Надежность авиатехники_Конспект лекций

Пусть резервированная система состоит из «m+1» равнонадежных элементов (одного основного и m резервных) и «m» равнонадежных переключателей.

Обозначим Нk событие, заключающееся в том, что за, время работы резервированной системы сработало ровно «k» переключателей из «m» (к=0,1,2,…m).

Вероятность события Нk определяется по формуле биноминального распределения

где Pn, Qn – вероятность безотказной работы и вероятность отказа переключателя. Если сработало «k» переключателей, то отказ резервированной системы (событие А) происходит, когда отказывает k+1 элементов (один основной и «k» резервных). Условная вероятность такого события P(A/Hk) равна вероятности отказа резервированной системы, состоящей из одного основного и k резерв-

С ростом кратности резервирования, т.е. при m→0, вероятность отказа резервированной системы стремится к нулю, т.е. Qn(t)→ 0.

Прикидочный расчет надежности

Прикидочный расчет основывается на следующих допущениях: 1. Все элементы изделия равнонадежны;

2. Опасности отказов всех элементов изделия не зависят от времени, т.е

=const;

3. Отказ любого элемента приводит к отказу всего изделия.

Прикидочный расчет надежности применяется в следующих случаях:

1.При проверке требований по надежности, выдвинутых заказчиком в техническом задании (ТЗ) на проектирование изделия;

2.При расчете нормативных данных по надежности отдельных блоков, устройств, приборов системы;

3.Для определения минимально допустимого уровня надежности элементов проектируемого изделия;

4.При сравнительной оценке надежности отдельных элементов изделия на этапах предэскизного и эскизного проектирования.

Прикидочный расчет надежности позволяет судить о принципиальной

возможности обеспечения требуемой надежности изделия.

Ориентировочный расчет надежности

Данный расчет надежности учитывает влияние на надежность только количества и типов применяемых элементов и основывается на следующих допущениях:

111

1.Все элементы данного типа равнонадежны, т.е. величины интенсивностей отказов для этих элементов одинаковы;

2.Все элементы работают в номинальном (нормальном) режиме, предусмотренном техническими условиями;

3.Интенсивности отказов всех элементов не зависят от времени, т.е. в течение срока службы у элементов входящих в изделие, отсутствует старение и износ;

4.Отказы элементов изделия являются событиями случайными и независимыми;

5.Все элементы изделия работают одновременно.

Для определения надежности изделия необходимо знать:

1.Вид соединения элементов расчета надежности;

2.Тип элементов, входящих в изделие, и число элементов каждого типа;

3.Величины интенсивностей отказов элементов входящих в изделие. Выбор для каждого типа элементов производится по соответствующим таблицам.

При ориентировочном расчете надежности достаточно знать структуру системы, номенклатуру применяемых элементов и их количество. Поэтому ориентировочный метод расчета надежности используется на этапе эскизного проектирования после разработки принципиальных схем изделий. Этот расчет позволяет определить рациональный состав элементов изделий и наметить пути повышения надежности на стадии эскизного проектирования.

Расчет надежности с учетом режимов работы элементов (окончательный расчет)

Окончательный расчет надежности изделия выполняется тогда, когда известны реальные режиме работы элементов после испытания основных узлов изделия или после тщательного расчета схемы.

Элементы изделия находятся обычно в различных режимах работы, сильно отличающихся от номинальной величины. Это влияет на надежность элементов и изделия в целом. Поэтому выполнение окончательного расчета надежности возможно только при наличии данных о коэффициентах нагрузки отдельных элементов, при наличии графиков зависимости интенсивности отказов элементов от их электрической нагрузки, температуры окружающей среды и других факторов, т.е. необходимо знать зависимости

= f ()

Эти зависимости приводятся в виде графиков, либо их можно рассчитать с помощью поправочных коэффициентов интенсивности отказов ∆λkH, ∆λт и т.д., позволяющих учесть влияние различных факторов на надежность изделия.

Для расчета надежности изделия необходимо знать:

1.Число элементов с разбивкой их по типам и режимам работы;

2.Зависимость интенсивности отказов элементов от режима работы и внешних условий;

3.Структуру системы.

112

Знание зависимости интенсивности отказов от воздействующих факторов является необходимым для правильного использования элементов с целью получения заданной вероятности исправной работы за время t.

Наиболее существенными воздействующими факторами являются:

1.Окружающая температура и скорость ее изменения;

2.Электрическая нагрузка;

3.Механические перегрузки, вызванные вибрациями, ударами и линейными ускорениями.

