航空发动机高空模拟试验风险分析研究

Abstract： Risk management is vital in the process of developing aero engines. The risk of aero engine altitude simulating testing is introduced with the combination of the related theories and techniques of risk management. The definition and classification of the risk also are illustrated, one of the military criteria, GJB5852 taken into consideration. Then the fundamental methods of risk analysis and risk estimation are expatiated to standardize the procedure of risk management. The research of the risk of altitude simulation test is valuable and can be used to avoid and control the risk in altitude simulation test. Key words： aero-engine；altitude simulation test；risk analysis
第 23 卷 第 2 期
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2010 年 5 月
燃气涡轮试验与研究 Gas Turbine Experiment and Research
Vol.23,No.2 May,2010
航空发动机高空模拟试验风险分析研究
蒋明夫 1， 郭 昕 1， 陈光宇 2， 龚小琦 1
(1. 中国燃气涡轮研究院，四川 江油 621703；2. 电子科技大学，四川 成都 610054)
3 试验风险分析
主要运用主观评分法、专家会签法、风险评价指 数法和层次分析法(AHP 法)等定性、定量或 二 者 相 结合的风险分析评价方法， 对技术风险进行风险源 识别、估计和评价，找出关键风险因素，予以特别关 注。 3.1 试验风险分析的基本要求
(1) 根据试验工作结构分解和识别风险各类输 入，形成可适时更新和查询的风险源清单；
航空发动机高空模拟试验是航空发动机设计定 型和改进改型研制过程中十分重要的阶段， 也是行 业内外公认的综合性极强、 风险极高的技术创新过
程。近年来，随着国家综合实力的提高和自主研制各 类先进航空动力装置步伐的加快， 高空模拟试验的 机种、台次和试验时数都呈现激增的趋势，伴随而来 的研制风险也大大增加。 通过对历年高空模拟试验 风险事件的统计分析发现， 仅近年我国高空台试验 中就发生多起危及试验安全的风险事件， 造成发动 机、试验设备严重损毁，严重影响到重大武器装备研 制进度，经济损失巨大。
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蒋明夫等：航空发动机高空模拟试验风险分析研究
第2期
重故障，如压气机、涡轮叶片断裂；被试件的辅机、辅 件、润滑、冷却、控制系统出现故障；试验流程、试验 设备、操作控制之间的组合故障；不同试验科目下的 试验状态点与试验流程组合时的系统风险； 突发事 件的风险等。此类风险可能导致试验中断，拖延时间 进度， 严重时会发生危及试验设备和被试件安全的 重大恶性事故。
高空模拟试验不但具有一般项目的风险特点，
而且还具有以下特征：①客观性。试验项目各阶段工
作结构或试验科目决定了风险的各种因素的客观存
在。 ②突发性。 试验风险事件的发生，往往是突然的
或可能性极低的小概率事件引发的。③多变性。不一
样的机型和试验科目，风险呈现动态变化的特征。④
无形性。 试验风险不能够非常确切地描绘和刻画出
1 引言
风险问题的研究最早起源于第一次世界大战中 战败的德国。 20 世纪 30 年代初期发生的经济危机， 使风险管理受到欧美各国的普遍重视， 并逐渐发展 成为一门新兴的管理科学和决策技术。 国内对风险 问题的研究起步较晚，上世纪 90 年代以后才逐渐开 始推广应用[1]。 我国特别强调和重视武器装备研制 阶段的风险管理， 认为这是整个武器装备管理的基 础和前提，并颁布了 GJB5852-2006《装备研制风险 分析要求》， 规定了风险分析必须遵循和执行的原 则、程序及方法。
来，只能进行综合分析。⑤相对性。依赖于试验对象、
科目的决策目标，以及决策者的态度、认识和承受能
力。⑥非市场性。对研制项目的主要技术风险和保障
风险的控制， 服从于所制定的技术和保障指标的实
现， 考虑或相对考虑经济因素是出于装备研制的需
要，而不是利益驱动。
2.3 试验风险的类别
