航空装备技术保障中易燃易爆类危险源识别的FTA 模型构建研究

胡英波，杨春周

（海军航空大学 航空基础学院，山东 烟台 264001）

0 引言

航空装备技术保障危险源是引发安全事故的源头，危险源识别是安全管理工作的关键环节。研究危险源引发事故的基本条件，寻求科学高效的危险源识别方法，对提升航空装备技术保障安全管理工作效益具有十分重要的意义。故障树法（Fault Tree Analysis，FTA）是研究装备故障特点和规律的有效方法，借鉴其识别故障的基本思路，建立基于故障树法的航空装备技术保障易燃易爆类危险源识别模型，可以有效提升危险源识别效率，为航空装备技术保障安全管理工作提供理论依据和实用方法。

1 FTA 模型构建的基本思路

故障树法是一种以复杂系统各子系统及其构成要素为研究对象，通过分析系统结构和各要素之间的逻辑关系，按照故障树的路径寻求引发事故的源头的方法［1］。运用该方法构建危险源识别模型的主要思路如下：一是确定故障事件，包括故障顶事件和基础事件；二是分析故障树的层次结构；三是建立定性与定量相结合的危险源识别模型。在航空装备维修保障易燃易爆类危险源识别的过程中，首先应分析飞机维修保障过程中的各类事件，尤其是顶事件。顶事件是指所有事件中由危险源直接导致最终结果的事件。该故障树的顶事件为火灾爆炸。其他各个层次的事件为不同层级的基础事件。危险源识别主要研究的是如何采用故障树法识别出危险源，而不是分析危险源引发事故可能造成损失的后果，这样既可以有效简化引发火灾爆炸事故的危险源识别分析过程，构建合理的危险源识别模型，又可以根据分析结果与已有航空装备技术保障火灾预防措施进行比对分析，以改进原有预防措施，提出更好的安全管理策略。

2 易燃易爆类危险源分析

航空装备技术保障危险源的梳理与隐患排查是做好安全管理工作的关键环节。就火灾危险源识别而言，一是要对航空装备维修过程中可能发生火灾爆炸事故的条件进行梳理，主要包括火源、可燃物和助燃物等火灾发生条件的排查；二是航空装备技术保障作业部位可能用到的或者是存在的火源，主要包括高温热源和明火的排查；三是可燃物，主要包括航空装备技术保障作业过程中因违规操作或工装设备故障而泄漏的各种油料、油蒸汽及其他易燃杂物等。一般而言，在机内维修保障作业中，由于空间比较狭小，可燃物与助燃物往往会伴随存在，如果不按照规定操作，很可能会造成火灾甚至是爆炸。

在航空装备技术保障过程中引发火灾爆炸事故的条件中，可燃物和火源主要存在于机上多个子系统中，主要包括飞机液压系统、燃油系统、氧气系统、发动机系统、引气系统和航电系统等［2］。飞机上任何一个部位的维修活动都会伴随着空气，因此只要有可燃物和易燃物同时存在，就会满足火灾发生或爆炸的条件，在空气的助燃下就有可能引起火灾爆炸事故发生。可见，识别航空装备技术保障过程中的危险源，可以从引发易燃易爆的条件入手进行分析。一是分析飞机各个维修部位可能存在的各类可燃物及其燃烧爆炸条件；二是分析维修作业过程中可能存在或产生的火源及其各类可燃物。

航空装备系统中仪电设备密集，电路管线复杂密布，要想准确识别出引起易燃易爆的各类危险源，应构建科学合理、完备可靠的故障树［3］。深入分析航空装备各类故障产生的原因，找出故障维修部位可能引发火灾爆炸事故的主要因素以及技术保障作业活动与易燃易爆之间的关联。故障树的构建过程同时也是一个不断完善、持续改进航空装备技术保障安全管理工作的过程。当引发火灾爆炸事故的客观条件发生变化时，故障树也必须与之相适应进行必要的调整，以提高其进行危险源识别的适应性。

3 易燃易爆类危险源识别FTA 模型

航空装备技术保障中危险源识别故障树的层次结构是变量设计和识别模型建立的基础与前提条件。因此，在构建危险源故障树层次结构的过程中，应充分考虑故障树的完整性和完备性。

运用故障树寻找航空装备技术保障过程中可能存在的可燃物以及作业过程中可能与这些可燃物接触的火源，形成航空装备技术保障易燃易爆类危险源识别故障树的基本结构，如图1 所示。

