关键词：IDG(整体驱动发电机);可靠性模型;正态分布;维修间隔;
作者简介：谢壮（1985—）,男,本科,工程师,研究方向：民用飞机维修方案设计。;
整体驱动发电机（Integrated Drive Generator,IDG）紧张用于产生电能，供应飞机上各种电子设备和系统，具有繁芜的故障模式和涉及多个附件的维修任务。该文拟对737NG系列飞机的IDG进行可靠性剖析，以优化维修间隔，提高可靠性和经济效益。
在飞机部件的可靠性剖析方面，研究职员[1,2,3,4,5]开展了一些卓有成效的研究事情，对基于可靠度的本钱函数、故障数据分布模型、优化维修韶光间隔等方面的研究表明，可以以可靠度和可用度为约束条件优化部件的维修间隔。但是，目前公开的少量关于IDG研究文献利用的均是小样本数据，在小样本情形下，基于可靠性的剖析方法会造成剖析结果与实际情形之间存在偏差。该文采集了航空公司近年来大量的IDG故障数据，利用极大似然估计方法确定了IDG的故障分布函数类型，建立了基于可靠性与经济性以及可靠度与可用度的IDG维修间隔优化模型，期望为航空公司的维修方案优化供应支撑。
1 IDG故障数据分布模型1.1 IDG简介737NG系列飞机的IDG紧张由两部分组成：由液压掌握的机器恒速传动装置、由滑油进行冷却的无刷互换发电机。恒速传动装置的转速是恒定的24 000 rpm。IDG电机作为飞机上的紧张电源，其能否可靠运转直接关系到飞机供电安全。IDG安装在发动机附近，由于存在高温、高转速引起的振动等环境，故障率较高。
依据MSG-3维修思想，判断IDG的功能故障会影响飞机的利用安全，影响飞机正常利用，属于第5类影响安全的故障影响，确定IDG的维修事情办法为规复性维修（RST）。
1.2 故障数据采集采集某航空公司2011—2022年波音737NG机队的IDG历史故障数据（TSN），共239组，并按照由小到大的顺序排列，摘录个中部分数据如表1所示。
1.3 分布模型参数估计及拟合考验A-D考验评估样本是否来自指定的分布，当假设数据确实来自指定分布时，可以假设数据的累积分布函数遵照该分布。该方法通过间隔的打算来考验数据分布的均匀性，对付来自假定的分布函数F的数据{Y1<…<Yn}，考验统计量A可以表示为：
在实行任何统计考验之前，首先须要选择显著性水平（常日表示为α），它代表了谢绝零假设的阈值。
多数进行维修可靠性剖析的文献[2,3,4,5]都认为飞机部件的故障数据分布符合三参数威布尔分布，因此，该文首先采取A-D考验方法对数据是否负荷威布尔分布进行了考验，利用Matlab软件打算所选威布尔分布的理论分布之间P值为0.002 3，结果P<0.05，表明IDG的故障数据并不平服威布尔分布。
对故障数据进行了分布模型试算，利用Matlab软件打算所选正态分布的理论分布之间P值为0.104 4（通过比较P值与显著性水平α大小来确定的所选分布是否知足哀求，显著性水平α的值见表2），表明IDG故障数据符合正态分布，打算得到的干系参数分布如图1～4所示。
根据IDG的故障数据，打算出
概率密度函数f(t)为：
表1 737NG飞机IDG的故障数据 下载原图
表2 显著性水平表 下载原图
图1 正态分布概率密度函数图 下载原图
图2 正态分布累积分布函数图 下载原图
图3 IDG故障率曲线 下载原图
图4 IDG可靠度函数曲线 下载原图
累积分布函数P(t)为：
可靠度函数R(t)为：
故障率函数λ(t)为：
2 维修间隔优化模型2.1 基于可靠性与经济性的维修间隔优化
在维修间隔的确定过程中，依据MSG-3维修辅导思想[6],5、8类故障种别可靠度取0.9。IDG故障符合MSG-3中第5类故障影响种别，将其可靠度限定在[0.9,1]。在图4中，可知IDG可靠寿命区间t(R)=(0,7 650）。
2.1.1 基于可靠性与经济性的维修模型通过制订最佳的预防性维修操持来实现，以使维修活动的单位韶光本钱最小化。基于可靠寿命的维修用度优化模型为：
