基于FMECA的某型雷达系统故障分析.pdf

第12卷第4期军械工程学院学报VOl.12NO.4
年月
200012JournalofordnanceengineeringCollegeDec.2000

基于FMECA的某型雷达系统故障分析!
孟亚峰蔡金燕王格方

（军械工程学院光学与电子工程系，石家庄050003）

摘要：故障模式、影响及危害性分析（简称FMECA）是提高系统可靠性的一种有效的工具。
在雷达系统故障分析中运用FMECA方法，通过计算机辅助程序实现了故障分析的预测分析和
定量分析。与传统的故障分析方法相比，该方法能够避免分析中的盲目性和主观性，可以获得
更为准确的分析结果。
关键词：FMECA；故障分析；可靠性；雷达
中图分类号：TN956文献标识码：A
学科分类代码：TN文章编号：1008-2956（2000）04-0020-04

随着新型雷达的不断列装，雷达装备的复杂程度越来越高，为保证其可靠运行，故障分析是一个必
不可少的重要环节。故障分析分为事前分析和事后分析。传统的事后分析是装备在使用过程中发生故障
后，工程技术人员凭借自己的经验和理论知识，并借助必要的检测设备，完成故障诊断，找出故障原
因。这种方法已经很难适应新装备的要求，迫切需要把事前分析引入到装备的故障分析中，事前分析是
指在产品的设计过程中的预测分析，如进行可靠度预计、故障模式影响及危害性分析（FailureMOde，
EffectandCriticalityAnalysis，简称FMECA）、故障树分析（FTA）等。从而把装备的固有可靠性和故
障分析有机地结合起来，提高故障分析的准确度和效率，保证装备的可靠运行和完好率。本文介绍
FMECA法在雷达系统故障分析中的应用。
FMECA是失效模式分析（FMA）、失效影响分析（FEA）和失效危害性分析（FCA）三种分析方
法的总称，是一种自下而上的分析方法，通过用危害度进行定量分析。FMECA法主要包括：查清已知
的和潜在的失效模式，分析其原因和后果，估计其危害程度，采取改进措施，以提高整个系统可靠性。

1雷达系统RBD框图
为了描述雷达系统中各子系统的工作情况、相互影响及相互依赖关系，以便可以逐层分析故障模式
产生的影响，需要建立可靠性（RBD）方框图，RBD方框图表明各子系统之间可靠性的关系。通过
RBD框图对组成雷达的各子系统进行故障分析，明确其故障对系统更高一层性能的影响。某型雷达系
统RBD框图如图1所示，从可靠性意义出发，组成雷达结构的发射、接收、天控、显示和电源子系统
均为串联框图如图1所示，从可靠性意义出发，组成雷达结构的发射、接收、天控、显示和电源子系统
均为串联结构。接收子系统中前置放大器、本机震荡器、混频器、中频放大器、检波器等各单元也均为
串联结构（由于篇幅所限，只画出了接收机的前置放大器部分）。显示器40及50是冗余（主动）装置、
本机震荡器20A2及20A3是冗余（备用）装置，属于并联结构。

2系统FMECA的计算

在RBD图的基础上，要对系统进行FMECA分析，首先要了解组成其结构的各种元器件的故障率以

!国家自然科学基金项目（项目编号：69971026）
收稿日期：2000-07-11
孟亚峰：男1970年生硕士研究生讲师
第4期孟亚峰等：基于FMECA的某型雷达系统故障分析21

雷达Z

1020304060
发射机接收机天线显示器电源!
来自电站的输入
50
显示器

20A120A320A420A520A620A7
前置放大器本机震荡器混频器中频放大器检波器图象

20A3
元
器本机震荡器
件
图1雷达的可靠性框图示例

及该元器件典型的故障模式及相应的故障模式频数比。各种电子元器件的故障率可通过可靠性预计
!1
得到，可以需要根据实际情况加以修正。故障模式频数比表示元件将以故障模式发生故障的百分
"jj
比，该元件所有故障模式对应的值的总和等于。故障影响概率是分析人员根据经验判断得到的，
"j1#j
它是系统以故障模式发生故障而导致系统任务丧失的条件概率。的值通常按如下规则进行定量估
j#j
计：系统任务实际丧失，；系统任务很可能丧失，；系统任务有可能丧失，；系统
#j=10.1"#j"10"#j#0.1
任务无影响，。
#j=0
在此基础上定义元器件的故障模式对系统的危害度：
mjCmj

Cmj=!1"mj#mj
式中为元器件的故障率；为元器件在故障模式时的故障模式频数比；为元器件在
!1m"mjmj#mjm
故障模式时的故障影响概率，也就是如果该元器件发生型故障时导致系统发生故障的概率。系统危
jj
害度可按下式计算：
Cr
77
Cr=$$Cmj
m=1j=1
式中为系统中所有元器件数之和；为元器件所有故障模式之和。
$m$jm
有了元器件的故障率、对系统的故障影响概率及