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臺灣博碩士論文加值系統

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研究生:薛念唐
研究生(外文):Nien-Tang Hsueh
論文名稱:小型無人飛行載具可靠度提昇方案研究
論文名稱(外文):PROMOTE RELIABILITY PROJECT OF UNMANNED AERIAL VEHICLE RESEARCH
指導教授:吳昌暉吳昌暉引用關係
指導教授(外文):Chang-Huei Wu 吳昌暉
學位類別:碩士
校院名稱:元智大學
系所名稱:機械工程學系
學門:工程學門
學類:機械工程學類
論文種類:學術論文
論文出版年:2006
畢業學年度:94
語文別:中文
論文頁數:37
中文關鍵詞:可靠度可用度失效分析
外文關鍵詞:ReliabilityAvailabilityfail analysis
相關次數:
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可靠度的運用最早來自航空工程,第一次世界大戰後由於空中交通發展快速,但不幸的是空難事件頻傳,可靠度準則及必要的安全模式益受到世人的重視,各國也不斷的制定及發展可靠度準則。由於無人飛機具有不必擔心人員損失的優點,目前已受到各國普遍重視,各大專院校及研究機構均針對無人飛機的性能提昇提出不少的研究報告,但無人飛機仍然無法如有人飛機系統功能齊全,往往遇到緊急情況因不及反應而造成重大損失,針對改善無人飛機的可靠度,各國有關改善無人飛機可靠度可參考文獻[3~8]。
本文章所提出的小型無人飛機可靠度提昇方案研究,乃是結合航空工程的作業方式與可靠度的準則,訂定各學院及研究單位均可遵循的作業方案,不但可減少意外損失,進而對後續的研究均有助益。
The earliest utilization of reliability comes from aeronautical engineering. After World War I airborne transportation developed rapidly, but unfortunately aerial accidents occurred frequently. Each country developed and set the criteria for reliability, as the need for safety standards was recognized. Because unmanned aerial vehicles (UAV) have the advantage of reduced risk for human life, they receive the general attention of every country. Each university and research organization aims to improve the performance of the UAV, presenting a large number of research reports. Even so, UAV functionality is still not as complete as manned aircraft; the slower response time of UAV in emergency situations can cause heavy losses. For each country’s improvement of the reliability of UAV, please refer to [3~8].

This research seeks to promote the reliability of small UAV by combining the aeronautical engineering work method with the criteria for reliability, and sets a work plan for research institutions to follow. It can reduce accidental losses, and prove helpful for follow-on research.
目錄
第一章 緒論……………………………………..…….……………..1
1.1 前言………………………………………………………..1
1.2 研究背景與文獻回顧……………………………………..3
1.3 研究目標…………………………………………………..7
第二章 全壽期產品可靠度保証實務作業流程…………………….8
第三章 無人飛機品可靠度保証實務作業流程……………….……9
第四章 飛行前的可靠度……………………………………………10
4.1零件選用管制與儲存……………………………….………10
4.1.1選用零件時應考慮的基本因素………………………10
4.1.2零組件儲存應考慮因素………………………………10
4.2可靠度的試驗與評估……………………………………….11
4.2.1可靠度發展/成長試驗………………………..………11
4.2.2影響無人飛機可靠度(壽命)的環境與效應…………12
4.2.3環境試驗執行之應力順序……………………………12
4.2.4適用於無人飛機的振動試驗…………………………13


i
第五章 飛行中的可靠度…………………………………….………15
5.1失效分析與改善……………………………………..………15
5.1.1失效定義……………………………………..…………15
5.1.2失效分類………………………………………..………15
5.1.3「可靠度保証」失效報告、分析及改正作業流程…...17
5.1.4 FRACAS流程……………………………………..……18
5.1.5 FRACAS失效報告……………………………….…….19
5.2系統結構…………………………………………….…….…20
5.3小型無人飛機系統結構範例………………………….….…21
5.4系統可靠度模式……………………………………….…….22
5.4.1串聯系統……………………………………...…...…….22
5.4.2並聯系統……………………………………….….……22
5.4.3三串並聯系統……………………………………..….…23
5.4.4三並串聯系統……………………………………..….…23
5.4.5備用複聯系統…………………………………………...24
5.4.6各系統優缺點……………………………………..….…25


ii
第六章 飛行後的可靠度…………………………………….………26
6.1維護保養作業程序………………………………………..…26
6.1.1飛行前中後檢查…………………………………..……26
6.1.2飛機前置作業程序……….………………………….…27
6.1.3飛機緊急作業程序…………………………………..…28
6.1.4無人飛機飛行日誌………………………………..……29
6.2經濟可行的作為………………………………………..……30
6.2.1研究成本……………………………………………..…30
6.2.2製造成本……………………………………………..…30
6.2.3品質成本……………………………………………..…30
6.2.4維修成本…………………………………………..……30
6.2.5操作成本…………………………………………..……30
6.2環境保護……………………………………………......……31





