книги из ГПНТБ / Основы теории и конструкции контрольно-проверочной аппаратуры авиационных управляемых ракет учебник

N (t) — число элементов, оказавшихся исправными к началу ин­ тервала At.

По полученным значениям Х(7,) для каждого временного ин­ тервала -At строится график зависимости интенсивности отказов по времени X(t).

Опыт эксплуатации многих систем (элементов) показывает, что интенсивность отказов новой аппаратуры отличается от интен­ сивности отказов аппаратуры, имеющей большую наработку. Из­ менение показателя X(t) происходит по характерному закону, гра­ фик которого имеет три явно выраженных участка (рис. 1.1).

сивность отказов в основном вследствие скрытых производствен­ ных дефектов. Длительность периода составляет десятки — сотни часов. Перед началом эксплуатации этот период может быть зна­ чительно уменьшен тренировкой элементов в условиях, близких к эксплуатации.

У ч а с т о к II характеризует основной нормальный период эксплуатации аппаратуры. Для этого периода характерной явля­ ется сравнительно постоянная интенсивность отказов. Длитель­ ность периода — несколько сот и тысяч часов.

У ч а с т о к III показывает значительное нарастание интенсив­ ности отказов из-за старения и износа элементов аппаратуры. С наступлением этого периода надежность аппаратуры ухудшается и дальнейшая ее эксплуатация становится нецелесообразной.

Надежность изделия характеризуется безотказностью, ремонто­ пригодностью и долговечностью,

11

в пределах срока службы, например электровакуумные и полупро­ водниковые приборы, резисторы, конденсаторы, подшипники каче­ ния, модульные и микромодульные элементы и т. п.

В о с с т а н а в л и в а е м о е и з д е л и е — это изделие, работо­ способность которого при отказе подлежит восстановлению в пре­ делах срока службы.

Большинство изделий является восстанавливаемыми, например блоки КПА, агрегаты электро- и пневмопитания и др.

Восстанавливаемость — это свойство изделия возобновлять утраченную после отказов работоспособность в минимально воз­ можные сроки. Чем лучше восстанавливаемость, тем лучше способ­ ность изделий выполнять заданные функции и оправдывать свое основное целевое назначение.

Восстанавливаемость изделий зависит от следующих факторов:

—ремонтопригодности изделий;

—возможностей обслуживающего персонала (его квалифика­ ции, опыта и т. д .);

—организационно-технических вопросов (научной организа­ ции и планирования эксплуатации системы, снабжения запасными

элементами и т. д.).

Ремонтопригодность — свойство изделия, заключающееся в его приспособленности к предупреждению, обнаружению и устране­ нию отказов и неисправностей путем проведения' технического об­ служивания и ремонтов. Другими словами, ремонтопригодность—' это приспособленность изделия к устранению отказов и неисправ­ ностей. Безотказность и ремонтопригодность изделий со временем ухудшаются. Скорость ухудшения этих свойств зависит (кроме других причин) от соблюдения обслуживающим персоналом уста­ новленных правил и норм технической эксплуатации, а также от того, работало ли изделие непрерывно или часть времени нахо­ дилось на хранении. С течением времени свойства безотказности и ремонтопригодности ухудшаются до предельного состояния, ого­ воренного в технических условиях. Дальнейшее использование из­ делия нецелесообразно или экономически невыгодно.

Долговечность — свойство изделия длительно сохранять рабо­ тоспособность с необходимыми перерывами для технического об­ служивания и ремонтов.

§ 2. ВЫБОР И ХАРАКТЕРИСТИКА ПАРАМЕТРОВ КОНТРОЛЯ

Авиационная управляемая ракета как объект контроля может быть охарактеризована определенной совокупностью контролируе­

12

мых параметров. Установление параметров, подлежащих конт­ ролю, проводится совместно разработчиками ракеты и разработ­ чиками ее КПА. Выбранные параметры должны характеризовать работоспособность агрегатов (систем) ракеты и обеспечивать вы­ явление любого отказа.

При выборе параметров анализируется работа и взаимодейст­ вие агрегатов (систем) ракеты, изучаются статистические данные по отказам, выявленным в процессе эксплуатации этих ракет или их прототипов.

