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

или, что то же,

Это выражение представляет собой бесконечно убывающую геометрическую прогрессию. Применяя формулу суммы такой про­ грессии, получим

снаряда и живучесть самолета в целом, не дает возможности оце­ нить влияние жизненно важных самолетных систем и агрегатов на живучесть самолета. Между тем различные части конструкции са­ молета, агрегаты и система самолета по-разному противостоят дей­ ствию попавшего в самолет снаряда, т. е. их живучесть различна.

Сведения о степени живучести этих отдельных частей и систем самолета позволяют выяснить факторы, влияющие на живучесть самолета и способы ее повышения.

Методика оценки боевой живучести самолета должна позво­ лять, во-первых, выяснить, каковы основные причины выхода са­ молета из строя при попадании в него снаряда и каков их удель­ ный вес, т. е. какие из них являются главными для данного само­ лета и снаряда, чтобы дать правильное направление в разработке мероприятий по повышению живучести самолета в целом; во-вто­ рых, выяснить, какое свойство исследуемого снаряда: осколочное, зажигательное или фугасное — является основным для поражения авиационной техники данного вида.

При анализе причин выхода самолета из строя приняты до­ пущения:

1) что попадание снаряда распределяется по проекции на пло­ скость рассеивания по закону равной вероятности;

2) что самолет выбывает из строя в результате попадания в него одного какого-то снаряда, вызвавшего поражение жизненно важного объекта самолетного оборудования.

Для исследования боевой живучести самолета последний условно разбивается на произвольные отсеки и участки.

При попадании одного снаряда в самолет возможны следую­ щие события:

—снаряд попал в 1-й выделенный участок самолета;

—снаряд попал во 2-й выделенный участок самолета и т. д. Вероятность попадания снаряда, в г'-й участок самолета:

( 2, 10)

40

При попадании снаряда в /-й отсек или участок самолета воз­ можны два события: самолет •выбыл из строя и не выбыл из строя, т. е.

Q, и 1 - Q(.

Событие «самолет выбыл из строя» при попадании в /-й отсек может быть вызвано / - й причиной (гибелью экипажа, пожаром на самолете, потерей топлива, потерей кислорода, поражением жиз­ ненно важных объектов и систем самолетного оборудования и т. д.). Тогда вероятность вывода самолета из строя по J-й и только по

Суммируя вероятность выхода самолета при попадании в него -одного снаряда, учитывая при этом всевозможные причины и все отсеки и участки самолета, получим общую вероятность выхода ■самолета из строя

<< j

Общая вероятность выхода самолета из строя при попадании одного снаряда может быть выражена в следующем виде:

Qd) — Ba Вк + Вх -! Вл Вгс -Ь Ву -j~ BQб -\-Вв -f- Вп. (2.13)

где Ва— вероятность выхода самолета из строя по аэродинамиче­ ским причинам;

Вк — вследствие снижения прочности конструкции; Вл —- вследствие повреждения двигателей; Вл — вследствие ранения или гибели летчика; Ву — потери управляемости; /?тс— поражения топливной системы;

В0б— поражения жизненно важных объектов оборудования; Вв — повреждения вооружения самолета; В„ — возникновения пожара,

где в свою очередь, например,

П

41

На основании (2.8) получим среднее необходимое число по­ паданий:

Общая вероятность выхода самолета из строя при попадании одного снаряда может быть выражена отношением:

где sn — площадь проекции, попадание одного снаряда в которуюведет к выходу самолета из строя;

5 — вся площадь проекции самолета на плоскость рассеи­ вания.

Аналогично определяется вероятность выхода самолета и» строя при попадании одного снаряда в жизненно важную систему (объект) авиационного оборудования

(Л _ «с

Veil) — —

где sc — площадь поражения рассматриваемой системы.

ПРИНЦИПЫ И СПОСОБЫ ПОВЫШЕНИЯ ЖИВУЧЕСТИ АВИАЦИОННОЙ ТЕХНИКИ И БЕЗОПАСНОСТИ ПОЛЕТОВ

Повышение живучести авиационной техники и безопасности по­ лета самолета достигается применением защиты, предупредитель­ ной сигнализации, блокировки, специальных средств безопасности и резервирования.

Защита авиационной техники от воздействия физических фак­ торов в зависимости от их характера может осуществляться раз­ личными способами, например, путем применения ограждения и амортизации от механических повреждений, разного рода защит­ ных и антикоррозийных покрытий, экранирования от магнитных и электромагнитных воздействий и т. п. Для защиты от боевых по­ вреждений применяется бронирование мест размещения жизненно важных узлов и агрегатов самолета двигателя н оборудования..