При разработке и изготовлении элементов обычно предусматриваются

номинальные условия работы: температура С, относительная влажность 60+20%, отсутствие механических нагрузок и т.д. интенсивность отказов элементов при работе в номинальном режиме называется номинальной интен-

сивностью отказов = Интенсивность отказов элементов при эксплуатации в реальных условиях

λi равна номинальной интенсивности отказов , умноженной на поправочные коэффициенты ki. Эти коэффициенты учитывают влияние температуры и нагрузки, влажность воздуха, механические перегрузки. Имеется перечень таблиц этих коэффициентов.

Окончательный расчет надежности применяется на этапе технического проектирования изделия. Он возможен тогда, когда на изделие заполнена ведомость (карта) режимом работы элементов. Этот расчет ведется по известным характеристикам надежности деталей и агрегатов, входящих в изделие.

Методика расчета надежности включает в себя следующие моменты:

–определение типа элемента и его характеристики;

–выбор метода расчета с последующим подбором поправочных коэффициентов;

–определение нагрузок и влияние внешней среды на каждый элемент;

–определение по соответствующей таблице или графику интенсивности отказов каждого элемента;

–суммирование всех интенсивностей отказов для определения интенсивности отказов всего изделия.

При практическом определении интенсивности отказов изделия данные об интенсивностях отказов отдельных элементов заносятся в определенном порядке в рабочие таблицы.

Расчет надежности проводится в следующем порядке:

1.Формируется понятие отказа: прежде, чем приступить к расчету надежности, необходимо четко сформулировать, что следует понимать под отказом изделия, затем выбирать число элементов, которое должно быть учтено при расчете вероятности исправной работы.

2.Составляется схема расчета надежности. На схеме расчета надежности целесообразно указывать время работы каждого элемента изделия.

113

3.Выбирается метод расчета надежности. В соответствии с видом расчета выбираются расчетные формулы для определения интенсивности отказов изделия, по соответствующим таблицам определяются величины интенсивности отказов элементов. Если интенсивность отказов элемента за период t1 равна , за период t2 равна и т.д, то интенсивность отказов та-

кого элемента за период t=t1+t2+…будет

λэкв = (+ +……)/t

4.Составляется таблица расчета интенсивности отказов изделия. интенсивность отказов данного типа элементов в реальных условиях работы определяется по формуле

=

где – интенсивность отказов элемента, работающего в номинальном режиме;

–поправочные коэффициенты.

5.Рассчитываются количественные характеристики надежности.

Данные расчета заносятся в итоговые таблицы или приводятся в виде

графиков. Расчеты оформляются в виде технического отчета. Отчет должен содержать:

–структурную схему надежности системы с кратким объяснительным текстом;

–формулировку понятия отказа;

–расчетные формулы для количественных характеристик надежности;

–расчет количественных характеристик надежности, итоговые таблицы и графики;

–оценку точности расчета;

–выводы и рекомендации.

114

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1.Половко А.М. Основы теории надежности. – М.: Наука, 1964.

2.Шор Я.Б. Статистические методы и контроля качества и надежности. Советское радио. 1962.

3.Анцелович Л.Л. Надежность, безопасность и живучесть самолета. – М.: Машиностроение, 1985.

4.Волков Л.И., Шишкевич А.М. Надежность летательных аппаратов. – М., 1975.

5.Прокофьев А.И. Надежность и безопасность полетов. – М.: Машинострое-

ние, 1985.

6.Соломонов П.А. Безотказность авиационной техники и безопасность по-

летов. – М., 1977.

7.Соломонов П.А. Методы обеспечения безопасности полетов в процессе проектирования, серийного производства и эксплуатации авиационной техники. – М., 1983.

8.Антипенко И.Н., Кузнецов В.И. Эксплуатационная надежность высотного оборудования самолетов. – М., 1978.

9.Шукайло В.Ф. Некоторые вопросы теории восстановления и усталостной надежности механических элементов. В кн. «О надежности сложных технических систем». – М., 1966.

10.Соломонов А.А. Надежность планера самолета. – М., 1967.

11.Кесаев Х.В., Трофимов Р.С. Надежность двигателей летательных аппара-

тов. – М., 1982.

12.Комаров А.А. Надежность гидравлических устройств самолетов. – М., 1974.

13.Гнеденко Б.В., Беляев Ю.К., Соловьев А.Д. Математические методы в теории надежности. – М., 1965.

14.Маликов И.М., Половко А.М., Романов Н.А., Чукреев П.Л. Основы теории и расет надежности. – 1960.

15.Дружинин Г.В. Надежность систем автоматики.

115