式中，Cf——一次故障后维修用度丢失；Cp——预防性维修的用度丢失。
2.1.2 维修间隔优化根据少量统计数据打算得到的均匀预防性维修用度Cp为17 200，均匀故障后维修用度Cf为442 000。以可靠寿命区间作为约束条件，将部件单位韶光维修用度最低作为优化目标，谈论维修用度率在区间（0,7 650）上的最小值情形。用度率随维修间隔的变革曲线，如图5所示。
打算得，当T=7 541 FH时，存在最小本钱率C(T)=8.042（元/FH）。如果维修用度率在区间（0,7 650）之间的最小值对应的维修间隔小于维修技能报告的参考值，则建议可以将维修间隔适当缩小。
2.2 基于可靠度与可用度的维修间隔优化2.2.1 基于可靠度和可用度的维修模型可用度是指系统、设备或工程系统在特定时间段内保持正常运行和实行其预期功能的能力，常日以百分比或小数形式表示。可用度模型A(T)可表示为：
图5 IDG用度率函数曲线 下载原图
式中，TP——预防性维修韶光；Tf——修复性维修韶光；T——预防性维修间隔。
以可靠度作为约束条件，以可用度最大为目标，以预防性维修间隔为变量，建立优化模型如下：
式中，R——部件在对应故障影响类型下的可靠度阈值。
2.2.2 维修间隔优化以可靠度阈值作为约束，前面哀求IDG的可靠度范围大于0.9，即可靠寿命区间为（0,7 650），将部件不可用度最小作为优化目标。不同的预防性维修韶光和不同的修复性维修韶光，会得出不一样的不可用度。现分别取TP=0.5,Tf=10;TP=1,Tf=10;TP=1,Tf=50，三组数据，利用数据软件得出不可用度与预防性维修间隔关系如图6所示。
图6 不可用度与预防性维修间隔的关系 下载原图
在IDG哀求的可靠度范围内，即可靠寿命区（0,7 650）上，利用遗传算法求得可用度最大对应的维修间隔分别为6 486 FH、7 650 FH和7 650 FH。通过数据可以看出，当TP相同时，Tf越大维修间隔越小；当Tf相同时，TP对维修间隔无影响，均处于可靠寿命区间中。
3 结论(1）根据得到的IDG故障数据，通过A-D考验，IDG的故障数据符合正态分布。
(2）基于可靠寿命的维修用度优化模型，IDG在可靠度[0.9,1]范围内的最经济掩护间隔为7 541 FH，对应的最小本钱率为8.042（元/FH）。
参考文献[1] Doostparast M,Kolahan F,Doostparast M.A reliabilitybased approach to optimize preventive maintenance scheduling for coherent systems[J].Reliability Engineering and System Safety,2014(jun.):98-106.
[2] Khalifa M,Khan F,Thorp J.Risk-based maintenance and remaining life assessment for gas turbines[J].Journal of Quality in Maintenance Engineering,2015(1):100-111.
[3] 王磊.基于可靠性的确定民机维修间隔的模型法研究[D].南京：南京航空航天算夜学,2007.
[4] 蔡景,左洪福,王华伟.基于本钱的民用航空发动机维修方案优化研究[J].机器科学与技能,2007(2):167-171.
[5] 张鹏,许力,赵世伟.飞机系统维修办法确定与维修间隔优化研究[J].打算机仿真,2016(1):68-71+76.
[6] 常士基.当代民用航空维修工程管理[M].山西：山西科学技能出版社,2002.
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