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摘要：自动驾驶仪是飞机重要的机载设备，是飞机主要的控制部件，在飞机性能逐渐提高的背景下，驾驶仪的结构也变得越来越复杂，对其可靠性的要求也会变得越来越高。在日常的可靠性分析当中，故障模式分析和故障树分析都是非常重要的内容，本文主要是采取了这两种方法对飞机自动驾驶仪的可靠性进行了分析，旨在更好的提升维护人员的工作质量和效率。
关键词：飞机自动驾驶仪；可靠性；分析
引言
飞机自动驾驶仪就是按照一定的技术要求来对飞机飞行进行自动的控制。使用飞机自动驾驶仪可以在很大程度上减轻驾驶员的飞行负担，能够让飞机自动的按照一定的姿态、航向和高度进行飞行。飞机在暂时受到干扰之后，飞机自动驾驶仪可以让其恢复到原有的稳定状态，因此需要对其可靠性进行关注。故障模式和故障树分析的方法可以为产品的设计进行完善和改进，也能为设计评价提供一定思路，这两项技术相互关联且各有侧重，在实际检测中可以得到相互的补充，可以对这两种方式进行利用来实现对飞机自动驾驶仪的可靠性分析。
一、飞机自动驾驶仪的基本组成
对于飞机自动驾驶仪来说，它主要是由三个部分的元件来组成：一是传感原件。它可以对人眼的功能进行取代，这个部分可以用来对飞机的姿态和参数变化进行感受，然后给出姿态发生变化的信号；二是变化放大原件。它可以对人脑的功能进行取代，首先是将传感元件获得信号进行放大，然后与给定值进行一定的比较，再将差值变成执行的命令信号输送到执行元件上；三是执行元件。它主要是对人手的工作进行取代，一般是一个伺服电机或者相应的液压，主要是根据变换放大元件来改变舵面的位置。这三个部分的组成可以对驾驶员的功能进行取代，然后组成了飞机驾驶仪的闭环回路。对于自动驾驶仪来说，它的姿态再达到指定的姿态之前，会抑制随着偏差的大小发出指令，在姿态达到规定的状态之后，偏差为零之后，自动驾驶仪就会不会再发出指令。飞机自动驾驶仪是一个复杂的闭环系统，自动驾驶仪发出一个信号对舵面偏转进行控制之后，会产生舵面操纵力矩，进而实现对飞机的操纵，然后飞机就可以改变飞行的姿态，通过测量装置来对自动驾驶仪的输出信号进行改变，利用这样的反复作用来达到一个平衡性的状态。
二、飞机自动驾驶仪的故障模式分析
飞机自动驾驶仪主要是将系统对于飞机的控制要求作为主要的依据来对飞机的飞行状态进行保持或者是改变。想要对自动驾驶仪的可靠性进行分析，需要对自动驾驶仪进行故障模式和影响的分析，通过建立起飞机自动驾驶仪的靠性方框图来对各个组成部分的可靠性和整体可靠性之间的关系进行描述，如下图1所示。对于飞机自动驾驶仪的工作来说，它主要包括着俯仰、倾斜和航向三个控制通道，其中的俯仰就是对飞机的高度和速度进行控制，而倾斜通道主要是来对飞机的航向进行控制，航向通道主要是阻尼通道，主要是对飞机出现的航向摆动和侧滑进行阻止。分析约定的主要层次定义可以如下：初始约定层次为自动驾驶仪，预定层次为俯仰、倾斜和航向三个控制通道，最低约定层次为功能部件。故障影响的严峻程度可以定义为以下几个类别：一是系统失效，导致自动驾驶仪无法保持飞行姿态；二是能力下降，导致自动驾驶仪无法准确的保持飞行姿态；三是没有影响，对自动驾驶仪保持飞行姿态没有影响，但是需要进行维护。
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图1 自动驾驶仪可靠性方框图
三、自动驾驶仪故障树分析