试验风险主要是技术风险，主要包括被试件、试
表 1 历年试验风险发生统计表
Table 1 The statistics of the test risks in past years
序号
风险类别
比重 %
1
被试件
75
2
试验技术
12
3
设备系统
10
4
试验组织
2
5
其它(人力经费)
1
2.4 主要技术风险及成因 (1) 技术准备方面 试验项目定义、需求分析不充分，项目当事人对
其理解存在歧义，甚至误解；试验大纲规定的技术指 标要求过高，试验科目不切实际，不尽合理，技术难 度太大，超出设备、被试件能力范围或成熟的流程边 界；项目当事人对试验科目的技术难度、复杂性认识 不足，准备不充分；试验流程的设计不充分、不合理、 不科学等。这些风险一旦发生，小则导致时间进度拖 延或经费增加， 大则导致危及试验设备和被试件安 全的重大恶性事故。
高空模拟试验工作结构分解(简称 WBS)是风险 源识别的依据和基础。 组织实施高空模拟试验涉及 众多系统和相关层次的工作层面， 是一项复杂庞大 的系统工程。 最典型的试验工作结构当属试验技术 系统，为方便研究，将试验技术系统的工作结构简化 为四级结构进行分解，其格式如表 2 所示。
(5) 被试件的风险 委托方对被试件的技术状态交底不够， 地面台 整机试验暴露的问题未彻底解决或隐瞒部分技术细 节；技术继承与创新关系处理不妥，关键技术、新技 术的应用未经充分验证；技术设计匹配协调性差，配 套设计不够，技术状态控制不到位；工业基础所限， 新材料、新工艺、元器件不落实，关键部件制造工艺、 手段落后；设计、试制、试验关系处理不当，缺乏必要 的技术资料和数据，技术后备措施不充足；由设计、 制造、装配、检验造成的累积误差，使被试件性能、功 能和可靠性降低， 可测试性、 可实现性发生较大偏 差；主机与辅机、辅件和控制系统的匹配协调性差； 控制系统柔性差、程序紊乱、甚至死机等。 这些风险 一旦发生，一般都会导致时间进度拖延或经费增加， 严重时将会危及试验设备和被试件安全， 甚至引发 重大恶性事故，是试验风险的源头。 (6) 试验设备的运行风险 测试监控系统的误判、误报和操作人员误判、误 操作；运行设备和调节控制系统故障；试验状态点与 试验流程剧烈变化导致压气机机组喘振、停运；变配 电系统故障，造成系统动力电中断等。这些风险一旦 发生，小则导致时间进度拖延或经费增加，大则导致 危及试验设备和被试件安全的重大事故。
然而，就高空模拟试验风险(以下简称试验风险) 分析而言， 虽然按照质量体系的要求进行了试验风 险的简单预测和规避预置，但与 GJB5852 的要求还 有差距。 为促进试验风险决策的科学化、合理化，达 到减少和规避试验风险的目的， 确保试验安全和试 验成功，进行试验风险分析研究十分必要。
收稿日期： 2009-07-11； 修回日期： 2010-04-08 作者简介： 蒋明夫(1958-)，男，四川中江人，研究员，工程硕士，主要从事试验、设备设计及技术管理工作。
摘 要： 本文运用风险管理相关理论与技术，结合 GJB5852 的要求和高空模拟试验的特点，对航空发动机高空模拟试 验风险的概念进行了诠释。 阐述了如何进行试验风险分析和评价的基本方法，旨在使试验风险分析评价过程系统、规 范，并符合军标要求。 本研究可为行业类似试验项目提供参考和借鉴。 关键词： 航空发动机；高空模拟试验；风险分析 中图分类号： V263.3 文献标识码： A 文章编号： 1672-2620 (2010) 02-0052-06
验技术和设备系统的各类风险， 归属于纯粹风险范
畴。其后果只有损失和无损失两种，而不像投机风险
那样有损失、无损失知(见表 1)，被试件风险发
生的概率最高，危害程度及所造成的损失也最大；其
次是试验技术风险和设备系统发生的风险事件；其 它风险发生的概率较低， 事件后果对试验安全构成 的威胁较小，可忽略不计。 因此，对技术风险的分析 是试验风险分析中最主要的任务。
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2 试验风险
2.1 试验风险的定义
一般而言，风险至少有两个基本要素：风险发生
的概率和风险影响的大小。同时，风险意味着可能出
现损失或机会， 或者是对预期目标或正或负的随机
偏离。 其出现的可能程度可以用概率和影响程度的
后 果 来 表 示[2]，其 量 值 等 于 损 失 发 生 的 概 率 及 其 不
Risk Analysis of the Aero-engine Altitude Simulation Test
JIANG Ming-fu1， GUO Xin1， CHEN Guang-yu2， GONG Xiao-qi1
(1. China Gas Turbine Establishment， Jiangyou 621703， China；2. University of Electronic Science and Technology of China， Chengdu 610054， China)