КОЛИЧЕСТВЕННЫЕ ПАРАМЕТРЫ НАДЕЖНОСТИ

Авиационное оборудование выполняет ответственные задачи, что обуславливает высокие требования к надежности его функционирования. Трудность обеспечения высокой надежности оборудования усугубляется сложностью и тяжелыми условиями эксплуатации.

Многие аспекты технической эксплуатации базируются на положениях теории надежности. Техническая эксплуатация изучает методы обеспечения требуемой эффективности авиационного оборудования, которая тесным образом связана с надежностью. Следовательно, все методы улучшения надежности авиационного оборудования при эксплуатации являются предметом изучения в курсе технической эксплуатации.

 

1.1. Основные понятия и определения теории надежности

Надежность есть свойство изделия выполнять заданные функции, сохраняя свои эксплуатационные показатели в заданных пределах в течение требуемого промежутка времени или требуемой наработки.

Изучение теории надежности опирается на знании некоторых понятий и определений. Рассмотрим основные из них.

Системой называется объект, обеспечивающий выполнение определенного круга задач (например, автопилот, инерциальная навигационная система и т. д.).

Системы можно классифицировать по различным признакам. В зависимости от того, что происходит с системой при возникновении отказа, их разделяют на восстанавливаемые и невосстанавливаемые. Восстанавливаемые системы после отказа подвергаются ремонту и используются по назначению. Системы, ремонт которых после отказа по каким-либо причинам невозможен или нецелесообразен, называют невосстанавливаемыми.

Системы можно классифицировать также по характеру обслуживания. Если нормальное функционирование системы предусматривается с участием обслуживающего технического персонала, то такие системы называются обслуживаемыми. В отличие от них необслуживаемые системы не требуют присутствия обслуживающего технического персонала.

Элементом называется часть системы, предназначенная для выполнения определенных функций. Согласно теории надежности, элементом могут служить как электронные и конструктивные составляющие, так и целые узлы, каскады и блоки, входящие в систему.

Соединение элементов в системе может быть последовательным, параллельным или смешанным (рис. 1.1).

Последовательным называется такое соединение (рис. 1.1, а), при котором выход из строя любого из элементов приводит к отказу системы. При параллельном соединении (рис. 1.1, б) отказ системы наступает при отказе всех параллельно соединенных элементов. Сочетание последовательного и параллельного соединений представляет собой смешанное соединение элементов (рис. 1.1, в). Если считать возбудитель, модулятор и усилитель мощности элементами передатчика, то их соединение в типовой схеме является примером последовательного соединения. Примером параллельного соединения является типичная схема резервирования одного элемента другим.    

 

 

1

2

3

n

а

2

2

n

б

1

2

3

в

Рис. 1.1. Схема соединения элементов:

а – последовательное; б – параллельное; в – смешанное

 

Рассмотрим свойства объекта в соответствии с теорией надежности.

Работоспособность – состояние объекта, при котором он способен выполнять заданные функции, сохраняя значения заданных параметров в пределах, установленных технической документацией.    

Безотказность – свойство объекта непрерывно сохранять работоспособность в течение некоторого времени или некоторой наработки.

Ремонтопригодность – свойство объекта, заключающееся в приспособленности к предупреждению и обнаружению причин возникновения его отказов, повреждений и устранению их последствий путем проведения ремонтов и технического обслуживания.

Долговечность – свойство объекта сохранять работоспособность до наступления предельного состояния при определенной системе технического обслуживания и ремонтов.

Сохраняемость – свойство объекта непрерывно сохранять исправное и работоспособное состояние во время и после хранения и (или) транспортирования.

Неисправность – состояние объекта, при котором он не соответствует хотя бы одному из требований, установленных технической документацией.

Повреждение – событие, заключающееся в нарушении исправности объекта или его составных частей вследствие влияния внешних воздействий.

Отказ – событие, заключающееся в нарушении работоспособности объекта. Отказом называется такое состояние системы (элемента), когда один или несколько ее параметров выходят за пределы установленных допусков.

Понятие неисправности является более широким, чем понятие отказа и повреждения.

Согласно данному определению, под отказом системы следует понимать как полную, так и частичную утрату работоспособности этой системы. Например, для передающего устройства отказом следует считать полный выход его из строя вследствие как полного отсутствия выходной мощности, так и ее снижения ниже уровня установленного допуска.

Другими словами, под отказом надо понимать как полное прекращение работы авиационного оборудования, так и его работу при значениях параметров, лежащих за пределами допусков.

Отказы авиационного оборудования классифицируются по ряду признаков. Прежде всего, их можно разделять по ха­рактеру возникновения: внезапные и постепенные. Внезапные отказы возникают вследствие резкого изменения одного или нескольких параметров авиационного оборудования.

Постепенные отказы, наоборот, возникают в результате относительно медленного изменения параметров и ухода их за уровни установленных допусков (α _доп). Характер изменения параметров при внезапных (кривая 1) и постепенных (кривая 2) отказах представлен на рис. 1.2.

