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基于改进STPA-DEMATEL的智能航电系统致因要素分析

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系统工程与电子技术 2024年第6期46卷 2023-2033页

作者：刘嘉琛董磊陈曦梁博尧王鹏中国民航大学民航航空器适航审定技术重点实验室天津300300 中国民航大学安全科学与工程学院天津300300 中国民航大学科技创新研究院天津300300

针对智能航电系统在非线性耦合运行场景下产生的预期功能安全(safety of the intended functionality,SOTIF)问题,提出一种将系统理论过程分析(systematic theory process analysis,STPA)与决策试验与评价实验法(decision-making trial and evaluation laboratory,DEMATEL)相结合的致因分析框架。首先,在定义系统级危险的基础上构建安全控制结构,识别其不安全控制行为并提取与智能化缺陷相关的STPA致因要素。接下来,引入毕达哥拉斯模糊加权平均算子和闵可夫斯基距离对传统DEMATEL方法进行优化,专家根据控制反馈回路对致因要素进行评价并计算其中心度与原因度。最后,分析STPA致因要素与SOTIF致因属性之间的映射关系,给出关键致因要素的风险减缓措施。以单一飞行员驾驶(single-pilot operation,SPO)模式下的虚拟驾驶员助理系统为例说明了所提方法的可行性与有效性。研究结果表明,改进的STPA-DEMATEL方法可以有效识别关键致因要素,且能够克服专家评价的模糊性与不确定性,为智能航电系统的安全性设计提供了参考依据。

关键词：智能航电系统单一飞行员驾驶系统理论过程分析决策试验与评价实验法毕达哥拉斯模糊理论致因分析

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机载时间敏感网络链路安全关键度均衡调度方法

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航空学报 2024年第6期45卷 309-322页

作者：赵长啸戴骏董方正李道俊中国民航大学安全科学与工程学院天津300300 民航航空器适航审定技术重点实验室天津300300

针对机载时间敏感网络中多数据混传可能导致的风险汇集问题,综合考虑机载网络中数据传输的的实时性与安全性需求,提出了一种链路安全关键度均衡的调度方法。基于专家评价与熵权法完成系统任务安全关键度量化,通过任务映射表征链路安全... 详细信息

针对机载时间敏感网络中多数据混传可能导致的风险汇集问题,综合考虑机载网络中数据传输的的实时性与安全性需求,提出了一种链路安全关键度均衡的调度方法。基于专家评价与熵权法完成系统任务安全关键度量化,通过任务映射表征链路安全关键度,构建机载TSN链路安全关键度均衡的调度模型;基于配合约束规划的方法构建了链路安全关键度均衡调度方法(LSCB),LSCB调度方法对链路安全关键度的均衡作用与LB方法和SP方法相比,在任务数为50的场景中分别提升了7.1%和25%,在任务数为100的场景中分别提升了17%和18%。研究结果表明LSCB在保证任务传输延迟上界的基础上,可有效缓解风险汇集。

关键词：航空电子机载网络时间敏感网络任务调度分布式综合化航电系统适航

基于STPA的飞机交流系统供电转换安全性分析方法研究

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航空工程进展 2024年第2期15卷 108-116页

作者：田毅陈杰辉袁海宵马世耀中国民航大学安全科学与工程学院天津300300 中国民航大学中欧航空工程师学院天津300300 天津市航空装备安全性与适航技术创新中心天津300300 上海飞机设计研究院电气集成部上海201210

飞机交流发电系统是整机的主要电力来源,应对其进行完善的安全性分析。传统安全性分析方法对系统组件间非线性交互引起的安全问题关注较少,当研制型号支持数据不足时,存在分析遗漏风险。根据典型交流发电系统供电转换过程基本特点,基于S... 详细信息

飞机交流发电系统是整机的主要电力来源,应对其进行完善的安全性分析。传统安全性分析方法对系统组件间非线性交互引起的安全问题关注较少,当研制型号支持数据不足时,存在分析遗漏风险。根据典型交流发电系统供电转换过程基本特点,基于STPA方法构建安全控制结构图,识别不安全控制行为(UCA),引入相似系统的失效模式及影响分析(FMEA)结果,分析UCA致因因素和致因场景,使用时间自动机理论的形式化工具进行系统建模与验证;通过专家评判及事故对比来验证该方法的正确性。结果表明:在传统分析方法的基础上引入STPA方法,能够有效识别出不安全控制行为和事故发生的原因,该方法可以作为传统方法的有效补充。

关键词：飞机交流发电系统 STPA UCA 时间自动机理论

二元共载系统退化相关的两阶段退化模型及可靠性分析

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航空学报 2024年第7期45卷 186-202页

作者：张帆程伯晗王鹏董磊中国民航大学民航航空器适航审定技术重点实验室天津300300 中国民航大学科技创新研究院天津300300 中国民航大学安全科学与工程学院天津300300