Живучесть самолетных систем зависит от их схем, конфигура­ ции и монтажа проводок, а также от надежности работы источни­ ков питания, питательных линий и потребителей. Выбор конфигу­ рации питательных линий и выбор способа их защиты решаются одновременно, так как селективность действия защиты обычно за­ висит от конфигурации защищаемой системы. Защита источников; питания, питательных линий, отдельных приборов и агрегатов в са­ молетных системах осуществляется защитными устройствами и ап­ паратами, обеспечивающими отключение поврежденных и неис­ правных элементов системы. Следует отметить, что применение защитных устройств и предохранителей в электрических, гидрав­ лических и пневматических схемах обеспечивает отключение неис­

42

правных или поврежденных элементов схемы, ограничивает рас­ пространение неисправности на другие элементы, но не является предупредительной защитой, обеспечивающей исправность работы всех элементов системы. Срабатывание защиты связано с отклю­ чением того или иного агрегата или группы агрегатов, системы или участка питательной линии. В качестве предупредительной защи­ ты, исключающей возможность опасного режима работы агрегата и систем, или создания опасной и аварийной ситуации полета само­ лета применяются различного вида блокировки. Срабатывание блокировки приводит к отключению агрегатов и систем при нару­ шении их режима работы и тем самым — к исключению возмож­ ности повреждения этих систем или агрегатов.

С целью предупреждения летного состава о возникновении анормальных режимов работы двигателей, систем и агрегатов, о на­ рушении режима полета самолета и о наличии опасной и аварий­ ной ситуации, а также об отказе отдельных агрегатов и систем применяется различного вида предупредительная сигнализация. Предупредительные сигналы дают возможность летному экипажу во-время принять правильные решения и действия по устранению возникших нарушений в режимах полета самолета и режимах ра­ боты двигателя и оборудования, а также включить вручную резерв­ ные объекты или системы.

Для предупреждения неправильных действий летного и об­ служивающего персонала и предотвращения повреждений и поло­ мок авиационной техники применяются предупредительная окрас­ ка, специальные надписи и трафареты.

На современных самолетах широкое применение находят раз­ личные системы автоматического управления, к числу которых можно отнести, ‘ например, систему автоматического управления порядком выработки топлива, систему автоматического управления режимами двигателей, систему автоматического регулирования тем­ пературы воздуха в герметических кабинах и т. д. Системы авто­ матического управления предназначены решать широкий круг за­ дач и имеют весьма сложные схемы с большим количеством бло­ ков и элементов. Надежность этих систем в настоящее время еще

с автоматическими системами управления применяются специаль-. ные устройства безопасности.

К разновидности таких устройств относятся блоки безопас­ ности

Блок безопасности представляет собой комплекс устройств, предназначенных для предотвращения аварийных последствий в результате отказов самолетных систем. Регистрируя факт отка­ за самолетной системы автоматического регулирования, они вы­ дают сигнал на ее отключение или на переключение с неисправной системы (агрегата) на исправную, на парирование возмущения, вызванного отказом системы (агрегата), или на компенсацию вред­ ного сигнала.

43

Г л а в а III

ОЦЕНКА НАДЕЖНОСТИ СЛОЖНЫХ СИСТЕМ И РЕЗЕРВИРОВАНИЕ

НАДЕЖНОСТЬ ОДИНОЧНОЙ СИСТЕМЫ

Эксплуатационная надежность сложных самолетных систем определяется прежде всего технической надежностью составных элементов и их количеством. Очевидно, что если среди последова­ тельно работающих надежных элементов (фиг. 3.1) хотя бы один окажется ненадежным, то и вся система станет ненадежной. Счи­ тая первичные повреждения элементов независимыми событиями,

-И -

Ф и г. 3.1. Структурная схема надеж­ ности одиночной системы.

надежность системы можно выразить на основании теоремы умно­ жения вероятностей следующей формулой:

щих групп.

Из вышеприведенных равенств видно, что если система не со­ держит резервных элементов и цепей, то ее надежность будет тем ниже, чем больше в ее составе элементов (фиг. 3.2) и что надеж­ ность системы, состоящей из большого числа последовательных элементов, ниже или в противном случае равна надежности самого ненадежного элемента системы.

45

Для случая, когда надежность составных элементов подчи­ няется экспоненциальному закону или, другими словами, когда интенсивность повреждения каждого элемента можно считать по­ стоянной величиной, для надежности системы можно написать сле­

Ф и г. 3.2. Кривые надежности р обо­ рудования, состоящего из п последо­

вательных равнонадежных элементов в зависимости от величины надежно­ сти P i отдельных элементов и от ко­ личества элементов п.

