民機系統安全性中的失效狀態,是如何進行分類的?

2021-01-13 民機圈

01 前情提要

A. 第一種分類

民用飛機和系統 FHA 中的失效狀態 (Failure Condition)，可以按其影響的嚴重程度分為 災難級、危險級、較大的、較小的 和 無安全性影響 這五個等級。

這是一種典型的失效狀態分類方式。

B. 第二種分類

在《飛機和系統安全性中的「可用性」和「完整性」是什麼意思？》一文中，我們介紹了「可用性」 (Availability) 和 「完整性」 (Integrity) 的基本含義。

此外也說明了 FHA 中的失效狀態，可以分為 「可用性失效狀態」 和 「完整性失效狀態」。這是另一種典型的失效狀態分類方式。

C. 第三種分類

此外，我們在實際開展飛機和系統安全性工作時，在功能的失效狀態描述中常常會看到 「喪失XXX」、「非指令XXX」、「錯誤的XXX」等字眼。

那麼什麼是 「喪失」 ？什麼是 「非指令」？什麼是 「錯誤」 ？今天我們就重點討論失效狀態的 第三種分類方式。

02 「功能喪失」 和 「功能異常」

在《飛機設計中的「失效 Failure」，「差錯 Error」，「故障 Fault」，傻傻分不清楚？》一文中，我們介紹了民機設計中 「失效 Failure」 的基本含義：

失效 （Failure）： 系統、零部件或元器件的功能喪失或異常，導致其不能執行預期功能。

根據 SAE ARP4754A 中的定義，失效（Failure）可分為 功能喪失（Loss of Function）和 功能異常（Malfunction）這兩種情況。

因此失效狀態很自然可以分為 「功能喪失類失效狀態」和 「功能異常類失效狀態」，這恰好可以對應我們之前定義的 「可用性失效狀態」 和 「完整性失效狀態」。

03 「功能喪失」和「功能異常」的分解

A. SAE ARP4761

SAE ARP4761 中定義的單個失效狀態，一般包括：

功能喪失；未通告的功能喪失；功能異常。

對於 「功能喪失」，ARP4761 特別區分了 「通告」 和「未通告」，而對於 「功能異常」，則沒有特別區分。

B. 空客如何分解

空客公司對於飛機和系統功能失效，一般劃分為四類：

功能完全或近乎完全喪失 (Total Loss or Near Total Loss of Function)；功能部分喪失 (Partial Loss of Function)；功能非指令性工作 (Inadvertent Functioning)，一般指功能非預期的激活；功能紊亂 (Erratic Functioning)，一般指功能錯誤的實現。功能執行時不穩定，缺乏連貫性和一致性，可能出現不可預知的變化。例如飛機舵面的振蕩故障。

對於 「功能喪失」，空客特別區分了 「完全喪失」 和「部分喪失」；對於 「功能異常」，空客將其分為 「非指令」（Inadvertent）和 「功能紊亂」（Erratic）。

C. 波音如何分解

目前沒有看到波音公司對於失效狀態分類的頂層文件，但從失效狀態的描述上，可以發現對於 「功能異常」 的分解方式與空客類似。

波音將 「功能異常」，分為 「非指令」 (Uncommanded) 和 「功能錯誤」 (Erroneous)，雖然英文用詞不同，但其含義與空客基本類似。

04 什麼是非指令？

在民機設計領域，「非指令」 對應的英文單詞是 Uncommanded，或者 Inadvertent。由於 「非指令」 這個詞我們經常用到，這裡做特別說明。

A. Uncommanded

定義：Occurs whereas not ordered by the crew or an A/C system.翻譯為：在機組或飛機系統沒有發出指令時的異常工作。

「非指令」 可通俗理解為， 系統功能不合時宜的發生。它所產生的影響，通常無法通過發出告警來減緩。

例如，發動機系統針對著陸過程中的地面減速，設置有反推功能，但如果在起飛階段（V1速度後）發生了發動機反推（非指令），則可能由於反推功能作用在不合適的階段，導致飛機無法正常拉起，而產生災難級影響。

B. Inadvertent

定義：An attribute to describe a function ordered by the crew or maintenance personnel but without intending to do it.翻譯為：由於機組或維護人員無意或疏忽，而導致功能異常工作。

從字面意思來看，Inadvertent 更強調 「人」的無意之舉。然而在實際的安全性評估過程中，我們通常將 Inadvertent 與 Uncommanded 對等看待，統一考慮為 「非指令」。

05 失效狀態的分類

根據工業標準和航空工業的研發實踐，我們可以把失效狀態劃分為四類：

A. 功能喪失（Loss of Function）；

B. 部分喪失（Partial Loss of Function）；

C. 非指令工作（Uncommanded，Inadvertent）

D. 功能錯誤（Erroneous，Erratic）

這就是失效狀態的第三種分類方式。

針對失效狀態中的「非指令」 和 「功能錯誤」，下圖提供了一些典型示例。

06 最後的話

坦白來說，不管是 「非指令」，還是 「功能錯誤」，他們都不是邊界清晰、定義明確的專用術語，二者可能存在交叉和重疊。

在不同的故障情況下，「非指令」 或 「功能錯誤」 表達的含義也可能不完全一致，因此不能一概而論，仍需根據使用場景，具體問題具體分析。

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