针对复杂机载系统中二元共载组件退化受退化进程相互作用与负载分担影响的问题,提出了一种考虑退化速率相互作用的两阶段退化模型。首先,研究基于退化速率相互作用的双组件退化依赖性表征方法,建立不考虑负载分担影响的双组件退化相关... 详细信息

针对复杂机载系统中二元共载组件退化受退化进程相互作用与负载分担影响的问题,提出了一种考虑退化速率相互作用的两阶段退化模型。首先,研究基于退化速率相互作用的双组件退化依赖性表征方法,建立不考虑负载分担影响的双组件退化相关性模型。其次,考虑负载分担对退化速率的影响,以某一组件失效为变点,将系统退化进程分为2个阶段,构建考虑负载分担影响的双组件退化相关性模型。模型的参数采用极大似然估计法进行估计,并构建系统的可靠性模型与剩余寿命模型。最后,以一航空部件为例进行二元退化相关的共载系统可靠性计算,所提方法为复杂系统二元共载组件退化失效的可靠性分析问题提供支持。

关键词：退化相关性负载分担可靠性分析蒙特卡洛剩余寿命

基于证据理论和区间分析的eVTOL热失控安全性分析

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西北工业大学学报 2024年第3期42卷 558-566页

作者：王鹏王晓聪肖女娥李勃阳中国民航大学民航航空器适航审定技术重点实验室天津300300 中国民航大学科技创新研究院天津300300 中国民航大学中欧航空工程师学院天津300300

为保证eVTOL的安全性,需要对锂电池的热失控问题进行安全性分析。针对锂电池热失控失效数据不足这一问题,提出一种基于证据理论和区间分析的安全性评估方法:对系统进行故障树建模;针对故障树分析中存在的底事件失效率不精确的问题,使用... 详细信息

为保证eVTOL的安全性,需要对锂电池的热失控问题进行安全性分析。针对锂电池热失控失效数据不足这一问题,提出一种基于证据理论和区间分析的安全性评估方法:对系统进行故障树建模;针对故障树分析中存在的底事件失效率不精确的问题,使用证据理论计算底事件失效概率区间,并结合区间理论对故障树顶事件进行计算;通过重要度分析,找出对顶事件影响最大的底事件。利用所提方法,对eVTOL电池热失控进行安全性分析并计算各底事件的重要度,从而为降低系统失效概率、提升系统安全性水平提供依据。

关键词：安全性证据理论区间分析热失控

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基于扩展现实的航空噪声数据模拟系统开发

科技创新与应用 2024年第15期14卷 9-12页

作者：张青蒋思毅闫国华杨晓军中国民航大学航空工程学院天津300300 天津市航空装备安全性与适航技术创新中心天津300300 中国民航大学工程技术训练中心天津300300 中国民航大学科技创新研究院天津300300

该文是基于扩展现实技术提出的各种机型在静态和起飞状态的噪声数据模拟系统。即在虚拟场景中实现各种机型的静态试车和起飞程序,同时使用实际机型的噪声记录作为噪声源,并使用头戴显示器以双声通道实现可听化,呈现出噪声数据的可听化... 详细信息

该文是基于扩展现实技术提出的各种机型在静态和起飞状态的噪声数据模拟系统。即在虚拟场景中实现各种机型的静态试车和起飞程序,同时使用实际机型的噪声记录作为噪声源,并使用头戴显示器以双声通道实现可听化,呈现出噪声数据的可听化和在虚拟环境中的可视化。系统将使用经验公式处理数据,合成起飞状态的噪声,协助噪声适航审定程序进程更有效的进行,有利于相关部门根据对环境保护的要求,制定出航空噪声的适航规章和控制标准。

关键词：扩展现实噪声数据双耳通道可听化可视化

电动飞机电推进用永磁同步电机无传感器控制技术综述

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电机与控制应用 2024年第1期51卷 60-76页

作者：米彦青袁兵邹成智天津内燃机研究所天津300072 中国民航大学电子信息与自动化学院天津300300 天津市航空装备安全性与适航技术创新中心天津300300

随着绿色航空的发展和新能源技术的不断进步,电动飞机也得到了快速发展。作为电动飞机的核心,电推进系统也受到越来越多的关注。永磁同步电机(PMSM)凭借其功率密度大、效率高等优势成为电动飞机电推进系统的理想解决方案。由于不依赖位... 详细信息