Надежность отдельного элемента pk последовательной системы можно принять равной среднему геометрическому значению надеж­ ностей составных элементов системы:

НАДЕЖНОСТЬ СИСТЕМЫ С ПАРАЛЛЕЛЬНЫМИ ЭЛЕМЕНТАМИ

Рассмотрим теперь систему, состоящую из т параллельных элементов, резервирующих друг друга (фиг. 3.3). Такая система яв­ ляется нормально действующей при сохранении работоспособности хотя бы одного составного элемента. Вероятность повреждения рассматриваемой системы определяется формулой умножения ве­ роятности появления отказа:

46

го надежность такой системы выразится формулой

При равной надежности групп элементов системы выражение <3.8) может быть переписано в виде

:а при равнонадежности всех составных элементов системы

-Т Т Ь

‘Надежность системы, состоящей только из параллельных элемен­ тов, будет больше или, по меньшей мере, равной надежности наи­ более надежного элемента. При этом она будет тем выше, чем 'больше в составе системы элементов (фиг. 3.4).

СПОСОБЫ РЕЗЕРВИРОВАНИЯ СИСТЕМ

Одним из основных методов повышения надежности систем является резервирование. Существует два основных способа резер­ вирования систем:

—резервирование всей системы в целом или так называемое

■о б ще е р е з е р в и р о в а н и е ;

—резервирование системы по отдельным участкам схемы или

ра з д е л ь н о е р е з е р в и р о в а н и е .

Каждый из этих способов резервирования имеет разновид­ ности. Например, общее резервирование может выполняться свя­ занным, когда резервные системы объединены общими входными и выходными устройствами, или автономным, когда применяются несколько полностью независимых систем, выполняющих одновре­ менно одну и ту же задачу. Каждая из дублирующих автономных

47

систем имеет свой вход и выход, а иногда и независимые источни­ ки питания.

Раздельное резервирование может выполняться поблочно, по­ элементно и даже внутриэлементно.

В зависимости от особенностей и структуры конкретных систем резерв может быть постоянно включенным, непрерывно дублирую­ щим работу основного устройства, иногда предназначенным для замещения поврежденного устройства посредством переключения. В этом случае исправное резервное устройство включается в ра­ боту после того, как отказало рабочее устройство.

Системы с включающимся резервом можно классифицировать по условиям предварительной готовности на так называемый «на­ груженный горячий резерв», когда резервная система или устрой­ ство находится в одинаковых рабочих условиях с основным и когда ресурс резервных элементов начинает расходоваться с момента включения в работу всей основной системы. Примером такого ре­ зерва является параллельная работа генераторов на само­ лете Ил-28.

«Ненагруженный горячий резерв» или «дежурный горячий ре­ зерв» — это такой, когда резервные цепи до момента их включения на основной рабочий режим находятся включенными на предвари­ тельный режим с облегченными условиями, например, работа под­ качивающих насосов в дежурном режиме в системах автоматиче­ ского управления порядком выработки топлива.

«Холодный резерв» — такой, когда резервные устройства вклю­ чаются в работу лишь после отказа основного устройства, и в этом случае ресурс резерва расходуется лишь с включением его в р'або:

надежности системы РА , состоящей из ряда параллельно связанных т компонентов, можно составить, используя равенство (3.10) для дублированных элементов, вводя в него вместо величины р надежность одиночной системы Ро, тогда

48

Необходимо отметить, что если р поддерживается постоянной, то при бесконечном ряд,е последовательных элементов надежность рассматриваемой системы уменьшается до нуля, причем, даже и в том случае, если число резервных систем увеличивается безгра­ нично.

Способ раздельного резервирования (фиг. 3.6). Этот способ заключается, в применении в одиночной системе с я последова­ тельными элементами дублирования этих элементов, причем таким образом, что каждый из них име­

а так как в схеме фиг. 3.6 эти группы элементов соединены в после­ довательную цепочку, то, следовательно, общая надежность такой

ся равнонадежными, эта формула может быть написана в следую­

Следует отметить, что в этом случае надежность приближается к единице при безграничном увеличении числа параллельных эле­ ментов, даже если число последовательных групп приближается к бесконечности.

СРАВНИТЕЛЬНАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА ЭФФЕКТИВНОСТИ ОСНОВНЫХ СПОСОБОВ РЕЗЕРВИРОВАНИЯ СИСТЕМ

Сравнивая две схемы резервирования, состоящие из одинако­ вого количества рабочих и резервных элементов, обладающих рав­ ной надежностью, легко увидеть, что для полного отказа системы

4. С. В. Крауз и др.

- 49