книги из ГПНТБ / Дружинин Г.В. Надежность электрических схем авиационных систем

Сохранность элемента,, в соответствии с определением, будет

Задаваясь несколькими значениями /, можно вычислить и построить «функцию сохранности» S(t), по которой можно судить о возмож­ ности и целесообразности дальнейшего хранения аппаратуры. Ход расчета поясняет схема рис. 1.23.

Применяя изложенный способ приближенного определения сохранности элементов, можно со все возрастающей в процессе хра­ нения точностью предсказать сохранность элементов по эксплуата­ ционным данным.

-Пусть при закладке на хранение (/ = 0) известно по заводским

числовые характеристики: среднее значение ТЦ и среднеквадратиче­

женной и в общем случае может служить лишь для ориентировоч­ ных подсчетов. Однако в начальный период хранения элементов и не требуется очень высокой точности в оценке сохранности.

Проведенное в момент с начала хранения измерение значений

приближении. По полученным при последующих измерениях значе­ ниям rli+ 1 и з^. +1, используя т)(. и <зт , полученные в предыдущем

40

измерении, вновь находим функцию сохранности в (/-]-1)-ом при­ ближении.

После каждой новой проверки значений определяющего пара­ метра хранящихся элементов можно все более точно предсказать поведение элементов при будущем хранении. Этот факт очень важен, так как с. течением времени хранения возрастает вероятность отказа элементов, а следовательно, и роль оценки их сохранности.

Способ расчета сохранности элементов, изложенный выше в предположении о постепенных отказах элементов, можно распро­ странить на общий случай наличия обоих видов отказов. Для'каж ­ дого элемента зависимость ^ ( t) является непрерывной до момента времени tm проявления внезапного отказа функцией, имеющей разрыв в точке tBH и равной пулю при I Д> tBH.

Время 4н проявления внезапного отказа является случайной величиной. Поэтому случайная функция Т1 (t) непрерывна, хотя отдельные реализации ее имеют разрывы. Это следует из самого определения [28] непрерывности случайной функции. Следовательно,

чаются ступеньки, то это будет свидетельствовать лишь о прибли­ женности отражения действительности ограниченным числом реали­ заций случайной функции Н (t).

В условиях хранения осуществлять непрерывный контроль исправности элементов практически невозможно. Сведения о внезап­ ных отказах получаются лишь периодически в моменты измерений параметров элементов. Чтобы в этих условиях получить непрерыв­ ные зависимости T\(t) и о,, ((), соответствующие отказам обоих видов, необходимо в формулах (1.28) считать равными нулю значе­ ния определяющих параметров элементов, имеющих внезапный отказ до данного момента времени хранения. Без дополнительного исследования очевидно, что возможные ошибки, получающиеся при таком осреднении, будут значительно меньше ошибок, возможных при экстраполировании функций t\(t) и <3Ti{t). В дальнейшем харак­

теристики и зт, (t), соответствующие общему случаю наличия обоих видов'отказов, будем называть обобщенными характеристи­ ками случайной функции В ((). Таким образом, общий случай рас­ чета сохранности элементов отличается лишь использованием обоб­

щенных характеристик tj it) и зТ( (t).

§ 1.8. О ЧИСЛЕ ПОДЛЕЖАЩИХ НАБЛЮДЕНИЮ ЭЛЕМЕНТОВ (ОБЪЕМ ВЫБОРКИ)

При проведении периодических измерений значений определяю­ щего параметра т, нужно определить число подлежащих наблюде­ нию п элементов из находящейся на хранении большой партии

N элементов.

Обычно измерение определяющего параметра не связано с раз­

41

рушением элемента. В тех редких случаях, когда при измерении определяющего параметра элемент разрушается, измерения целесо­

точность статистических характеристик т] и зГ|, можно найти по фор­ мулам

ваний, предъявленных к точности расчета. Из П\ и п2 выбирается

42

время уточняется одновременно с ростом точности экстраполирова­ ния характеристик t\{t) и on (t).

§ 1.9. РАСЧЕТ СОХРАННОСТИ СИСТЕМ

При решении вопроса об оценке сохранности систем необходимо выбрать определяющий параметр системы, подобно тому, как это делалось при оценке сохранности элементов. Определяющий пара­ метр системы является функцией определяющих параметров элемен­ тов этой системы и, следовательно, изменяется в процессе хранения. При изменении определяющего параметра системы он может выйти за границы допустимых значений, т,- е. система может выйти из строя.

Если имеется возможность измерять определяющий параметр хранящихся систем, то расчет сохранности систем аналогичен рас­ чету сохранности элементов. Например, если на хранении находятся электронные усилители, то, замерив у части из них коэффициенты усиления в два фиксированных момента времени, можно рассчитать сохранность описанным выше способом. Однако произвести непо­ средственные измерения определяющего параметра системы удается далеко не всегда. Иногда это невозможно из-за отсутствия контроль­ но-измерительной аппаратуры, иногда имеется опасность поврежде­ ния системы при проверке; могут отсутствовать источники питания и т. д. Во всех этих, случаях приходится опираться на знание измене­ ния характеристик элементов, составляющих находящуюся на хра­ нении систему. Кроме того, по характеристикам элементов прихо­ дится рассчитывать сохранность систем в случае, когда число систем ограничено, а каждую из них можно разбить на небольшое число групп одинаковых элементов.

Так как определяющие параметры элементов являются случай­ ными функциями времени, то определяющий параметр системы будет также_ случайной функцией времени с математическим ожида­

нием w(t) и среднеквадратическим отклонением ew(t).

