книги из ГПНТБ / Соломонов, П. А. Надежность планера самолета

личеству исправно действующих в данный момент технических

ских устройств в течение заданного интервала време­ ни Ati.

Таким образом, интенсивность отказов для заданного отрезка времени является отношением количества отказов однотипных технических устройств в единицу времени, взятых для заданно­ го промежутка времени, к среднему числу исправно работающих технических устройств в течение этого же промежутка времени.

Приведенная на рис. 30 кривая плотности распределения от­ казов характерна для сложных изделий и систем, имеющих большое количество агрегатов, элементов и деталей. Такими из­ делиями и системами могут быть самолет в целом, радиотехни­ ческое оборудование самолета и другие системы. Однако для не­ которых отдельно взятых агрегатов и систем авиационной тех­ ники кривые плотности и интенсивности распределения отказов могут иметь различный характер. Для механических и гидравли­

К числу таких агрегатов относятся гидравлические и топливные насосы, гидроусилители, автоматы разгрузки и т. д. Интенсив­ ность отказов этих агрегатов в первый период эксплуатации в

60

В отдельных случаях в эксплуатацию или на испытания мо­ гут поступать недоработанные и неосвоенные в производстве объекты авиационной техники. В этом случае кривая интенсив­ ности отказов имеет вид, представленный на рис. 32 (кривая в). На этих изделиях еще до выявления всех скрытых дефектов, связанных с недостатками конструирования или производства, могут появляться отказы вследствие износа и старения.

Опыт показывает, что величина интенсивности отказов одних и тех же агрегатов зависит и от времени выпуска изделий с за- вода-изготовителя. У изделий первых серий, а также у изделий начала серийного производства интенсивность отказов, как пра­ вило, значительно больше, а время наработки на отказ меньше, чем у изделий последующих серий (рис. 33 и 34).

В ряде случаев в качестве количественной характеристики надежности самолета, его силовых установок, их систем и агре­ гатов используется среднее время безотказной работы. Среднее статистическое время безотказной работы (или среднее время появления в каждом из них первого отказа) определяется как отношение суммарной наработки технических устройств к их общему числу:

Математически среднее время безотказной работы большого количества однотипных технических устройств определяется как

61

математическое ожидание времени наработки технического уст­ ройства до появления в нем первого отказа

и интенсивностью отказов можно получить, одновременно умно­

Подставляя в формулу (2.25) значение f(t) из выражения (2.18), получим зависимость интенсивности отказов от вероят­ ности безотказной работы

62

С увеличением интенсивности отказов вероятность безотказ­ ной работы изделия уменьшается (рис. 36).

Зная вероятность безотказной работы, можно получить плот­ ность вероятности отказов

t

а также среднее время безотказной работы t

«—j \(t)dt

о

Таким образом, по имеющимся статистическим данным для определения интенсивности отказов А(0 вычисляются по фор­ мулам (2.28, 2.29) все основные характеристики надежности.

Статистическое значение вероятности безотказной работы системы можно получить с помощью следующего выражения:

чины, k — количество отрезков для определения Р\.

63

Опыт эксплуатации и результаты исследований показывают, что внезапные отказы, имеющие случайный характер, подчиня­ ются закону распределения, вытекающему из условий постоян­ ства интенсивности отказов. Поэтому в течение периода нор­ мальной эксплуатации (см. рис. 30, интервал II), когда влияние законов распределения весьма незначительно, можно без боль­ шой для решения практических вопросов погрешности считать, что интенсивность отказов технических устройств от времени не зависит и практически является постоянной величиной. Для этого периода эксплуатации вероятность безотказной работы

Таким образом, для обеспечения высокого уровня надежно­ сти невосстанавливаемых технических устройств следует выби­ рать срок службы намного меньше, чем среднее время безотказ­ ной работы. Зная необходимый уровень надежности и изменение вероятности безотказной работы в зависимости от наработки, можно определить срок службы технического устройства, в тече­

64

ние которого будет обеспечена заданная вероятность безотказ­ ной работы (рис. 37).

Зависимость между плотностью вероятности отказов, нара­ боткой и средним временем безотказной работы получается пос­

технического устройства, предшествующей отказу этого времени.