На основании полученных данных составляется перечень агре­ гатов (систем), подлежащих проверке, контролируемых парамет­ ров и контрольных точек, где снимаются параметры, затем опре­ деляется значимость выбранных параметров, т. е. отношение ко­ личества элементов, влияющих на изменение данного параметра, к общему числу элементов, и выбираются датчики, превращающие контролируемые параметры в электрические сигналы и позволяю­ щие замерить параметр с необходимой точностью в течение за­ данного времени. Если оказывается, что какой-нибудь параметр можно замерить с небольшой точностью и что на измерение тре­ буется большое время контроля, целесообразность контроля дан­ ного параметра устанавливается дополнительными исследова­ ниями.

После окончательного определения перечня контролируемых параметров производится экспериментальное исследование ракеты с введенными в нее характерными отказами и исследуется возмож­ ность их выявления на основании измерения выбранных парамет­ ров.

При выборе количества контролируемых параметров необхо­ димо учитывать следующее. Введение дополнительного контроли­ руемого параметра может способствовать повышению надежности боекомплекта за счет выявления отказавших по данному пара­ метру ракет. Вместе с тем увеличение числа контролируемых па­ раметров приводит к усложнению КПА, повышению ее стоимости и увеличению времени подготовки ракеты к применению. Исклю­ чение того или другого параметра из числа контролируемых ведет к упрощению КПА, снижению ее стоимости и ускорению подго­ товки ракеты. Однако отмена той или другой проверки может при­ вести к снижению надежности боекомплекта ракет, так как в него будут попадать ракеты, неисправные по параметру, исключенному из числа контролируемых.

Во многих случаях исправность той или иной системы ракеты

Определяющий параметр связан с параметрами многих элементов системы, поэтому нет необходимости контролировать параметры всех этих элементов, а достаточно проконтролировать лишь опре­ деляющий параметр.

13

Контроль по определяющим параметрам позволяет сократить длительность проверки системы, однако для отыскания отказав­ шего блока (элемента) необходимо проводить дополнительные опе­ рации контроля.

Выбор определяющих параметров системы проводится на ос­ новании ее всестороннего изучения и исследования. В качестве примера приведем параметры инфракрасной системы самонаведе­ ния (ряс. 1.2) ракеты «воздух—воздух», которые могут быть ис­ пользованы в качестве определяющих. Назначение элементов, вхо-

Рис. 1.2. Функциональная схема инфракрасной системы самонаведения, рабо­ тающей на амплитудно-фазовом принципе

дящих в эту систему самонаведения, и принцип ее действия сле­ дующий. Тепловое излучение самолета-цели собирается оптической системой (ОС) и фокусируется ею на модулирующем диске (МД), установленном в фокальной плоскости. Модулирующий диск осу­ ществляет модуляцию излучения цели, по которой можно опреде­ лить углы отклонения цели от оси оптической системы. Промодулированное диском излучение поступает на приемник лучистой энергии (ПЛЭ). Промодулированный несущей и огибающей часто­ тами электрический сигнал с выхода ПЛЭ через усилитель несу­ щей частоты (УНЧ) поступает на детектор (Д ), который выделяет огибающую усиленного сигнала (сигнал рассогласования). Ампли­ туда огибающей пропорциональна углу рассогласования, а ее фаза определяется углом фазирования.

После усиления усилителем огибающей частоты (УОЧ) сигнал поступает на фазовый детектор (ФД) и моментные датчики гиро­ привода, представляющего собой трехстепенной гироскоп с внут­

ренним кардановым подвесом. С ротором этого гироскопа жестко связаны оптическая система, модулирующий диск и постоянный магнит. Раскрутка ротора обеспечивается вращающимся магнит­ ным полем, создаваемым блоком раскрутки. В результате взаимо­ действия магнитного поля, создаваемого моментными датчиками, и магнитного поля постоянного магнита создается внешний мо­ мент, под действием которого ротор прецессирует так, чтобы сов­ местить оптическую ось с направлением на цель.