随着绿色航空的发展和新能源技术的不断进步,电动飞机也得到了快速发展。作为电动飞机的核心,电推进系统也受到越来越多的关注。永磁同步电机(PMSM)凭借其功率密度大、效率高等优势成为电动飞机电推进系统的理想解决方案。由于不依赖位置传感器,永磁同步电机无传感器控制技术能够更好地满足电动飞机对高空复杂环境下高可靠性的要求。首先,对当前电动飞机推进用永磁同步电机无位置传感器控制的主要方法进行了总结和比较。其次,针对转子起始位置检测、低速起动以及中高速运行中的关键技术和难点进行了分析。最后,对目前研究中存在的问题进行了归纳,并对未来的发展进行了展望。

关键词：电动飞机电推进永磁同步电机(PMSM) 无传感器控制

不同环境下激光抛光（FeCoNi）AlTi高熵合金表面粗糙度分析

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铜业工程 2024年

作者：李鹏飞毛永明王雨航张志强李亮亮徐昊孔德海中国民航大学天津市航空装备安全性与适航技术创新中心江苏大学机械工程沈阳飞机工业(集团)有限公司创新研究院

为研究不同环境下激光抛光对（FeCoNi）86Al7Ti7高熵合金表面粗糙度的影响，通过调整激光功率、扫描速度等参量，分析激光抛光后的三维形貌与表面质量。结果表明，在空气中进行激光抛光，激光扫描速度分别控制为v=500 mm/s, v=750 mm/s,... 详细信息

为研究不同环境下激光抛光对（FeCoNi）86Al7Ti7高熵合金表面粗糙度的影响，通过调整激光功率、扫描速度等参量，分析激光抛光后的三维形貌与表面质量。结果表明，在空气中进行激光抛光，激光扫描速度分别控制为v=500 mm/s, v=750 mm/s, v=1000 mm/s的情况下，当激光功率P=24%时得到的样件表面粗糙度值最低；激光扫描速度分别控制为v=1250 mm/s, v=1500 mm/s的情况下，当激光功率P=40%时得到的样件表面粗糙度值最低；激光功率分别为P=20%, P=24%, P=28%的情况下，当激光扫描速度v=750 mm/s时得到的样件表面粗糙度值最低；激光功率分别为P=32%, P=36%, P=40%的情况下，当激光扫描速度v=1250 mm/s时得到的样件表面粗糙度值最低。激光功率为P=20%，激光扫描速度v=500 mm/s时，对比3种不同实验环境下的抛光效果发现，水下激光抛光表面粗糙度值最低，其次是水下超声波激光抛光，最后是空气中激光抛光。激光扫描速度v=500 mm/s时，随着激光功率的增加，水下激光抛光和水下超声波辅助激光抛光的表面粗糙度值先减小后增大。样件表面粗糙度值与激光功率或激光扫描速度紧密相关。水对激光抛光后材料表面质量的提升效果明显，超声振动也起到了一定的辅助作用。

关键词：高熵合金激光抛光激光参数实验环境表面粗糙度

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航空餐车-织物袋组合装置的抗爆特性研究

工程爆破 2024年第2期30卷 140-151页

作者：解江孙千礼蒋逸伦傅博宇潘汉源冯振宇中国民航大学科技创新研究院天津300300 中国民航大学中欧航空工程师学院天津300300 民航航空器适航审定技术重点实验室天津300300 中国民航大学安全科学与工程学院天津300300

为了提高民机客舱安保技术水平,提出将航空餐车与织物袋组合形成民机客舱爆炸包容装置,来作为客舱内应急处置疑似爆炸物的潜在解决方式。针对航空餐车及航空餐车-织物袋组合装置,开展了内爆试验且进行了有限元仿真,对比了内爆场下二者... 详细信息

为了提高民机客舱安保技术水平,提出将航空餐车与织物袋组合形成民机客舱爆炸包容装置,来作为客舱内应急处置疑似爆炸物的潜在解决方式。针对航空餐车及航空餐车-织物袋组合装置,开展了内爆试验且进行了有限元仿真,对比了内爆场下二者的响应历程及失效形式,通过试验验证有限元模型的准确性,并分析了内部填充物及织物袋厚度对结构抗爆性能的影响。研究结果表明:爆炸冲击载荷下,织物袋赋予了航空餐车显著的抗爆能力,航空餐车弥补了织物袋的易燃短板;增加座椅垫作为内部填充物时,座椅垫吸能占吸能总量的74%,并降低了航空餐车的变形及失效规模,对于爆炸能量的耗散起到了关键作用;航空餐车-织物袋组合装置各自可拆卸,织物袋厚度对相同药量下各部分的吸能能力影响不明显。组合装置可用作民机客舱爆炸包容装置,作为客舱内应急处置疑似爆炸物的解决方案。

关键词：爆炸响应内爆试验数值模拟组合装置