И изготовлении авиационного оборудования

На этапе разработки используются следующие способы достижения требуемого уровня надежности:

– выбор надежных принципов действия и методов работы авиационного оборудования;

– применение надежных схем;

– использование надежных элементов и выбор режима их работы;

– резервирование оборудования;

– разработка мероприятий по повышению восстанавливаемости оборудования;

– учет возможностей операторов, а также мероприятий, обеспечивающих удобство эксплуатации.

Следует отметить, что требуемый уровень надежности и высокое качество аппаратуры могут быть достигнуты только при условии, что названные выше методы повышения надежности применяются комплексно. Рассмотрим влияние приведенных факторов на надежность авиационного оборудования.

Выбор принципов действия и методов работы часто оказывается определяющим при решении задач по обеспечению требуемого уровня надежности. Это вызвано тем обстоятельством, что одну и ту же задачу можно решить различными методами с использованием аппаратуры, работающей по разным принципам действия и т. д. Поэтому уровень надежности авиационного оборудования можно существенно повысить, применив функционально более надежный метод работы. При разработке аппаратуры возможные методы и принципы ее работы должны быть оценены, прежде всего, с точки зрения надежности, и из этих методов выбран наилучший.

Выбор надежных схем также весьма эффективно влияет на уровень надежности проектируемого оборудования. Поскольку решение одной и той же функциональной задачи возможно при помощи различных схем, необходимо анализировать надежность каждой из них для конкретных условий применения. Так как влияние различных факторов (температуры, давления, изменения питающих напряжений и т. д.) по-разному сказывается на работе различных схем, то их выбору должен предшествовать анализ влияния условий эксплуатации на параметры анализируемых схем. Например, если известно, что питание разрабатываемой схемы будет осуществляться от нестабильного источника, то в этом случае желательно выбрать такую схему, на работу которой не влияет изменение питающих напряжений.

При выборе схем с точки зрения надежности следует учитывать следующие факторы: сложность схемы; возможность работы в заданном диапазоне внешних воздействий; возможность изготовления без специального подбора элементов и без применения регулировочных и подстроенных органов.

Применение надежных элементов. Если имеются две системы одинаковой сложности, то, применяя в одной из них элементы с меньшими значениями интенсивностей отказов, можно получить более высокий уровень надежности системы. Однако следует учитывать, что элементы повышенной надежности должны применяться только в определенных условиях эксплуатации. Режимы этих элементов необходимо выбирать таким образом, чтобы температурные, электрические, механические и другие нагрузки не превосходили допустимых.

Резервирование отдельных элементов или системы в целом является одной из эффективных мер повышения надежности. Принципиальное отличие резервирования от других методов повышения надежности состоит в том, что с его помощью можно создать систему, надежность которой может превышать надежность составляющих элементов.

Для обеспечения требуемого уровня надежности восстанавливаемых систем не меньшее значение имеет разработка мероприятий по повышению восстанавливаемости оборудования и удобства его эксплуатации. Восстанавливаемость оборудования можно повысить различными способами. Одним из них является разработка эффективной контрольно-измерительной аппаратуры. Наиболее целесообразно с этой точки зрения одновременно с разработкой оборудования создавать и системы автоматического контроля технического состояния оборудования. Если такая система не проектируется, то в конструкции оборудования необходимо предусмотреть встроенные и испытательные датчики, при помощи которых можно было бы легко осуществлять контроль технического состояния при использовании контрольно-измерительной аппаратуры как специальной, так и общего назначения.

Другим способом повышения восстанавливаемости является обеспечение доступности и быстрой замены элементов авиационного оборудования. Это особенно важно для тех блоков и узлов оборудования, которые часто снимаются при выполнении профилактических и ремонтных работ.

Если для выполнения операций по настройке, регулировке и устранению отказов требуются специальные устройства, приспособления, средства механизации, инструмент и т. д., то они должны создаваться одновременно с разработкой оборудования. Кроме перечисленных факторов, в конструкции оборудования необходимо предусмотреть устройства, исключающие неправильные действия со стороны обслуживающего персонала.