В установившемся режиме слежения за подвижной целью уг­ ловая скорость прецессии равна угловой скорости линии дально­ сти, так как угол рассогласования (следовательно, и сигнал на входе фазового детектора) становится пропорциональным угловой скорости линии дальности. В фазовом детекторе в результате со­ поставления сигнала рассогласования с опорными напряжениями, вырабатываемыми генератором опорных напряжений (ГОН), осу­ ществляется разложение сигнала рассогласования на две состав­ ляющие, пропорциональные составляющим угловой скорости ли­ нии дальности в двух взаимно перпендикулярных плоскостях. Эти составляющие усиливаются усилителями мощности (УМ) первого и второго каналов и поступают на соответствующие рулевые при­ воды (РП). Электрические напряжения, необходимые для работы аппаратуры, вырабатываются блоком питания, запитываемым от бортового источника электроэнергии.

Наиболее важным определяющим параметром, позволяющим проверить работоспособность почти всех элементов системы само­ наведения, является крутизна первого и второго каналов управ­ ления. Под крутизной канала управления понимают значение от­ клонения рулей этого канала, приходящееся на единицу угловой скорости линии дальности. От этого параметра зависит точность наведения ракеты, поскольку при уменьшении крутизны рассогла­ сование между истинной и расчетной траекториями устраняется слишком медленно, а при увеличении ракета излишне энергично реагирует на сигнал рассогласования. Если крутизна обоих ка­ налов находится в пределах допуска, это свидетельствует об ис­ правности всех элементов системы самонаведения, за исключением схемы автоматической регулировки усиления (АРУ). Однако в слу­ чае выхода значения крутизны за пределы допуска нельзя сделать определенного вывода о причинах этого явления. Для нахождения неисправности нужно контролировать еще и другие параметры, характеризующие работоспособность отдельных элементов, узлов, - блоков.

Так, работоспособность следящего инфракрасного координа­ тора цели, включающего в себя оптическую систему, модулирую­ щий диск, ПЛЭ, усилитель несущей частоты, детектор, усилитель огибающей частоты и гиропривод с блоком раскрутки, может быть проверена по пороговой чувствительности — минимальному сиг­ налу на его входе, при котором с заданной вероятностью в течение определенного времени наблюдения фиксируется выходной сигнал.

15

Пороговая чувствительность характеризует не Только работоспо­ собность координатора, но и его максимальную дальность дей­ ствия. /

Анализ уравнений дальности действия следящих координаторов авиационных ракет показывает, что при увеличении их пороговой

ности радиолокационных координаторов цели в большинстве слу­ чаев является обязательной.

Пороговая чувствительность инфракрасных координаторов цели, определяемая в основном шумами ПЛЭ и УНЧ, в результате улуч­ шения технологии производства приемников лучистой энергии и применения специальных видов монтажа первых каскадов элект­ ронного усилителя является достаточно стабильным параметром. Поэтому в простейшей КПА контроль пороговой чувствительности инфракрасного координатора не проводится, так как эта операция связана с необходимостью применения в качестве имитатора цели модели абсолютно черного тела, эксплуатация которого в поле­ вых условиях затруднена.

Достаточно полную информацию о работоспособности следя­ щего инфракрасного координатора цели можно получить в резуль­ тате контроля напряжения на выходе усилителя несущей частоты. Поскольку частота этого напряжения у большинства координато­ ров находится в диапазоне 500—2000 Гц, оно называется «напря­ жением звукового сигнала» или просто звуковым сигналом. По зна­ чению напряжения звукового сигнала можно сделать вывод и о работоспособности схемы АРУ: если при большом изменении вход­ ного сигнала (лучистого потока) это напряжение изменяется мало, автоматическая регулировка усиления действует. По частоте на­ пряжения звукового сигнала можно определить скорость вращения модулирующего диска, поскольку частота вращения пд модули­ рующего диска связана с частотой /3. с напряжения звукового сиг­ нала соотношением

где к — число прозрачных (непрозрачных) секторов в растре мо­ дулирующего диска.

