
книги из ГПНТБ / Михайлов Б.А. Авиационные радиоэлектронные комплексы и их эксплуатация
.pdfЭтой же цели служат й такие мероприятия, как тренировка, "жестчение" и испытания радиоламп в ламповых лабораториях частей перед установкой их в радиоаппаратуру и т .д .
Второй путь, связанный с периодическим или неперио дическим восстановлением ресурса радиоаппаратуры, исполь зуется преимущественно на таком этапе эксплуатации, где наблюдается повышение интенсивности отказов вследствие износа деталей и старения материалов. Практическая реа лизация этого пути достигается простой периодической или непериодической профилактической заменой частично изношен ных или постаревших элементов точно такими же новыми или менее изношенными элементами в ходе выполнения регламент ных работ и профилактического ремонта.
Следует отметить, что простая профилактическая заме на новыми элементами тех из них, которые обнаруживают де фекты в периоде приработки, не только восполняет ресурс ап паратуры, но и способствует повышению надежности, так как в
этом случае из аппаратуры изымаются заведомо неисправные де тали. Все это указывает на то, что первый и второй пути про филактики радиоэлектронной аппаратуры взаимно дополняют друг друга и обычно используются совместно.
Высокую надежность вновь создаваемого радиоэлектрон ного комплекса летательного аппарата, рассчитанного на длительную эксплуатацию, трудно, а нередко и просто невоз можно обеспечить только методами проектирования и произ водства. Это означает, что расчет надежности проектируемой аппаратуры следует производить в неразрывной связи с выбо ром схемы и расчетом системы профилактического обслуживания.
При эксплуатации летательных аппаратов ВВС наибольшее распространение получили две основные схемы построения системы профилактического обслуживания.
Первая из этих схем состоит в том, что через опреде ленное время налета летательного аппарата в последний ставится на профилактику, в ходе которой элементы данной группы профилактики (например, 50т 100-часовых или иных регламентных работ) подвергаются контролю состояния и при
120
необходимости - восстановлению. Расчет такой системы про филактического обслуживания заключается в отыскании объема (состава элементов) каждой из групп профилактических работ и времени налета, через которое следует проводить профилак тику.на элементах соответствующей группы. Объем профилакти ки и время налета В , через которое он реализуется, приня то называть основными параметрами системы профилактического обслуживания.
При построении системы профилактического обслуживания в соответствии со второй схемой, решение о необходимости проведения профилактических работ на данном элементе РЭК принимается не по времени налета летательного аппарата, как это было в первом случае, а исходя из текущего технического состояния элемента. С этой целью обычно производится перио дический профилактический контроль состояния элемента РЭК. По результатам контроля делается заключение о необходимости проведения профилактики в момент контроля. Реализация всего объема профилактических работ производится так же, как и в первой схеме профилактики.
Вторая схема в определенных условиях обеспечивает бо лее высокую эффективность профилактики. Однако при ее широ ком использовании затрудняется планирование отхода авиаци онной техники на выполнение профилактических работ (регла ментных работ) и равномерная загрузка ТЭЧ. Поэтому при построении системы профилактического обслуживания использу
ется |
как первая, так и вторая |
схема. |
|
В настоящее время система профилактического обслужива |
|
ния |
строится преимущественно |
по первой схеме, однако 'по мере |
внедрения средств автоматизированного контроля более широкое применение может найти и вторая схема.
I. Расчет_системы_профилактического_обслуживания,
воснову_которой_положено время налета летательного_аппарата
Определение основных параметров системы профилактичес кого обслуживания, необходимых для ее синтеза, производится
121
после завершения разработки и электрического расчета прин ципиальной схемы РЭК летательного аппарата. На этой стадии проектирования становятся известными режимы работы деталей и узлов радиоаппаратуры и, следовательно, появляется воз можность для расчета надежности элементов и систем, вхо дящих в РЭК.