Учет возможностей операторов предполагает разработку такой аппаратуры, управление которой не превышало бы возможностей человека. Так как оператор управляет работой оборудования на основе сигналов, воспринимаемых органами чувств, при разработке аппаратуры необходимо учитывать характеристики органов зрения и слуха человека, быстроту реакции, силовые возможности и скорость движения при выполнении различных операций. Конструкция и размещение авиационного оборудования должны обеспечивать удобство управления его работой и возможность быстрого съема выходных данных. Это особенно важно для бортового оборудования, так как в полете оператору приходится работать с большим количеством различных приборов и, кроме того, работа экипажа происходит в условиях различного рода перегрузок и в ограниченном пространстве кабины самолета.

На уровень надежности авиационного оборудования существенным образом влияют производственно-технологические факторы. Понятие технологических отказов, являющихся прямым следствием нарушений или несовершенства технологического процесса, рассматривается при классификации отказов по причинам их возникновения. Анализ статистических данных показывает, что технологические отказы могут составлять существенную долю всех отказов оборудования. Для уменьшения технологических отказов необходимо:

– соблюдать разработанную технологию производства;

– применять тренировочные режимы элементов и систем;

– правильно регулировать и настраивать оборудование;

– контролировать и испытывать качество элементов и готовой продукции;

– автоматизировать производственные процессы;

– вести учет и анализ статистических данных по надежности оборудования в реальных условиях эксплуатации.

При расчете надежности системы необходимо знать интенсивности отказов ее элементов и функцию распределения вероятности. Для экспоненциального закона распределения значения интенсивностей отказов считают постоянными за все время эксплуатации.

Пример 5.1. На рис. 5.1дана функциональная схема радиокомпаса. Рассмотрим его принцип действия. Радиокомпас содержит направленную магнитную антенну А1, антенну с круговой диаграммой направленности А2, приемник ПРМ, на вход которого поступает сигнал антенны А2 и предварительно промодулированный сигнал антенны А1. Выходное напряжение приемника подается на следящую систему, включающую схему управления направленной антенной СУА, электродвигатель Д, и редуктор Р, которые поворачивают антенну А1 в направление на пеленгуемую приводную радиостанцию. Угловое положение антенны через компенсатор радиодевиации РД и датчик углового положения антенны ДУПА передается на стрелочные указатели СУ. Телефоны Тлф позволяют прослушивать позывные сигналы приводной радиостанции и, при необходимости, принимать сообщения наземных служб.

Ант.1

Компенсатор РД

ПРМ

Ант. 2

СУА

ДУПА

СУ

Рис, 5.1. К расчету надежности радиокомпаса

Тлф

Произведем расчет надежности радиокомпаса, полагая известными интенсивности отказов его функциональных элементов.

Интенсивности их отказов соответственно равны:

Антенна А1 – λ ₁ = 5·10^–51/ч;

Антенна А2 – λ ₂ = 1, 5·10^–51/ч;

Приемник – λ ₃ = 8·10^–6 1/ч;

Схема управления направленной антенной СУА – λ ₄ = 2·10^–5 1/ч;

Электродвигатель Д – λ ₅ = 4·10^–5 1/ч;

Редуктор Р – λ ₆ = 5·10^–5 1/ч;

Компенсатор радиодевиации РД – λ ₇ = 7·10^–5 1/ч;

Датчик углового положения антенны ДУПА – λ ₈ = 2, 5·10^–51/ч;

Стрелочные указатели СУ (3 шт.) – λ ₉ = 1, 5·10^–61/ч;

Телефоны Тлф (3 шт.) – λ ₁₀ = 2, 5·10^–61/ч.

Требуется определить вероятность безотказной работы системы за 500 ч работы.

Решение. Отказ любого из десяти элементов схемы системы приводит к отказу всей системы. Следовательно, на структурной схеме надежности все элементы системы соединены последовательно (рис. 5.2).

Рис. 5.2. Структурная схема к расчету надежности радиокомпаса схемыгенератора (пример 5.1)

При нормальных условиях эксплуатации авиационной техники заданные интенсивности отказов, приведенные выше, можно считать примерно постоянными, что соответствует экспоненциальному закону.