Разделяя отказы на внезапные и постепенные, нельзя не отметить некоторую условность этого разделения. Дело в том, что возникновению внезапных отказов так же, как и возникновению постепенных, предшествуют определенные изменения свойств элементов. Однако часто такие изменения остаются незамеченными и поэтому отказы, вызываемые скрытыми изменениями, кажутся внезапными. При более глубоком изучении внутренних процессов, происходящих в элементах, нередко удается выявить эти скрытые изменения и, таким образом, уловить приближение элемента к состоянию отказа.

 

Рис. 1.2. Изменение параметров при внезапных (кривая 1)

и постепенных (кривая 2)отказах

 

По связи с другими отказами все отказы распределяются на зависимые и независимые. Зависимые отказы возникают вследствие отказов других элементов, связанных с тем элементом, отказ которого классифицируется. Примером зависимого отказа может служить выход из строя резистора при пробое последовательно соединенного с ним конденсатора. Если отказ некоторого элемента не связан с выходом из строя других элементов, то такой отказ называется независимым.

Дальнейшая классификация отказов основана на разделении их по возможности последующего использования системы или элемента после возникновения отказа. С этой точки зрения отказы разделяют на полные и частичные.

По характеру устранения отказы разделяют на устойчивые и самоустраняющиеся. Самоустраняющиеся отказы отличаются от устойчивых тем, что могут самопроизвольно исчезать без вмешательства обслуживающего персонала. Типичными примерами таких отказов являются: переменный электрический контакт, возникающий при вибрациях; утечка высокочастотной энергии через разъем при попадании в него влаги и т. д. Характерной особенностью самоустраняющихся отказов является их исчезновение при устранении причин, вызывающих появление этих отказов. В приведенных выше примерах отказы исчезают при прекращении вибрации и при высыхании влаги в разъеме.

Для некоторых электронных систем, особенно для цифровых систем передачи информации и электронных вычислительных машин, характерны кратковременные самоустраняющиеся отказы, называемые сбоями. Причинами сбоев являются изменения режимов работы вследствие изменения электрических параметров схем, а также внешние и внутренние помехи.

Существует также разделение отказов по ряду других признаков. Полная классификация отказов приведена в табл. 1.1.

Надежность определяется указанными выше свойствами авиационного оборудования, в том числе безотказностью и ремонтопригодностью.

Приведенное выше качественное определение надежности не дает ответа на вопрос о ее количественной оценке. Поэтому разработаны количественные показатели, которые позволяют сравнивать надежность различных типов авиационного оборудования, производить расчет надежности, анализировать влияние различных факторов, в том числе влияние эксплуатационных мероприятий и т. д.

В отличие от таких показателей качества, как вес, габариты, потребляемая мощность, надежность не может быть выражена одним числом. Это объясняется тем, что при количественной оценке надежности необходимо характеризовать время безотказной работы и время восстановления системы, которые являются случайными величинами.

Все количественные параметры надежности в той или иной мере характеризуют надежность любой системы, в том числе безотказность и восстанавливаемость. Параметрами, характеризующими безотказность, являются:

– вероятность безотказной работы;

– частота отказов;

– интенсивность отказов;

– среднее время безотказной работы.

Восстанавливаемость авиационного оборудования характеризуют следующие параметры:

– вероятность восстановления;

– интенсивность восстановления;

– среднее время восстановления.

Кроме того, существует ряд параметров, дополнительно характеризующих отдельные свойства надежности. К их числу относятся коэффициент готовности, коэффициент стоимости эксплуатации.

 

Таблица 1.1.

Классификация отказов

Признак классификации	Вид отказов
Характер изменения заданного параметра объекта до момента возникновения отказа	Внезапный; постепенный
Возможность последующего использования объекта после возникновения его отказа	Полный; частичный
Связь между отказами	Независимый; зависимый
Устойчивость неработоспособности	Устойчивый; самоустраняющийся; сбой; перемежающийся
Наличие внешних проявлений отказа	Очевидный (явный); скрытый (неявный)
Причины возникновения отказов   при конструировании: – ошибка конструктора; – несовершенство принятых методов конструирования; при изготовлении:                     – ошибка при изготовлении; – нарушение принятой технологии; – несовершенство технологии; при эксплуатации: – нарушение правил эксплуатации; – внешние воздействия, не свойственные нормальной эксплуатации	Конструкционный;   производственный;   эксплуатационный
Природа происхождения	Естественный; искусственный (вызываемый намеренно)
Период возникновения отказов	При испытаниях; в период приработки; в период нормальной эксплуатации; в последний период эксплуатации
Возможность устранения отказа	Устранимый; неустранимый

Как видно из Табл. 1.1, факторы, влияющие на надежность, можно разделить на три основных группы:

– конструктивные;

– производственные;

– эксплуатационные.

Содержание каждой из групп факторов (Табл. 1.2) характеризуется своими признаками и особенностями, влияющими на надежность изделия в целом.

 

Таблица. 1.2.

12345678910Следующая ⇒

Поделиться: