книги из ГПНТБ / Крауз С.В. Основы технической эксплуатации авиационного оборудования I. Элементы теории надежности оборудования летательных аппаратов. II. Средства и методы контроля и подготовки авиационного оборудования

При наилучшем решении интервал Г,; Т2 в 1,5—2 раза больше технического ресурса самолета или двигателя, на котором приме­ няется данный объект авиационной техники.

Однако на практике бывает так, что не всегда на эксплуатацию поступает тренированная авиационная техника, и в этом случае приходится считаться с возможностью появления отказов вслед­ ствие скрытых дефектов и учитывать плотность вероятности по­ явления отказов, распределенную по закону Пуассона.

ПРОГНОЗИРОВАНИЕ НАДЕЖНОСТИ

Для предопределения надежности генеральной совокупности *, состоящей из А' объектов авиационной техники или элементов си­ стемы, необходимо иметь некоторые отправные статистические данные.

Надежность или вероятность безотказной работы (когда п = 0) N объектов или элементов в течение времени t при наличии жест­ кости условий эксплуатации, характеризующейся коэффициентом кж, может быть определена расчетно, если в выборочной совокуп­ ности, состоящей из Nn объектов или элементов, испытанной в те­ чение времени tn , точно п объектов или элементов отказали в ра­ боте. Коэффициент жесткости условий эксплуатации при испыта­ нии кж = 1 .

Таким образом, для определения расчетной надежности необ­ ходимо определить условную вероятность р(А/В) безотказной ра­ боты общего количества N изделий в течение времени t (событие А) при условии, что в течение времени tn , в процессе испытания на срок службы выборочной партии, состоящей из Nn данных из­ делий, произошло точно п отказов (событие В):

Для того чтобы определить р(АВ) и р(В), которые неизвестны, следует воспользоваться известными данными распределения ве­

* Генеральной совокупностью называется множество объектов или явле­ ний, представляющих всеобщую базу для представительных выборок при стати­ стических исследованиях вероятностных процессов.

30

роятности безотказной работы в зависимости от частоты появления отказов, при этом р(В) и р(АВ) выразить в виде следующих инте­ гралов:

мо подвергающихся испытаниям объектов Nn . Лишь некоторое весьма малое количество из них отказывает в работе, причем все возникшие отказы являются независимыми событиями. Поэтому можно считать, что распределение вероятности появления точно п отказов в процессе испытания выборочной партии Nn объектов

.в течение времени tnсо средней частотой отказов f отвечает зако­

ну распределения Пуассона, т. е.

где N — число испытаний,

Р — вероятность появления события.

31

Применяя эту методику для определения вероятности безотказ­ ной работы расчетной совокупности при условии наличия вышезаписанных опытных данных, получим, что

Подставляя в формулу (1.109) значения согласно (1.110) и (1.111), получим

32

выражение (1.115) можно переписать в следующем виде:

Подставляя значение (1.113) в (1.117), получим окончательно рас­ четную надежность:

Для упрощения и возможности последующего исследования введем понятие испытательного коэффициента

(1.119)

ПNtkJ

тогда уравнение (1.118) может быть представлено в виде:

Это уравнение позволяет определить надежность аппаратуры в зависимости от установленного опытом точного количества п от­ казов (не больше и не меньше).

В том случае, если желательно произвести расчет надежности на основании определенных технических условий, т. е. определить вероятность безотказной работы аппаратуры при использовании элементов, имеющих во время испытания на срок службы v или

Для решения поставленной задачи делается допущение, что различные объекты или элементы прошли испытания с числом от­ казов, лежащим в пределах от 0 до v, при условии, что в этих пре­ делах любое значение v равновероятно.

Зная вероятности безотказной работы, рассчитанной на осно­ вании данных испытания выборочной совокупности, когда отказа­ ло точно я объектов (1.118), и обозначая

Nntn

N J n + N t k ж а

а также учитывая все 1 -f- > вероятных случаев, соответствующих 0, 1, 2... v отказам, можем для рассматриваемого случая выразить вероятность безотказной работы следующей геометрической про­

Применяя формулу суммы геометрической прогрессии,получим

проведен небольшой объем испытаний и имеется относительно не­ большая информация о качестве элементов в условиях примене­ ния, для которых подсчитан kn-

Большая величина кп означает, что проведен относительно большой объем испытаний и имеется относительно большая инфор­ мация о качестве элементов. Так как надежность зависит как от параметров, связанных с испытанием на срок службы, так и от

тем более достоверны результаты испытания. Однако, если знать достоверность уровня искомых характеристик, то объем испытаний может быть уменьшен.