На основе анализа степени взаимной связи различных элементов радиоаппаратуры.. РЭК разбивается на совокупность
N |
элементов, отказы которых можно рассматривать |
как со |
|
бытия независимые. |
Для каждого из этих элементов, |
опираясь |
|
на методы расчета |
надежности, определяются интенсивности |
||
отказов |
XN(t). Будем полагать, далее, |
что в |
|
ходе |
профилактики |
у каждого элемента РЭК выявляются детали |
и узлы, параметры которых вышли за границы допусков и заме няются новыми или ремонтируются. Глубина контроля и степень восстановления выбираются такими, чтобы после их реализации эффект последействия можно было считать снятым (элемент обновлен). Для такой глубины (объема) профилактики элемен
та, зная |
характер |
контрольно-измерительной аппаратуры и |
||
используя |
опытные данные |
по восстановлению радиоаппаратуры, |
||
можно найти необходимые |
трудозатраты mv тг , . . mN на од |
|||
ну профилактику соответствующего элемента РЭК. |
||||
Интенсивности отказов |
A2(t),..., \ N (t) и трудоза |
|||
траты |
|
являются необходимыми исходными дан |
||
ными для расчета системы профилактики. |
||||
В зависимости |
от критерия, |
относительно которого тре |
буется оптимизировать систему профилактики РЭК, методика определения ее основных параметров будет различной. В связи с этим рассмотрим несколько случаев оптимизации системы профилактики РЭК.
Оптимизация системы профилактического обслуживания по_критерию надежности
Синтез системы профилактического обслуживания в этом случае сводится к отысканию таких ее параметров, при кото-
122
рых обеспечивается заданная надежность РЭК ценою минималь ных трудозатрат в течение длительного периода эксплуатации летательного аппарата, характеризуемого суммарным временем налета t3 . Для решения этой задачи найдем соотношение, связывающее вероятность безотказной работы РЭК в течение наиболее продолжительного полета tg , характерного для дан ного типа летательного аппарата, и трудозатраты Мк , выде ленные на профилактику РЭК, при обеспечении времени налета
t3 . С этой целью первоначально определим вероятность Pgjitg) безотказной работы j -того элемента в конце последнего меж профилактического интервала при условии,, что на каждом элементе РЭК через равные неслучайные отрезки времени на работки Qj проводится профилактика полного объема (фиг.2.4)
Ф и г . 2. 4
Поскольку в ходе профилактики элементы РЭК восстанав ливаются настолько, что эффектом последействия можно пре небречь, то
(2.8)
где Bj - период профилактики j -того элемента РЭК;
123
Zj - число .профилактик, проводимых на j -том |
элемен |
|
те за |
время t3 . |
|
Теперь легко |
определить вероятность безотказной |
работы |
РЭК по формуле умножения вероятностей независимых событий: .
|
|
|
N |
-J |
Ы *) ** |
|
|||
|
Рк (в-) = Пехр |
(2.9) |
|||||||
|
|
' |
)=1 |
* г ч |
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
Из (2 .9) |
видно, что |
с уменьшением периода профилактики |
||||||
Bj |
надежность РЭК увеличивается вследствие снижения интен |
||||||||
сивности отказов. Вместе с тем наблюдается и рост трудоза |
|||||||||
трат на профилактику каждого элемента |
|
||||||||
|
мг гп = ^ - т' ) ■ |
|
|
(2 М |
|||||
|
Если теперь ограничить возможную величину трудозатрат |
||||||||
на профилактику всего РЭК значением |
Мк , то нетрудно видеть, |
||||||||
что существует такая совокупность zу , которая дает макси |
|||||||||
мальное значение Рк (tg) |
при |
затратах на профилактику М34 Мн . |
|||||||
Иначе говоря, совокупность Zy является точкой условного |
|||||||||
экстремума функции (2 .9) |
при |
условии |
|
|
|||||
|
|
j Z d j - O ^ j |
4 |
Мк |
, |
|
(2.11) |
||
где |
( Ij - 1) |
- |
число профилактик, |
проводимых на у |
-том |
||||
|
|
|
элементе. |
|
|
|
|
|
|
|
Для отыскания всей совокупности |
-z1t Иг ,...,ъ ы |
вос |
пользуемся методом неопределенных множителей Лагранжа. В со ответствии с этим методом в точке экстремума справедливо равенство:
Г±3_
д |
N |
|
rzi |
N |
|
|
П ехр |
7 |
J |
- / , Z (zr <)n,j = 0 , |
(2 .12) |
д21 |
[ м |
. гэ _ f |
|
|
|
|
|
*i |
4 |
|
|
где fl - неопределенный множитель Лагранжа.
