基于故障树分析法的A320氧气系统典型故障分析

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【摘 要】根据故障树分析法，对飞机氧气系统的故障机理和故障原因进行分析，力求总结出一套针对飞机氧气系统故障的解决办法。

【关键词】飞机氧气系统 故障树分析法 可靠性

对民用飞机而言，氧气系统一旦发生故障就有可能导致航班延误影响正点率，更严重的可能会危及飞行安全以及机组人员与乘客生命安全。因此，对飞机氧气系统的常见故障进行分析，提高飞机氧气系统的可靠性、安全性和有效性就具有非常重要的现实意义。

一、A320氧气系统

飞机的氧气系统作为飞机主要系统之一，它的任务就是在飞机座舱增压失效时为机组，乘务员和乘客提供生命活动所必需的氧气，保障生命安全。飞机氧气系统可分为机组氧气系统，旅客氧气系统和便携式氧气系统。如果驾驶舱压力突然减少或者有烟雾以及危险气体时，机长，副驾驶和观察员可以在任意时刻根据自身的需要选择是否使用氧气面罩；而只有在座舱失压时，乘务人员和旅客才能允许使用氧气面罩。便携是氧气系统主要用于急救和一些特殊需求的人员。下图为A320机组氧气系统原理图。

二、故障树分析法

故障树分析法（Fault Tree Analysis）简称FTA，是目前我们在研究系统可靠性中一种比较常用的方法。1961年由美国贝尔电话研究室的华特先生提出，其后在航空领域，原子反应堆等复杂动态系统中得到了充分利用。FTA是一种从系统到部件，再到零件的分析方法。它将系统失效和各种硬件软件因素用恰当的逻辑符号连接起来，构成一幅倒立树状图形，来分析系统失效发生的概率。FTA不仅可以对系统失效做出定性分析同时也可以做定量的分析，定性分析即找出各种底事件对系统失效的传播途径，而定量分析则是根据底事件对整个系统影响的轻重程度来计算系统失效的概率。

首先要确定顶事件，即导致系统失效的故障状态。确立好顶事件后，对其进行分析从而找出引起它发生的直接原因，并将所有找出的直接原因与顶事件用恰当的逻辑符号联系起来。然后分析每一个造成系统失效的直接原因，若还能进行进一步分解，则将其作为下一级的输入事件，如果对顶事件那样进行分析处理寻找其间接原因。循环往复逐级向下分解直到所有输入事件不能再分解为止，就构成了一幅完整的故障树图。

三、A320飞机氧气系统典型故障的分析

本文以A320的氧气系统为例，来进一步说明故障树分析法在飞机氧气系统失效时排除故障的具体方法。通过对A320氧气系统的工作原理和故障原因进行综合分析后，总结出氧气系统故障可以分为下列几种情况：首先，故障可分为机组氧气系统故障和旅客氧气系统故障；其次，机组氧气系统故障又可分为机组氧气系统丧失供氧能力和氧气管道压力低且警告系统失效两种情况：而旅客氧气系统故障可分为座舱失压氧气系统无法供氧和单个旅客服务组件（PSU）故障。机组氧气系统丧失供氧能力故障树见图1。

如图1所示，该故障树清晰明了的表达在机组氧气系统丧失供氧能力和两个中部时间以及四个底事件之间的逻辑关系。此时，对飞机而言，会导致其失去控制而损毁；对于机组而言，飞行员可能由于高空缺氧造成晕厥，甚至窒息死亡；而对于乘客来说，绝大多数无法幸免。从上图可以看出，造成该故障的主要原因为氧气渗漏及氧气瓶组件故障，对于驾驶舱氧气面罩无法使用的问题，其发生的概率是比较小的，所以应根据AMM35-12-41PB401中的规定排除故障。

图2显示为飞机氧气管道压力低且警告功能失效，这种情况与机务在航前检查时没有仔细检查氧气管路是否渗漏有关，会降低紧急情况下机组的工作能力，直接影响了安全飞行裕度。对于渗漏和氧气瓶组件故障，可以按照图1方法进行排故；对于低压开关故障，应按IPC35-32-09-10检查开关，重新安装后，测试是否正常。

故障树图3显示，单个PSU故障是由氧气面罩不能收放，氧气化学发生器故障和输送电缆及连接器故障造成的。氧气化学发生器故障通常是旅客在使用完氧气面罩后，机务人员应及时参考IPC35-32-09-33更换新氧气瓶及面罩，依据AMM35-32-42-210-001/002对氧气瓶以及压力检查，对其充氧使其压力达到规定水平；对于面罩不能收放，应依据AMM35-21-00重新整理和收纳氧气面罩，并检查其容器。对于A320来说，全机共有54套PSU，其中26套有3个氧气面罩，28套有4个氧气面罩，总共有190个氧气面罩可供使用，而A320客舱座位数为150个，根据CCAR25（运输类飞机适航标准）规定的客舱氧气面罩的总数必须比座位数多10%以上。也就是说在A320客舱中，比规定值10%还要富裕17%，即不会造成灾难性或危险事件的发生。

四、结束语

通过对飞机氧气的典型失效形式用故障树的方法进行分析，显而易见，故障树分析法与传统的排故方法相比，具有其独特的优势。传统的维修方法是在其发生故障后，一一检查所有可能失效的部件，而故障树分析法则是根据故障形式及故障原因直接找出最根本的失效事件，节约了维修的时间和成本，提高了排除故障的速度和精度。综合故障树分析在飞机氧气系统中实践的成功性，建议可以将这种分析方法用在更多的复杂动态系统中。

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