Величину, характеризующую достоверность уровня искомых

V

k

где кч — коэффициент перехода от теоретического выражения для

Величина к-, близка к единице для большинства значении

34

и kn, за исключением случаев, когда v и kn вместе или по­ рознь малы.

Дробь в формуле (1.124) представляет собой прогнозируемую надежность аппаратуры при идеальных условиях испытания, когда

Коэффициент & согласовывает это идеальное значение с ве­ личинами, основанными на практических данных кп и v для испы­ таний, не обеспечивающих 100% достоверность результатов. Коэф­

гично можно составить выражения, связывающие прогнозирование надежности с данными испытаний, пользуясь первоначальными параметрами п и рп:

Величина kn— достоверность, которую можно иметь при прак- ‘ тически ограниченных наблюдениях.

3*

Г л а в а II

ЖИВУЧЕСТЬ АВИАЦИОННОЙ ТЕХНИКИ

БЕЗОПАСНОСТЬ ПОЛЕТОВ, БОЕСПОСОБНОСТЬ САМОЛЕТОВ И ЖИВУЧЕСТЬ АВИАЦИОННОЙ ТЕХНИКИ

Безопасность полетов и боевая эффективность военно-воздуш­ ных сил зависят от качества и состояния авиационной техники.

Одним из условий безопасности полетов является высокая на­ дежность и безотказность авиационной техники.

и недоработок. К числу последних относятся такие упущения при проектировании, как недоучет различных факторов, понижающих надежность изделия, чрезмерные перегрузки элементов конструк­ ции, неудачное размещение на самолете легко уязвимых объек­ тов и т. д.

2. Отказы, возникающие вследствие производственных недо­ статков. Производственные недостатки заключаются главным об­ разом в скрытых дефектах, в применении некондиционных мате­ риалов, в несовершенстве технологии обработки и сборки и т. д.

3. Отказы, возникающие вследствие неправильной эксплуата­ ции и технического обслуживания, которые обычно могут появлять­ ся вследствие недостаточной подготовки летного и технического со­ става, нарушений и невыполнений руководящих документов по технической эксплуатации, низкой технической культуры, плохого контроля состояния авиационной техники и т. д.

4.Отказы и неисправности, происходящие по вине, ремонтных органов ВВС, являются результатом их неудовлетворительной ра­ боты, применения недоброкачественных материалов, повреждений при монтаже авиационной техники и т. д.

5.Неисправности и отказы, возникающие вследствие естествен­ ного износа.

6.Отказы, возникающие вследствие случайных непредвиден­ ных причин (повреждение вследствие грозового разряда, удары

7. Отказы и повреждения авиационной техники, возникающие вследствие боевого поражения самолета.

36

Одним из основных условий обеспечения безопасности поле­ тов являются технические меры по предотвращению отказов авиа­ ционной техники.

Ввиду того, что конструктивно-производственные недостатки проявляют себя главным образом в начальный период эксплуата­ ции, для повышения общей надежности авиационной техники и без­ опасности полетов сложные самолетные системы и объекты, со­ стоящие из большого числа элементов, до их установки на самоле­ тах следует предварительно тренировать в течение некоторого определенного времени на номинальном или усложненном режиме и в обстановке, близкой к реальным условиям эксплуатации. Та­ ким способом имеется возможность выявить объекты и элементы авиационной техники, содержащие скрытый брак, и не допустить тем самым их установку на самолет.

Ввиду того, что износ изделий появляется главным образом лишь после длительной его эксплуатации, то в данном случае по­ вышение общей надежности авиационной техники и, следовательно, безопасности полетов может быть достигнуто лишь путем изъятия изделий из эксплуатации до появления в них признаков опасного износа. Это положение является определяющим при выборе вели­ чины технического ресурса объектов авиационной техники.

Отказы авиационной техники, возникающие в процессе ее экс­ плуатации вследствие различных причин, в том числе вследствие поражения самолета огнем противника, могут быть сведены к ми­ нимуму путем повышения ее живучести.