124
После дифференцирования и соответствующих преобразо ваний получаем алгебраическое уравнение с неизвестными Zy
и J3
|
|
|
|
|
|
|
—г^ - |
- |
О, |
(2.13) |
||
где |
У |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
в = - 4 |
— |
• |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
Соотношения ( 2 .I I ) |
и |
(2.13У |
составляют |
систему |
{ N +1) |
|||||||
уравнений, из которых могут быть |
найдены |
уз |
и ‘Zy . Раз |
|||||||||
решим уравнение (2 .13) |
относительно zy |
и подставим их в |
||||||||||
(2 .1 1 ). |
Число и характер решений |
для |
Zy |
в |
значительной |
|||||||
мере зависят от вида функции |
Aj (t) . |
Если (2.13) имеет |
||||||||||
несколько решений, |
то методом анализа и сравнения находят |
|||||||||||
то из них, которое |
дает |
наибольшее значение |
PK (tg) \ |
|
||||||||
Пусть корни уравнения (2.13) найдены и представлены |
||||||||||||
как |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Ш/ |
= |
F (fo> |
т/ ) |
|
|
|
|
(2.И) |
||
|
|
|
|
|
|
|
||||||
Подставляя (2 .14) |
в |
( 2 .I I ) , |
получаем |
уравнение, |
из |
|||||||
которого возможно |
определить |
J50 |
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
| |
у [ F ( p 0^ j ) - ^ \ m} - ^ K |
= 0. |
|
(2.15) |
|||||||
Определив J30 |
из (2.15) и подставив его |
в |
(2 .1 3 ), по |
|||||||||
лучаем |
уравнение, |
из которого |
определяются |
йу |
|
|
||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
'fi° mL - - 0 . |
(2.16) |
Зная совокупность Zy , легко определить оптимальные периоды профилактики каждого элемента РЭК
^ и
(2.17)
в; = 1 Г = П м« У
125
Система профилактического обслуживания, при которой профилактические мероприятия проводятся через определенное время налета летательного аппарата, обычно строится с учетом всего оборудования летательного аппарата в целом. При этом в зависимости от особенностей летательного аппарата данного типа для него устанавливается некоторая периодичность в0 , с которой на нем выполняются профилактические работы раз личного объема. В настоящее время, например, при выполнении регламентных работ период принимается равным 25 или 50 ча сам налета летательного аппарата.
Наличие определенной периодичности выполнения профи лактических работ облегчает планирование отхода техники на
профилактику и обеспечивает равномерную загрузку ТЭЧ. |
Учи |
||||||
тывая это_обстоятельство, |
потребуем, чтобы периоды профи |
||||||
лактики |
|
6j удовлетворяли |
равенству |
|
|
||
|
|
|
ку = K j В 0 |
, |
( 2. 18) |
||
где |
Kj |
- целые, неотрицательные числа. |
|
|
|||
|
Однако значения Kj , |
полученные на |
основании формул |
||||
(2.17) |
и |
(2 .1 8 ), могут быть любыми числами (целыми или |
|
||||
дробными). В связи с этим |
среди |
целых чисел, отличающихся |
|||||
от |
Kj |
не |
более, чем на единицу, |
следует |
выбрать такие |
Kj , |
которые по сравнению с другими возможными системами целых чисел удовлетворяли бы условиям
Если несколько |
систем |
|
дают одинаковый минимум (.2.19), |
|
то среди них следует |
выбрать |
такую, что |
|
|
|
/г |
— 2 |
(2.20) |
|
|
I \ ( Hj ~ Kj) = мин • |
|||
Поскольку |
Zy являются |
функциями |
Мк , то, подстав |
126
ляя выражения для Zy в ( 2 . 9 ) . , получим искомую зависи мость
Мк = <р(Рк) • |
С2.20 |
Функциональная связь Af и Рк позволяет предъявить требования к производительности ТЭЧ, потребной для профи лактики РЭК одного летательного аппарата. Действительно, пусть требуется обеспечить для всего t3 надежность РЭК, равную Р0 . Идя этого потребуется вложить в систему про филактики трудозатраты
Мк =<р (Р0) . |
(2.22) |
Для окончательного решения задачи остается сделать последний шаг - синтезировать состав групп профилактики. С этой целью отложим моменты профилактики Bj каждого из элементов профилактики на оси времени налета летательного аппарата, (фиг. 2. 5). Так как периоды профилактики Bj со-
Ф и г . 2.5
держат целое число в0 , то по мере увеличения времени налета будет наблюдаться группирование, объединение эле ментов в группы профилактики. Таким образом, для оконча тельного решения задачи остается записать номера элемен тов, входящих в каждую группу, и соответствующие им момен ты профилактики Вгр^, Вг р 2 6грп .
