故障樹，限于篇幅，僅給出第一層的故障樹。
3.4、故障樹建模比較
需要說明的是，由于R公司的FTA軟件和國內(nèi)PosVim軟件的FTA故障樹工具的功能點較多，這里的比較僅對進行本次驗證對象——反推力裝置的故障樹創(chuàng)建涉及的功能進行對比，未進行兩個軟件的全部功能對比。
4、分析結(jié)果對比
分別對這兩個軟件的FTA計算結(jié)果、精度、速度等進行了比較。比較結(jié)果如下圖所示。
5、總述
本此驗證所選擇的對象為反推力裝置，其故障樹復雜度屬于中等復雜度的故障樹。分別使用R軟件的FTA模塊、PosVim的FTA模塊，建立其故障樹模型，并進行頂事件、最小割集計算。通過對比：
（1）建立該反推力裝置的故障樹模型是最為關鍵的工作，總體上兩個軟件建立故障樹模型的功能效率接近。相比而言，PosVim采用拖拽、子樹復制粘貼、批量設置的方式建立故障樹效率更高一些。
（2）從分析計算結(jié)果來看，兩個軟件的分析結(jié)果基本一致，包括頂事件發(fā)生概率、割集計算等基本一致。沒有太大的差別。主要差別在R軟件計算主要是5階內(nèi)割集計算，PosVim可進行任意階的割集計算。需要注意的是，隨著階數(shù)越大，計算時間需要越長。一般工程上5階割集可滿足需求，除了特殊工程應用外。
通過上述對比，可看出PosVim軟件的故障樹建模、計算結(jié)果精度與國外R公司FTA軟件等基本一致。