44

Обычно постепенные изменения определяющих параметров эле­ ментов сравнительно невелики. Поэтому функцию случайных аргу­ ментов

H2 i , . . . н л , . . . н т г )

можно разложить в ряд Тейлора, сохранив только члены первого порядка и отбросив члены высших порядков:

Так как математические ожидания центрированных случайных аргу-

О

ментов Нjj равны нулю, то математическое ожидание функции слу­ чайных аргументов W t является той же функцией от математических ожиданий аргументов:

С практикой хорошо согласуется допущение о том, что для каж­ дого момента времени значения определяющих параметров отдель­ ных элементов являются независимыми, а следовательно, и некорре­ лированными между собой случайными величинами. Поэтому, при­ меняя к формуле (1.47) теорему о дисперсии линейной функции некоррелированных случайных величин, имеем

т

или, переходя к средним квадратическим отклонениям,

45

Таким образом, имея значения т),: и -зт всех элементов системы для двух моментов времени tt и /,-+ 1, мы можем рассчитать по фор­ мулам (1.48) и (1.49) значения ®'г-и оа,. , да,+ 1 и 3W._,V а затем при­

ближенно предсказать сохранность системы изложенным в § 1.7 способом.

При значительных отклонениях определяющих параметров эле­ ментов от номинальных значений возникает сомнение в применимо­

для определения математического ожидания да,- при некоррелиро­ ванных значениях Iiin Н?;, . . . ITmj будет иметь вид:

Второй член формулы (1.50) является поправкой на нелинейность функции и может служить для оценки точности метода линеариза­

ции при вычислении математического ожидания w i по формуле (1.48). Если учесть, что для фиксированного момента времени зна­ чения определяющих параметров элементов независимы и распре­ делены по законам, близким к нормальным, то среднеквадратиче­ ское отклонение ow определится выражением

производных можно пользоваться приемами, разработанными в тео­ рии точности механизмов, где линеаризация функций разложением в ряд Тейлора с сохранением членов первого порядка малости при­ меняется для вычисления ошибки механизма по ошибкам отдельных звеньев (метод Н. Г. Бруевича) [4, 5, 6].

Расчет сохранности систем можно вести как для постепенных отказов элементов, так и для общего случая наличия обоих видов отказов. В последнем случае пользуются обобщенными определяю­ щими параметрами элементов или системы.

Рассмотренный способ расчета сохранности можно применять и при расчетах надежности. Изложенным выше способом можно рас­ считать надежность постоянно включенных систем, находящихся в стационарных условиях. Кроме того, сохранность нужно учитывать

46

Глава 2

МЕРОПРИЯТИЯ ПО ПОВЫШЕНИЮ НАДЕЖНОСТИ АППАРАТУРЫ

§ 2.1. ФАКТОРЫ, ВЛИЯЮЩИЕ НА НАДЕЖНОСТЬ АВИАЦИОННОЙ АППАРАТУРЫ ПРИ ЕЕ ЭКСПЛУАТАЦИИ

Авиационная аппаратура в процессе эксплуатации испытывает вредные внешние воздействия, которые делают условия ее работы довольно тяжелыми. Эти снижающие надежность авиационной аппаратуры вредные воздействия могут быть субъективными или объективными.

Субъективные воздействия происходят из-за неправильных дей­ ствий людей, эксплуатирующих аппаратуру. Любая, даже полностью автоматизированная аппаратура, требует периодического осмотра и ремонта, т. е. подвергается воздействию людей. При этом возможны приводящие к отказам неправильные действия людей, обусловлен­ ные недостатком знаний, опыта, небрежностью, а также плохой организацией. Например, к отказу аппаратуры могут привести сле­ дующие действия: неправильная регулировка аппаратуры, наруше­ ние правил включения и выключения, нарушение порядка, методики и объема профилактических работ и т. д. Наряду с отрицательными субъективными факторами могут действовать и положительные, например деятельность изобретателей и рационализаторов.

Объективные воздействия можно разделить на две группы

(рис. 2.1):

а) Общие воздействия, которым всегда подвергается в тон или иной мере вся авиационная аппаратура во время полета.

б) Частные воздействия, которым могут подвергаться отдельные конкретные образцы, но некоторые образцы могут не испытывать этих вредных воздействий. Обычно аппаратура подвергается част­ ным воздействиям на земле.

Кобщим воздействиям относятся:

1)тяжелый ударно-вибрационный режим авиационной аппа­

ратуры;

2)тяжелый температурный режим;

3)резкие изменения атмосферного давления.

Первые два типа общих воздействий являются основными фак­ торами, определяющими более низкую, чем в других областях тех­ ники, надежность авиационной аппаратуры. Борьба с последствиями совместного влияния этих двух факторов составляет значительную

48

часть всех мероприятий по повышению надежности авиационных систем. Поэтому ударно-вибрационный и тепловой режимы работы авиационной аппаратуры будут более подробно рассмотрены в § 2.2

и 2.3.

Падение атмосферного давления при высотных полетах также вредно сказывается на надежности аппаратуры. При пониженном давлении ухудшается охлаждение аппаратуры, понижается электри­ ческая прочность воздуха, увеличивается нагрузка на кожухи герме­ тизированных элементов. Все эти обстоятельства должны учитывать­ ся при проектировании и эксплуатации аппаратуры.

Р и с . 2.1. Факторы, снижающие надежность авиационной аппаратуры.

К частным воздействиям относятся условия применения конкрет­ ного образца аппаратуры. При этом наибольшее значение имеют три вида вредных воздействий:

1)климат;

2)биологические воздействия;

3)ядерная радиация.

Вредное влияние климата может проявляться в основном за счет высокой или низкой температуры воздуха, повышенной влажности воздуха и различных примесей в нем. Повышенная температура воз­