图1 易燃易爆类危险源识别故障树

图1 中，A1为技术保障作业引发的火灾爆炸事故；B1为飞机液压系统技术保障作业产生的可燃物可能引发的火灾爆炸事故，B2为引气系统维修作业时产生的可燃物引发的火灾爆炸事故，B3为航电系统维修作业时产生的可燃物引发的火灾爆炸事故，B4为发动机系统维修作业时产生的可燃物可能引发的火灾爆炸事故，B5为燃油系统维修作业时产生的可燃物可能引发的火灾爆炸事故，B6为氧气系统维修作业时可能产生的火灾爆炸事故；C1为飞机液压系统技术保障作业可能接触的火源，C2为燃油系统维修作业可能接触的火源，C3为氧气系统维修作业可能接触的火源，C4为发动机系统维修作业可能接触的火源，C5为引气系统维修作业可能接触的火源，C6为航电系统维修作业可能接触的火源，C7为技术保障作业时泄露的燃油引发的火灾爆炸事故，C8为技术保障作业时泄露的燃油汽挥发引发的火灾爆炸事故；D1为燃油系统泄漏出的油料所接触的火源，D2为技术保障作业时挥发的喷气燃料所接触的火源，D3为可能与氧气系统泄露的氧气所接触的火源，D4为可能与其他挥发出的油汽所接触的火源；G1为飞机液压系统漏油，G2为引气系统，G3为航电系统漏电，G4为发动机系统漏油，G5为燃油系统油料溢出，G6为燃油系统油汽挥发，G7为氧气系统氧气泄露，G8为维修作业引发氧气管路泄露，G9为系统密封圈失效，G10为发动机系统过热，G11为系统表面绝缘失效，G12为维修焊接时留下的焊渣，G13为排气管表面绝缘失效，G14为违规动火，G15为静电引起明火。

4 FTA 模型的构建

4.1 FTA 模型的构建步骤

FTA 模型的构建步骤如下：一是求出航空装备技术保障作业可能导致火灾爆炸事故的最小割集，共30 个；二是建立航空装备技术保障作业可能引发火灾爆炸事故的故障树的对偶树，求出各级的最小径集，共232 个。

4.2 基础事件概率模型

航空装备技术保障易燃易爆类危险源识别故障树基础事件发生概率模型为：

式（1）中，Ei为最小割集Ki的全部底事件发生概率。

4.3 基础事件的重要度序关系

在危险源识别故障树中，顶事件一般是由多个底事件组成，每一个底事件在顶事件发生过程中的重要度是不同的。底事件的重要度越大，说明该底事件所处的环节越薄弱，位置越重要［4］。确定这些底事件的重要度序关系，有利于确定危险源识别故障树的整体方案，优化危险源识别故障树的结构设计，可以运用最小割集法求出基础事件的重要度序关系。基础事件的重要度序关系遵循以下规则：一是当最小割集中基础事件数相同时，在最小割集中多次重复出现的基础事件比出现次数少的基础事件重要度更高。二是当最小割集中基础事件数不等时，在最小割集中出现次数少的基础事件比出现次数多的基础事件重要度更高［5］。将航空装备技术保障易燃易爆类危险源识别故障树的基础事件按照重要度求出其序关系：

求出底事件的重要度：

式6 中，Qφ(i)为第i个基础事件的重要度，nj为第j个基础事件所在Kj中的各基础事件，Kj为Xi所在最小割集中的基础事件总数，则：

通过上述分析可得出如下结论：一是基础事件的重要度序关系与最小割集法求得的序关系是一致的；二是任何一个最小割集都会对应导致顶事件发生的一种可能性，故障树中的30 个二阶最小割集就对应了30 种可能性，在航空装备技术保障过程中可以依据最小割集对应的可能性对危险源进行识别，这样可以有效提升识别效率；三是每个最小径集都会对应一种事故预防的途径，可以依据232 个最小径集提出相应的预防方案；四是基础事件的重要度序关系反映了各个基础事件对顶事件发生的重要性程度，为航空装备技术保障过程中危险源识别提供了可行的途径。

5 结语

航空装备技术保障安全管理工作涉及维修保障作业安全，应运用FTA 模型对影响技术保障工作的危险源进行全面梳理，以形成危险源库，为隐患排查和事故预防提供理论依据和实用方法。