1 引言
对民用飞机来说，操纵系统的可靠性问题非常复杂，其设计领域包括了结构、机构、液压、电气。其失效模式多种多样：结构开裂、破坏、操纵力矩不足(由于卡滞及其他原因)、磨损造成的功能失效、由于电气问题造成的控制失效等。这些机构的安全与否，直接影响到飞机正常功能的完成，甚至会造成灾难性事故，所以对其进行可靠性验证非常重要。对于滚轮滑轨机构而言，磨损是主要的失效模式之一，磨损会导致滚轮滑轨机构卡阻、运动精度降低、强度减小和工作能力丧失。近些年，在磨损方面，针对相关的磨损理论和具体的磨损试验有许多研究，磨损可靠性得到一定的发展，主要表现在对磨损失效的判定原则、实际磨损量的分布形式及模糊理论的引入等方面，众多学者对此进行了较为深入地研究[1-3]，并将相应理论分析方法应用到飞机货舱锁系统、航空关节轴承、连杆机构、凸轮机构及铰链等具体的结构、机构磨损可靠性的计算[4-7]。滚轮滑轨在飞机襟、缝翼运动机构中应用较多，且由于磨损所产生的事故和事故症候较多，因此，本文以民机缝翼操纵系统滚轮滑轨为试验对象，在试验过程中全程监控滚轮滑轨磨损量，结合具体并提出滚轮滑轨运动机构磨损可靠性分析模型和具体的计算方法，给出了一种滚轮滑轨磨损量的工程可靠性评估方法，同时给出了整个操纵系统的可靠度下限。
2 滚轮滑轨运动机构可靠性试验简介
在滚轮滑轨运动机构中，滑轨通过接头与缝翼相连，通过驱动装置驱动缝翼收放。滑轨上下面为同轴圆柱面;滚轮安装在滑轮架上，滑轮架固定不动，滚轮相对滑轨滚动。滑轮架上下滚轮的转动轴线位于同心圆柱面上，前后两组滚轮分别位于同心圆柱的同一径向上，依据可靠性试验尽量真实模拟使用情况的原则，该滚轮滑轨运动机构选用该飞机缝翼功能可靠性试验的全套试验件，安装与真实飞机基本相同，整个操纵系统安装在静力盒段模拟件上，试验时，先对试验台架进行加载，用于模拟机翼本体结构变形，再通过操纵系统实现缝翼收放动作，完成滚轮滑轨运动机构的摩擦副运动过程，缝翼舵面施加相应的载荷谱，对缝翼施加随动载荷，重复此过程直到达到目标次数。
3 缝翼操纵系统的可靠性分析方法
缝翼操纵系统的可靠性分析可分为结构可靠性分析和机构可靠性分析。 结构可靠性分析是通过结构疲劳计算给出连接耳片、螺栓及支座等结构细节的疲劳可靠度。 机构可靠性分析含滚轮滑轨运动机构的可靠性分析，操纵力矩的可靠性分析，变形卡滞的可靠性分析，电气液压系统的可靠性分析等。 本文着重介绍滚轮滑轨运动机构的可靠性分析方法。
4 滚轮滑轨运动机构的可靠性评估
4.1 滚轮滑轨运动机构的磨损失效判据
所谓滚轮滑轨运动机构的可靠性是指滚轮滑轨运动机构能够可靠的执行其设计的功能：起飞、滑行、爬升、巡航、盘旋、下滑、着陆等功能的可靠性。由于通过使用经验获得容许磨损量的值是相当困难的， 故容许磨损量主要是依据试验数据或查资料确定。当无资料可查或无类似连接、运动副资料可查时，只能通过试验确定，但需注意试验件的载荷、环境、支承情况是否与真实使用情况相同，若有一些差别，则必须对试验结果进行满足精度要求的修正;通过查资料确定时，首先应查飞机的使用、维修手册;其次可查阅有试验数据、结论的有关资料。本文搜集了一些磨损破坏方式的基本特征。同时国标 GB/T 10622-1989 调整后标准，即 YB/T5345-2006[9]给出了金属材料滚动接触疲劳的试验方法，其 P340 页指出了金属材料滚动接触疲劳试验的失效判据，如下所示： 金属材料滚动接触疲劳试验疲劳失效判据：
