4.7.3. Расчет надежности эа.

Определив из ТЗ вероятность безотказной работы аппаратуры, конструктор распределяет эту вероятность по составляющим ЭА модулям, подбирает элементы с необходимыми интенсивностями отказов, выявляет потребность и глубину резервирования, принимает меры по защите аппаратуры от воздействий дестабилизирующих факторов.

Расчет надежности состоит в определении числовых показателей P(t) и T_ср по известным интенсивностям отказов комплектующих ЭА элементов. При этом считается, что, если выход из строя любого элемента приводит к выходу из строя всей ЭА, то имеет место последовательное включение этих элементов. Усредненные данные по интенсивностям отказов микросхем, ЭРЭ и электрическим соединениям приведены в табл. 4.14.

Таблица 4.14.

Интенсивности отказов микросхем, электрорадиоэлементов и электрических соединений.

Элемент	Интенсивность отказов, 10-6 1/час
Микросхемы в пластмассовом корпусе	0,01
Микросхемы в керамическом корпусе	0,001
Маломощные транзисторы	0,005
Мощные транзисторы	0,05
Маломощные диоды	0,002
Мощные диоды	0,02
Углеродистые резисторы	0,001
Проволочные резисторы	0,05
Регулируемые резисторы	0,2
Конденсаторы танталовые	0,02
Конденсаторы электролитические	0,2
Кристалл кварца	0,05
Переключатели	0,02
Реле	0,05
Вентиляторы	2,0
Трансформаторы	0,5
Пайка ручным способом	0,2
Пайка автоматическим способом	0,002
Разъемный контакт	0,05
Соединение под винт	0,08
Соединение накруткой	0,0012
Соединение сваркой	0,0006
Соединение обжимкой	0,006

При конструировании необходимы данные об ожидаемых изменениях характеристик элементов в течение всего срока службы ЭА. Например, если разрабатывается аппаратура со сроком службы 10 лет, то необходимо предварительно в течение 10 лет, если не используется какой-либо метод ускоренных испытаний, собирать данные об изменении параметров комплектующих элементов, что в общем случае нереально, так как за это время может устареть как элементная база, так и сама разрабатываемая ЭА.

Поэтому трудно ожидать совпадения реального и рассчитанного поведения системы, но расчеты надежности необходимо выполнять, так как в ТЗ на разработку всегда указываются требуемые показатели надежности.

Вероятность безотказной работы системы будет

= , (4.13)

где и - соответственно вероятность отказа и вероятность безотказной работы - го модуля за время ; n - число модулей системы.

Из (4.8) и (4.13) получим

= .

В общем случае надежность конструкции зависит от соотношений прочности и устойчивости, закладываемых при разработке, к нагрузке, которую приходится выдерживать аппаратуре в процессе эксплуатации. Под прочностью здесь понимается способность аппаратуры выдерживать без разрушений внешние температурные, механические, влажностные и прочие воздействия, под устойчивостью - способность к работе при тех же воздействиях.

Создание аппаратуры без излишних запасов прочности - важная и сложная задача, поскольку конструктор не всегда имеет четкие количественные параметры внешних воздействий, отсутствуют или имеются неточные математические модели, позволяющие весьма ориентировочно произвести указанную оценку. Это приводит к внесению в конструкцию завышенных запасов прочности и устойчивости, так называемых коэффициентов незнания, уточнение которых - условие успешного обеспечения заданной надежности при минимальной себестоимости.