按照故障树的分析方法，需要先对故障树的顶事件进行确定。对于不同控制状态来说，俯仰通道故障树的顶事件是不同的，本文主要是选择稳定飞机俯仰角和操纵飞机升降的工作状态，将控制飞机的俯仰姿态为主要的例子来对俯仰通道的故障原因进行分析。下面主要是对稳定非俯仰角和操纵飞机升降状态下，出现自动驾驶仪无法控制飞机俯仰姿态的故障原因。此时进行故障分析的出发点就是故障树顶事件，就是给出俯仰角的信号之后升降舵没有出现偏转。在给出飞机俯仰角信号之后，要对零位指示器进行观察，要通过观察其是否有指示来对控制组合纵向的控制组件有无输出进行判断，通过这样的方式来故障部位进行判断。
如果说零位指示器有指示，就说明控制组合有输出，故障部位主要是存在于控制组合后的磁放大器或者舵机上，后续还需要进行进一步的确定。对磁放大器的交流电压进行检查，判断其是否正常。如果磁放大器的交流电压不正常，故障一般就在供电典略，一般可以通过对配电盘输出的交流电压进行检查来对故障部位进行进一步的确定。如果说配电盘的输出交流电也不正常，故障一般就会在配电盘。其他系统工作如果都正常，那就说明故障出现在在交流电保险电门，需要对其进行更换。如果说配电盘输出的交流电处于正常，故障一般是在系统本身的供电部件配电盒当中，需要对配电盒进行更换；在磁放大器交流电正常的情况下，故障也可能出现在磁放大器，这个是皇后可以对磁放大器的输出进行检查。如果输出电压小于10v，可以确定是磁放大器故障，若输出信号电压大于10v，可以确定故障在舵机。
如果说零位指示器没有知识，就可以说明控制组合闭关没有输出，故障部位可能会在控制组合或者是操纵台或者中央垂直陀螺仪。在这个时候需要对驾驶仪表进行观察，如果没有指示就说明中央垂直陀螺仪出现了故障，无法进行信号输出。如果有俯仰指示就说明中央垂直陀螺正常，故障可能在操纵台或者是控制组合。想要进一步的确定故障位置，需要对控制组合纵向组件的输入信号进行检查，如果输入的信号不正常就说明故障出现在操纵台，如果输入的信号正常就说明纵向组件有问题，出现这种现象要么是纵向组件的交直流电不正常，要么就是纵向组件本身存在着故障的现象。
在飞机自动机驾驶仪当中，各个组成部件都有检查插座，这样就可以在没有断开系统连接的情况下对部件的各个情况进行检查，更加方便对故障部位进行有效的确定。将上述分析的过程和结果作为依据，然后按照故障树建立的方法，将“俯仰角信号或者俯仰角控制信号后升降舵未偏转”作为顶事件，将零位指示器和指令驾驶仪表有无指示以及输入输出信号是否正常为中间事件，将部件故障作为底事件，使用逻辑关系来将其进行连接，就可以得到俯仰通道在稳定飞机俯仰角和操纵飞机升降状态下的故障树。通过构建起这样的故障树，可以对自动驾驶仪各个部分故障和系统故障之间的联系进行更加清楚的了解，从而建立起一套系统故障检查的方法，可以为飞机自动驾驶仪可靠性提升提供一定的基础。
四、结语
综上所述，本文主要是对故障模式进行利用，通过对飞机自动驾驶仪进行了一定的故障分析之后，选择重要事件构建了故障树，然后对自动驾驶仪故障产生的机理和检查故障部位的方法进行了分析，通过两种方式的联合，能够让飞机维护的工作变得更加科学化和程序化，对提高维护人员的维护工作效率和质量具有重要的促进性作用。
参考文献：
[1]李立群，唐寿根.某飞机双套自动驾驶脱开故障排故分析[J].装备制造技术，2015（02）：246-247.
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