1) 深层剥落面积大于或等于 3mm2时，即判为疲劳失效;
2) 麻点剥落(集中区)，在 10mm2面积内出现麻点率达 15%的损伤时，即判为疲劳失效;
3) 特殊试验的疲劳判别，可根据试验目的确定。
4.2 滚轮滑轨运动机构的磨损可靠性分析方法
缝翼安装在静定的机翼假件之上，通过操纵系统的控制完成收放。在实际工程中，滚轮滑轨的结构磨损因受磨损类型、温度、润滑程度及金属相溶性的影响，其值具有随机性，根据中心极限定理，其分布规律可视为正态分布。 假设使用过程中机翼变形及启动载荷对操纵系统的影响不大，主要考虑滚轮滑轨运动机构的可靠性问题，假设滚轮滑轨的磨损量为DL ，试验过程中根据起落次数逐一进行实测，DL 服从正态分布，各处的磨损与起落次数成正比，属于线性累计磨损。容许磨损量的额定值为DL ，它是考虑了足够摩擦力，惯性力和气动力等因素之和的极值，根据每个滚轮滑轨运动机构的设计、工艺、使用情况基本相同，假设每个滚轮滑轨运动机构是属于同一个母体的相同子样。
4.3 磨损量的试验实测统计
缝翼滚轮滑轨作为机构运动的一部分，为了保持磨损量测量基准的一致性，在试验过程中，不能将其拆卸下来进行磨损厚度测量，磨损部位包含在缝翼内部，并且结构之间相互磨损表面空间狭小，磨损量级较小，这给工程测量带来不便，试验过程中采用塞尺及超声波测厚仪相结合的测量方式进行测量，这种方法依赖于测量人员的手法，并存在一定的差异。3.2 节指出，滚轮滑轨的磨损量DL 定为 0.4mm，磨损量是一个连续输出值，同时也是一个随机变量，且服从正态分布。为了试验方便，试验过程中对缝翼滑轨上选取的三个测量点进行标记，每 2000 次(后期可缩短时间间隔)起落对着三个点进行一次磨损量测量，目前完成缝翼试验 20000 次起落。
5 试验结果分析
5.1 定性分析
缝翼运动机构本身属于高升力的一部分，自身具有驱动装置，高升装置具有一定的可靠性，本文涉及的磨损量是基于以上条件可靠使用。 缝翼滚轮滑轨运动机构是由上下滚轮及其滑轨相互滚动构成的，滑轨由驱动装置提供动力，滚轮还受到翼面气动载荷传来的正压力，且载荷较小，滑轨表面设有抗磨涂层，能够克服一定的摩擦力，所以，缝翼滚轮滑轨运动机构具有较高的可靠度。并且试验过程中，未发现因磨损导致试验卡滞，报警，也未发现滑轨表面出现麻点剥落。
6 结论
以民机缝翼操纵系统为研究对象，对缝翼滚轮滑轨运动机构的磨损量进行统计，给出了工程上对于磨损量的可靠性评估方法，同时给出了整个操纵系统的可靠度评估方法。为研究民机缝翼系统可靠性打下了一定得数据基础。同时通过试验数据的统计与可靠性计算表明：
(a) 通过试验过程中的实测数据，缝翼滚轮滑轨运动机构力矩的可靠度为30.9 7830 ，表明此滚轮滑轨的磨损量满足缝翼操纵系统输出要求，同时满足3法则，证明此磨损量安全可靠。
(b) 以试验过程中的故障统计，给出了 20000 个起落下的操纵系统的可靠度下限SLR ，证明操纵系统的可靠度满足试验要求;
(c) 以 20000 个起落作为一阶段目标值，给出了系统的平均故障间隔，对整个飞机服役期内的操纵系统可靠些评估具有一定参考意义。
