1.1.4 Связь диагностирования и надёжности авионики

Бортовое оборудование воздушного судна может функционировать только в том случае, когда создается возможность непрерывно получать информацию о его техническом состоянии.

Контроль и диагностика оказывают существенное влияние на показатели надежности объекта:

а) контроль в совокупности с восстановлением работоспособности и исправлением обнаруженных ошибок обеспечивает нормальное функционирование объекта в заданной конфигурации и в заданных режимах, позволяет определить степень готовности объекта к включению, время переключения на резерв, необходимость формирования резервных направлений передачи данных, новой конфигурации системы и т.п. Без средств контроля и диагностики невозможно нормальное функционирование системы;

б) контроль и восстановление повышают показатели безотказности объекта. Одним из показателей качества контроля служит время, затрачиваемое на восстановление работоспособности объекта, а оно существенно влияет на коэффициент готовности объекта;

в) контроль повышает достоверность информации при ее хранении, обработке и пересылке.

При проектировании системы контроля необходимо проводить либо расчет, либо моделирование надежности изделия с учетом влияния контроля и на основании такого расчета выбирать оптимальную стратегию контроля.

С появлением микропроцессоров/микроконтроллеров и с увеличением интеграции микросхем широкое распространение в диагностике отказов авиационного оборудования получает концепция Built–In–Тest Equipment, сокращенно BITE (встроенное оборудовани для тестирования), основанная на методах аппаратной (или физической) избыточности и использующая дополнительные наборы датчиков, микроконтроллеры, оперативные запоминающие устройства. Информация от BITE концентрируется в интерфейсном блоке и поступает в Централизованную систему индикации отказов (ЦСИО) и отражается на дисплеях многофункциональных индикаторов. От аппаратной избыточности  к программной – дополнить.

В последнее время появились альтернативные решения, позволяющие проводить диагностику отказов в оборудовании при неопределённости в технических состояниях. Самым многообещающим из них является использование нейронных сетей для моделирования диагностики отказов. Нейронные сети достаточно широко применяются для моделирования различных процессов во многих областях с получения оптимальных решений, и техническая диагностика не является исключением.

1.1.5. История развития технической диагностики

История технической диагностики начинается в середине 20-го века, когда после окончания второй мировой войны появилась тенденция всё более нарастающего технического прогресса. Развитие электроники, теории автоматического управления, кибернетики, вычислительной техники, радионавигации, радиолокации и связи привело к созданию сложных технических систем, в структуре которых одновременно функционировали тысячи и десятки тысяч элементов, многочисленные отказы которых требовали значительных ресурсов на восстановление работоспособности оборудования различного назначения. В гражданской авиации появляются первые реактивные самолёты, укомплектованные электронными системами автоматического управления и навигационно-пилотажными комплексами, от правильного функционирования которых зависит безопасность полётов. Интуитивные методы поиска отказов, основанные на “жизненном” опыте, занимали значительное время и не обеспечивали необходимый уровень безотказности систем. Организация технического диагностирования нуждалась в научном обосновании.

Выявление отказов датчиков, основанное на аналитической избыточности, было предложено Кларком (США), а использование методов оценки параметров для выявления отказов технических систем продемонстрировано Холманом (ФРГ). Обобщение методов диагностики, основанных на моделях ОД, выполнено Химмерблау (ФРГ) в 1978 г. Аналогичные исследования проводились в Советском Союзе и техническая диагностика была энергично развивавшимся направлением. В 1976 г. в издательстве “Энергия” выходят две книги:

1. Авторы Гольдман Р. С., Чипулис В. П. Техническая диагностика цифровых устройств – учебник, который длительное время был для специалистов буквально настольной книгой.

2. Основы технической диагностики. Книга 1 – модели объектов, методы и алгоритмы диагноза. Под редакцией д.т.н. профессора Пархоменко П.П., член-корреспондента РАН. (книга 2 – оптимизация алгоритмов диагностирования, аппаратурные средства вышла в 1985 г.).

1983 г. отмечен выходом книги А.В.Селезнёва «Проектирование автоматизированных систем контроля бортового оборудования летательных аппаратов», где впервые обобщены накопленные к этому времени научные и проектные материалы по диагностике бортового оборудования воздушных судов. В книге рассмотрены:

• принципы построения автоматизированных систем контроля,

• контроль аналогового оборудования ВС,

• автоматизация комплексных проверок аналогового оборудования,

• основы технической диагностики цифрового оборудования ВС,

• модели цифровых устройств как объектов диагностирования,

• синтез тестов цифровых устройств, в том числе и тестов для микропроцессоров.

Развитие же авиационных БЦВМ имеет свою историю (интернет).

В 1984 г. коллектом авторов МИИГА под редакцией д.т.н. Синдеева И.М. издаёт учебное пособие «Диагностирование и прогнозирование авиационного оборудования», предназначенное для ВУЗов ГА.

Так что современные технологии технической диагностики цифровой авионики не только давно и успешно существуют, но в последнее время находятся в фазе немыслимого прежде стремительного развития.

Теоретические основы диагностирования авиационных систем развиты в работах авторов, которые и сегодня эффективно трудятся на кафедрах НАУ:

• Новиков В.С. Техническая эксплуатация авиационного радиоэлектронного оборудования. Учебник для вузов ГА. М.: Транспорт, 1987. – 264 с. Д.т.н. Владимир Стефанович Новиков – профессор кафедры авиационных радиоэлектронных комплексов, ИАН.

• Игнатов В.А., Тараненко А.Г. Авиационные системы диагностирования. Учебное пособие. К.: КИИГА, 1991. – 104 с. Д.т.н. Владимир Алексеевич Игнатов – профессор той же кафедры.

• Держстандарт “Технічне діагностування та контроль технічного стану. Терміни та визначення” ДСТУ 2389-94.

• Доценко Б.И., Игнатов В.А., Казак В.Н. Системы автоматизированного контроля. Учебное пособие. К.: КМУГА, 1995. – 148 с.

Д.т.н., профессор Борис Иванович Доценко – зам. по науке директора Гос. Конструкторского Бюро “ЛУЧ”, Киев, ул. Мельникова, 2. Разработка изделий военного назначения, среди которых,в частности, Комплексы контроля и диагностики авиационных ракет и торпед.

Д.т.н. Василий Николаевич Казак – профессор кафедры автоматизации и энергоменеджмента, аэрокосмический институт (АКИ).

К сожалению, с 1995 г. учебники/учебные пособия по техническому диагностированию применительно к системам авионики в Университете не издавались. Отсюда – особое внимание конспектированию учебного материала по данной дисциплине.