Исправность механических узлов гироскопа и блока раскрутки ротора можно установить в результате измерения угловой скорости вращения ротора, которую определяют либо по частоте напряже­ ния звукового сигнала, так как с ротором жестко связан модули­ рующий диск, либо по частоте опорного напряжения, вырабаты­ ваемого генератором опорных напряжений, либо по частоте пуль­ сации напряжений в блоке раскрутки. Для поиска неисправности в системе самонаведения целесообразнее контролировать послед­

16

нее из указанных напряжений, так как оно характеризует работо­ способность значительно меньшего числа элементов, чем другие из названных параметров. -В случае необходимости быстрейшей про­ верки работоспособности контролируемой системы нужно прове­ рять тот параметр, который характеризует состояние большего числа элементов. Иногда целесообразно определять угловую ско­ рость вращения ротора на выбеге, т. е. через некоторое время после снятия питающих напряжений с блока раскрутки. Эта про­ верка позволяет более объективно оценить состояние механических узлов гироскопа.

Техническое состояние бортового источника электроэнергии и блока питания можно оценить по величине и частоте вырабаты­ ваемых ими напряжений. Уход этих параметров за пределы до­ пуска свидетельствует о неисправности источника электроэнергии или блока питания лишь в том случае, если есть' уверенность в исправности их нагрузочных цепей. Для контроля нагрузочных це­ пей обычно измеряют потребляемые ими токи. В приведенном при­ мере целесообразно измерять анодные токи усилителей и блока раскрутки, а также токи, потребляемые этими устройствами по цепям накала.

Радиолокационная система самонаведения значительно слож­ нее по устройству, чем рассмотренная выше инфракрасная си­ стема. Поэтому для достаточно полного контроля радиолокацион­ ной системы необходимо проверять большое число определяющих

зависит от точности работы схемы стабилизации по углу крена. Особенно важна жесткая стабилизация ракеты по углу крена при использовании автономной системы управления или системы теле­ управления, так как в этих случаях сигнал рассогласования изме­ ряется в системе координат, связанной с пространством, а управ­ ляющие силы создаются в системе координат, жестко связанной с корпусом ракеты. При наличии крена ракеты эти системы коорди­ нат не совпадают, что приводит к увеличению промаха ракеты.

Системы самонаведения не требуют жесткой стабилизации по углу крена, но если угловая скорость ракеты относительно про­ дольной оси будет большой, возникнут перегрузки и дополнитель­ ная модуляция сигнала в координаторе цели, что приводит к уве­ личению промаха.

При контроле работоспособности ракет с небольшим временем полета достаточно проверить правильность функционирования схемы стабилизации, так как ошибки гироскопических датчиков малы и не могут повлиять на точность наведения. Если время по­ лета велико, необходимо определять точность работы схемы ста­

2 -1 0 1

с высокой точностью стабилизировать их динамические характери­ стики. При стабилизации динамических характеристик с помощью датчика линейных ускорений (акселерометра) и скоростного ги­ роскопа необходимо производить проверку их работы. Если ста­ билизация динамических характеристик ракеты основана на ис­ пользовании шарнирных моментов, проверяют величину моментов, развиваемых приводом рулей, и точность работы схемы обнуле­ ния рулей.

§ 3. СПОСОБЫ ОЦЕНКИ ПАРАМЕТРОВ КОНТРОЛЯ

Для определения годности объекта контроля к выполнению своего функционального назначения необходимо оценить значения каждого параметра. Основное значение параметра, установленное исходя из функционального назначения объекта контроля, называ­ ется номинальным значением параметра (Л0). При контроле на­ блюдаются отклонения действительных измеренных значений па­ раметров (Л„) от их номинальных значений, в связи с чем возни­ кает необходимость оценки контролируемых параметров.

Существующие способы оценки параметров подразделяются на допусковые и количественные. Рассмотрим допусковый способ оценки параметров.

Алгебраическая разность между действительным значением па­ раметра и его номинальным значением представляет собой откло­ нение значения параметра (/г):

Если измеренное (действительное) значение параметра дости­ гает предельного значения, т. е. наибольшего (наименьшего) воз­ можного значения (Лтах или Amin), то, как правило, нельзя сде­ лать заключение о годности этого значения параметра и об исправ­ ности объекта контроля. Объект контроля считается исправным, если значение каждого параметра не превышает определенной допустимой границы, т. е. не выходит из поля допуска.