2.3. Количественные характеристики надежности восстанавливаемых технических устройств самолета

Все агрегаты самолета можно разделить на восстанавлива­ емые и невосстанавливаемые в процессе эксплуатации. Невосстанавливаемые агрегаты, элементы (или, как их называют, из­ делия, агрегаты, элементы одноразового применения) после появления неисправностей снимаются с эксплуатации и заменя­ ются новыми. К таким элементам относятся, например, блоки, детали и узлы радиоэлектронного оборудования, покрышки, ка­ меры колес, насосы гидравлических и топливных систем и т. д. Механические, гидравлические и смешанные системы самолета

Среднее время наработки между двумя соседними отказами Тв0 определяется отношением времени наработки t технического устройства к общему числу отказов элементов n(t), возникших за это время, т. е.

Если при оценке надежности учитываются отказы одновре­ менно у N однотипных восстанавливаемых технических уст­ ройств, то среднее время наработки между двумя соседними от­ казами равно

Легко показать, что между суммарной статистической плот­ ностью вероятности отказов технического устройства и средним временем наработки между двумя соседними отказами сущест­ вует обратная зависимость

Известно, что для любого закона распределения времени без­ отказной работы значение средней частоты отказов восстанавли­ ваемых технических устройств в установившемся режиме их ра­ боты по истечении некоторого времени, практически равного

В процессе эксплуатации в ряде случаев бывает необходи­ мо дать оценку влияния надежности отдельных агрегатов (систем) на надежность самолета в целом или всего комплекса. Для этого применяется вспомогательный критерий надежно­ сти — коэффициент отказов.

Коэффициент отказов Ко представляет собой отношение ко­ личества отказов однотипных агрегатов (блоков) пэ к общему количеству отказов в системе пс

Величина коэффициента отказа позволяет судить о том, ка­ кой тип агрегата и в какой степени влияет на надежность систе­ мы или самолета в целом.

Однако коэффициент отказа не дает возможности оценить, какой тип элементов системы менее надежен, а какой более на­ дежен. Для этой цели используется относительный коэффициент отказов Коо'

где А/'э — количество агрегатов (деталей, элементов) данного типа в системе;

Nс— полное количество агрегатов (деталей, элементов) всех типов в системе.

Коэффициент отказов и относительный коэффициент отказов можно выразить через некоторые другие характеристики надеж­

где «а—средняя плотность вероятности отказов агрегатов (де­ талей, элементов) данного типа. За это время в системе произой­ дет всего отказов

где Qc — суммарная плотность вероятности отказов в системе. Подставляя значения пс и пэ в формулу (2.49), получим

К 0 — N 3 -2^- . “с

При t— >-оо (0Э=ЯЭ. Поэтому

к — AT _Ai- Л 0--iV5 0

Аналогичным образом можно найти зависимость относительного коэффициента отказов от средней и суммарной плотности вероятности отказов

. (2.55)

При X= const

(2.56)

Следовательно, коэффициенты отказов в некоторых случаях могут быть выражены через интенсивность отказов.

68

В процессе эксплуатации полеты самолетов чередуются с простоями, необходимыми для проведения технического обслу­ живания, заправки самолетов горючим, специальными жидко­ стями и газами, выполнения профилактических работ, ремонтов. Кроме того, перерывы в полетах могут быть вызваны плохой погодой, отсутствием необходимости в полетах.

Поэтому текущее календарное время эксплуатации самоле­ тов /э:

где /„ — суммарное время налета самолетов в течение опреде­

для выполнения профилактических работ по уходу за самолета­ ми, подготовки их к полетам, выполнения доработок и т. д. (плановое время вынужденного простоя практически пропорци­ онально налету самолетов);

/непл — неплановое время вынужденного простоя, необходи­ мое для устранения отказов путем замены агрегатов, их регули­ ровки или ремонта. В неплановое время вынужденного простоя входит также' время простоя самолета в ожидании ремонта и запасных частей.

Величина /Непл — случайная и определяется суммарным вре­ менем для восстановления отказавших агрегатов и систем в про­ цессе эксплуатации самолетов в течение определенного кален­ дарного времени эксплуатации.

Одним из вспомогательных /критериев эксплуатационной на­ дежности самолетов является коэффициент эксплуатационной готовности &э.г, который представляет собой отношение полного

Коэффициент эксплуатационной готовности является крите­ рием, характеризующим готовность самолетов к применению. Его величина зависит от надежности и восстанавливаемости, а также от эксплуатационного совершенства, характеризующегося степенью приспособленности самолетов к проведению регламент­ ных работ и подготовке к полетам.

69