iii

第七章 無人飛機作業程序……………………………..……..……32
7.1提出飛行計劃…………………………………………...… 32
7.2召集行前會議………………………………………………32
7.3運輸交通安全………………………………………………32
7.4飛機飛行檢查………………………………………...…… 32
7.5測試結束離場………………………………………………32
第八章 元智大學無人飛機事故案例分析…………………………33
8.1近二年無人飛機事故案例…………………………………33
8.2檢討與改進建議……………………………………………34
第九章 結論與未來展望……………………………………………35
參考文獻………………………………………………………..……36







IV

表目錄
表1-1無人飛機的可靠度發現總結各項分析…………………..……5
表1-2失效模式發現總結各項分析…………………………………5
表1-3增強無人飛機可靠度解決方案………………………….……5
表4-1零組件儲存名冊……………………………………………11
表4-2 環境試驗執行之應力順序…………………………….……12
表4-3 螺旋槳飛機振動說明表……………………………….……13
表5-1 FRACAS失效報告…………………………………………19
表6-1緊急作業程序………………………………………………28
表6-2無人飛機飛行日誌……………………………………….…29
表8-1無人飛機飛行日誌表8-1近二年無人飛機事故案例…………33







V

圖目錄
圖1-1洛克希德馬丁公司無人及有人飛機每10萬飛行小時損失比例
報告………………………………………………………3
圖1-2 1986年至2004年中無人及有人飛機每10萬飛行小時損失比
例報告……………………………………………………4
圖2-1全壽期產品可靠度保証實務作業流程……………………...…8
圖3-1無人飛機的可靠度保証實務作業流程……………….………..9
圖4-1螺旋槳飛機振動說明圖………………………………...……14
圖5-1 失效報告、分析及改正作業流程圖…………………………17
圖5-2 FRACAS流程圖……………………………………………18
圖5-3 系統結構圖…………………………………………………20
圖5-4 小型無人飛機系統結構範例…………………………………21
圖5-5 串聯系統……………………………………………………22
圖5-6 並聯系統……………………………………………………22
圖5-7 三串並聯系統…………………………………………….…23
圖5-8 三並串聯系統………………………………………….……23
圖5-9 備用複聯系統………………………………………….……24

vi
[1] FAA, Unmanned Aircraft Systems Operations in the U.S. National Airspace System-Interim Operational Approval Guidance.
[2] Office of the Secretary of Defense, UNMANNED AIRCRAFT SYSTEMS
ROADMAP Page H-1,2005-2030.
[3] Schaefer, Pete, Colgren, Richard D., Abbott, Richard J.,Park….Technologies
for Reliable Autonomous Control(TRAC) of UAVs, AIAA/IEEE Digital Avionics Systems Conference-proceedings,1,2000.
[4] Office of the Secretary of Defense, UNMANNED AIRCRAFT SYSTEMS
ROADMAP Page H-3,H-4,H-8,2005-2030.
[5] Stephen R. Dixon and Christopher D. Wickens,Reliability in Automated
Aids for Unmanned Aerial Vehicle Flight Control:Evaluating a Model of
Automation Dependence in High Workload,Technical Report
AHFD-04-05//MAAD-04-1,March ,2004.
[6] Weizhong Yan, Fault detection and multi-classifier fusion for unmanned
aerial vehicles(UAVs),Proceedings of SPIE-The International Society for
Optical Engineering,4385,Page 807,2001.
[7] Bruce T. Clough, UAV Autonomous Control System Reliability-What
Should It Be, And How Do We Reach It? National Aerospace and
Electronics Conference, Proceedings of the IEEE,1, Page807,2000.
[8] MAJ Smith,R Dekker,J Kos and JAM Hontelez,The avaiability of
unmanned air vehicles:a post-case study,Journal of the Research
Society52,161-168,2001.
[9] 柯煇耀,可靠度保証-工程與管理技術之應用,中華民國品質學會, Page 10-9中華民國九十四年九月.
[10] 侯保祿,盧銘輝,“中山科學研究院系統發展中心環境與可靠度實驗室簡介”,
品質月刊,42卷,3期, 46~48頁,95年3月.
[11]MIL-STD-810F, ENVIRONMENT ENGINEERING CONSIDERATIONS
AND LABORATORY TESTS.
36
[12] 柯煇耀,可靠度保証-工程與管理技術之應用,中華民國品質學會, Page10-42中華民國九十四年九月.
[13] 戴久永,可靠度導論,三民書局, Page 5,中華民國九十四年九月.
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