Живучесть системы или объекта авиационного оборудования характеризуется их способностью выполнять свои функции и без­ отказно продолжать работу при наличии повреждений или отказов отдельных составных элементов данной системы или объекта и из­ меряется вероятностью безотказной работы системы при появле­ нии отказов в отдельных элементах данной системы.

где G0 — живучесть системы;

А — события безотказной работы системы; ВI — события отказа г-го элемента;

п — число элементов системы.

Такая характеристика живучести справедлива лишь в том слу­ чае, если состояние системы или объекта авиационной техники рас­ сматривается изолированно, без учета того, что от степени надеж­ ности работы некоторых систем или объектов авиационного обору­ дования зависит безопасность полета самолета и его боевая спо­

собность.

Существуют самолетные системы и объекты, отказ в работе которых не влияет на безопасность полета самолета и его боевую способность, а лишь ведет к некоторому снижению эффективности

37

использования эксплуатационно-технических возможностей само­ лета.

Существуют самолетные системы и объекты, отказ в работе которых непосредственно не влияет на способность самолета без­ опасно продолжать полет, но сопровождается утратой самолетом его боевой способности и, следовательно, выводит его из строя как

боевую единицу.

Наконец, отказ некоторых систем и объектов авиационного оборудования, имеющих жизненно важное значение, ведет к ча­ стичной или полной потере способности самолета безопасно про­ должать полет.

В связи с этим все объекты и системы авиационного оборудо­ вания могут быть подразделены на две категории:

— к первой категории относятся лишь те объекты и системы, отказ которых ведет к потере боевой способности или является предпосылкой летного происшествия;

— ко второй категории относятся все прочие системы и объек­ ты авиационного оборудования.

Поэтому в некоторых случаях целесообразно рассматривать живучесть системы или объекта самолетного оборудования с точ­ ки зрения вероятности выхода самолета из строя вследствие отка­ за или боевого повреждения данной системы или объекта. Под вы­ ходом самолета из строя понимается утрата им способности про­ должать характерное для него боевое задание после появления от­ каза или получения им определенного повреждения от огня про­ тивника.

Однако при этом следует различать две возможности:

1) появление отказа или получение боевого повреждения си­ стемы (объекта), в результате которого самолет теряет свою бое­ способность, хотя при этом он может сохранять свои летные каче­ ства и способность продолжать полет.

ряет частично или полностью свою способность безопасно продол­

38

БОЕВАЯ ЖИВУЧЕСТЬ

Боевая живучесть авиационной техники, в отличие от эксплуа­ тационной живучести, характеризуется вероятностью безотказной работы при повреждении ее огнем противника.

Определение величины боевой живучести самолета в целом тесно связано с исследованием боевой эффективности средств бое­ вого поражения, которая определяется формулой А. И. Колмо­ горова

где Rmn — вероятность попадания в самолет т снарядами из п вы­ стрелов, произведенных по нему;

G(m)— условный закон поражения, т. е. вероятность пораже­ ния самолета при условии, что в него попало т сна­ рядов.

Первая величина зависит от условий стрельбы (дальности, ра­ курса, скорости полета), размеров самолета и точности стрельбы; вторая величина в основном зависит от уязвимости цели и от по­ ражающей способности снаряда.

Таким образом, вычисление эффективности W сводится к ре­ шению двух независимых задач:

—нахождения вероятностей заданного числа попаданий;

—определения условного закона поражения цели G(m) при на­ личии т попаданий, т. е. сводится главным образом к определе­

нию так называемой боевой живучести самолета.

Каждый снаряд, который попал в самолет, независимо от сте­ пени повреждения последнего наносит ему некоторый ущерб. В принципе может оказаться, что суммарный ущерб, нанесенный несколькими отдельными снарядами, приведет к полному пораже­ нию самолета.

В этом случае говорят о накоплении ущерба. Фактор накопле­ ния ущерба в какой-то степени имеет место всегда, но тем не ме­ нее этот фактор имеет решающее значение в поражении самолета. Имеется значительно большая вероятность, что самолет окажется пораженным одним удачно попавшим в уязвимое место самолета снарядом или осколком снаряда.

Тогда можно считать, что вероятность поражения самолета при

где д — вероятность поражения самолета при одном попадании. Одной из важных характеристик закона поражения цели яв­ ляется так называемое среднее необходимое число попаданий. Средним необходимым числом попаданий называется математи­ ческое ожидание числа попаданий, достаточное для поражения

цели,

39