【作者】

杨哲; 党香俊

【单位】

中国民航大学

【摘要】

针对传统安全分析方法对氢燃料电池发动机系统的动态安全风险分析的困难性，提出功能共振分析（Functional Resonance Analysis Method, FRAM）与有限状态机网络（Finite State Machines Network, FSMN）的集成方法。通过分析某型氢燃料电池发动机系统在机械、化学与控制维度的失效机理，构建其FRAM功能网络模型，结合FSMN建立设备状态转移规则，动态推演多组件失效的级联效应。该方法创新性地构建了功能网络与状态机网络的映射架构，通过事件驱动机制实现半自动化推演。基于模型推测出了多种潜在的失效传播路径，并选择了三个具有代表性的失效传播过程，解析了机械、化学、控制等多领域失效因子的耦合，揭示传统分析方法难以捕捉的隐性共振机制。相较于传统方法，FRAM-FSMN有较高的级联失效路径的识别效率，覆盖了难以捕捉的耦合失效风险，通过推演案例分析并通过基于模糊评价矩阵的量化评估方法计算验证，结果表明，氢氧互窜（综合危害值5.16）、电池管理系统失效（综合危害值4.98）和膜电极破裂（综合危害值4.92）为前三大高风险失效模式，该方法可为氢燃料电池发动机系统的冗余设计、控制策略优化和安全标准制定提供理论支撑。

【关键词】

FRAM;FSMN;燃料电池;氢气;安全性

【论文集名称】

先进燃气涡轮发动机技术

【会议名称】

第二十七届中国科协年会论坛分议题| “先进燃气涡轮发动机技术”

【会议时间】

2025-7-25至2025-7-27

【会议地点】

北京市

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