Полем допуска называется область значений параметра, гра­ ницы которой установлены из условий обеспечения исправности (работоспособности) изделия. Существует верхняя граница поля допуска Ав и нижняя граница поля допуска Лн.

Допуском Н называется алгебраическая разность между верх­

Есть два способа оценки допусковых параметров:

а) фиксирование ухода значения параметра за границы поля допуска Лв и Лн. В этом случае значение контролируемого пара­ метра оценивается двухбалльным критерием по принципу «годен— брак». Значение параметра считается годным, если ЛН< Л 0< Л В;

18

б) определение знака отклонения контролируемого параметра при выходе его за допустимые границы. В этом случае контроли­ руемый параметр оценивается трехбалльным критерием «выше— норма—ниже».

Полная характеристика количественного параметра включает:

—указание значения индекса годности (факт нахождения контролируемого параметра в поле допуска или вне его);

—указание знака отклонения измеренного значения от номи­

нала параметра;

— указание отклонения измеренного значения от номинала па­ раметра.

При оценке количественного параметра измеренную величину

подлежащей вводу (хранению), так и в смысле времени обработки результатов контроля.

Возможны два способа нормирования значения результата из­ мерения: нормирование по номиналу и нормирование по полю до­

этом обеспечивается возможность характеризовать значения откло­ нений любых параметров одним и тем же небольшим диапазоном чисел, что упрощает схему индикации и документирования (регист­ рации).

Если для параметра заданы верхнее и нижнее граничные зна­ чения, то относительное отклонение значения параметра

§ 4. КЛАССИФИКАЦИЯ СРЕДСТВ КОНТРОЛЯ

Средства контроля классифицируются по степени автоматиза­ ции, по характеру межблочных функциональных связей, по целе­ вому назначению и по способу снятия и обработки информации.

По степени автоматизации все используемые в настоящее время средства контроля подразделяются на три основные категории: ручные, автоматизированные и автоматические.

Ручным называется средство контроля, в котором все опера­ ции контроля производятся оператором вручную. Оно представ­ ляет собой набор универсальных стандартных измерительных при­ боров широкого назначения, конструктивно объединенных вместе со вспомогательным коммутационным оборудованием в единую си­ стему. Результаты ручного контроля субъективны, так как зависят от опыта и квалификации оператора.

Автоматизированным называется средство контроля, выполня­ ющее свои основные функции с частичным участием человека-опе- ратора. Оно представляет собой комплекс специально разработан­ ных измерительных,, имитирующих, коммутационных и других устройств, обеспечивающих автоматизацию части операций конт­ роля. Оценка результатов контроля производится автоматом, но выбор режимаконтроля, измерение сложных параметров произ­ водятся оператором. При работе с такими средствами контроля оператор до 65% всего времени проверки затрачивает на ручное управление и другие операции.

Автоматическим называется средство контроля, выполняющее свои функции без участия человека-оператора, кроме операций включения и выключения. Оно обеспечивает автоматизацию всех операций, связанных с обработкой полученной в процессе конт­ роля информации, и производит оценку исправности объекта с вы­ дачей результатов проверки, а иногда с указанием мест отказов без вмешательства оператора. Роль оператора сводится к вклю­ чению аппаратуры и выбору режимов работы системы контроля. Эта работа составляет менее 5% рабочего времени, затрачивае­ мого на проверку.

Применение автоматизированных и автоматических средств контроля позволяет:

— сократить время, затрачиваемое на проверку, вследствие чего повышается боеготовность и уменьшается износ боевой техники;

—исключить субъективность при оценке результатов контроля;

—снизить требования к уровню квалификации операторов;

—обеспечить автоматическую регистрацию значений парамет­ ров, что необходимо для последующего анализа и прогнозирова­ ния отказов, при этом появляется возможность централизованной обработки на ЭВМ результатов контроля большого числа одно­ типных объектов и выработки рекомендаций по ремонту и дора­ боткам этих объектов;

— осуществить иногда автоматический поиск неисправностей с указанием их места и выдачей инструкции по устранению де­ фекта.

По характеру межблочных функциональных связей различают

ступают команды на запуск последующего (ФБ2) и т. д. Измене­

20