127
Проведенный расчет основных параметров системы профи лактического обслуживания показывает, что его практическая реализация в значительной мере зависит от вида функций-
(t) . Если профилактические мероприятия проводятся через определенное время налета летательного аппарата, то в общем случае интенсивности отказов профи лактикопригодных элементов могут быть любыми неубывающими функциями времени налета. Для осуществления практических расчетов системы профилактики, при проектировании новой аппаратуры, в качестве первого приближения интенсивности
отказа элементов РЭК могут быть |
представлены функциями |
|
вида: |
|
|
A j(t)=A 0 +AAt или |
*j(t)= a je bit, |
(2.23) |
где а- = const и bj = con st. |
|
|
А. Определение основных_параметров системы профилшстики_при_ ^ Ш = h)j_
В этом случае уравнение (2.13) приобретает вид
/ |
^ |
- |
j - |
mi |
= 0 . |
(2.24) |
— |
AA.ts |
L |
||||
Ну |
> |
|
ъ 3 |
|
|
|
Разрешим это уравнение |
относительно н,- |
|
||||
|
= ± г ^ |
|
|
АЛ: |
(2.25) |
|
I |
|
|
/ 77У, |
-1 |
||
L |
|
|
|
|||
Учитывая, что число профилактик не может быть отри |
||||||
цательным, принимаем |
|
|
|
|
1 |
|
|
_ / |
Г , . |
|
|
||
/ |
АЛ; 17 |
(2.26) |
||||
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
Подставим выражение для |
Zy |
в |
уравнение |
(2.15) |
Реш им э т о у р а в н е н и е о т н о с и т е л ь н о j} i
J |
|
|
|
|
Ъ Axt-mf . |
|
|
|
|
|
(2.28) |
|||
|
Mf+MH j=1 |
J |
J |
|
|
|
|
|
|
|
||||
Подставим выражение для |
± |
в |
(2.26) |
и разделим ле |
||||||||||
j3z |
||||||||||||||
вую и правую части |
равенства на |
t3 |
|
|
|
|
|
|
||||||
|
|
tg |
|
t Q |
|
/ ГП: ' |
N |
± |
|
± |
|
|
||
в;= |
— |
= — - — |
|
л/— |
|
• 2 |
т ? |
ААг. . |
|
(2.29) |
||||
/ |
|
Z; |
|
М4 +Мк |
У АЯу |
/=1 |
I |
I ' |
|
|
|
|||
Пользуясь |
выражениями |
(2 .9 ) |
и (2 .2 9 ), |
легко |
получить |
|||||||||
формулу для вероятности |
безотказной |
работы РЭК |
|
|
||||||||||
р" |
|
(м«) |
= ехР ( с< - |
м ^1Гк ) |
|
|
|
(2.30) |
||||||
|
|
|
|
|
||||||||||
где |
|
N |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
1 |
J |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
AAj |
tg |
2^ |
Agj |
Const > |
|
|
|
|
|||||
с4 ~ £ |
^5 |
|
|
|
|
|||||||||
|
|
^. N |
± |
Us.2 |
|
|
|
|
|
|
|
|||
C2 ~ |
*3 (■ -{ mj |
AAj |
) |
= |
Const . |
|
|
|
|
|
||||
Формула (2 .30) позволяет определить трудозатраты, по |
||||||||||||||
требные дай профилактики РЭК. |
|
|
|
|
|
|
|
|||||||
Действительно, если требуется обеспечить |
надежность |
|||||||||||||
РЭК на уровне |
|
Р0 , то необходимо |
потребовать, |
чтобы |
вы |
|||||||||
полнялось равенство: |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
|
р° = ехр ( с< - |
|
|
■ |
|
|
|
(2.30 |
|||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||
Уравнение (2 .31) имеет одно неизвестное |
Мк |
, |
отно |
|||||||||||
сительно которого |
оно может быть разрешено |
|
|
|
|
|||||||||
|
|
М |
— |
с, |
сг |
|
Р0 |
- |
М, |
|
|
|
(2.32) |
|
|
|
к |
|
— In |
|
|
|
|
|
|
|
9 .И зд.А °4884 |
1 2 9 |