б) параллельное соединение

Если l₁=l₂=…=l_j=l_k=const

Такое соединение элементов означает структурное резервирование системы за счет включения в неё дополнительных элементов, которые могут выполнять функции основных элементов при их отказе. Резервирование применяется, прежде всего, для наиболее ответственных элементов, участков систем и систем в целом для повышения их надежности. Общее число параллельных ветвей резервированной системы – k называют кратностью резервирования. Система откажет только в случае отказа всех её элементов и вероятность безотказной работы резервированной системы выше её надежности при отсутствии резерва и возрастает с увеличением кратности резервирования, т.е. при k®¥ÞP_c(t)®1.

Рассмотрим два случая параллельно-последовательного соединения:

1. С общим резервированием:

Общим называют такое резервирование, при котором резервируется сразу группа элементов или система в целом (дублирование гидравлических систем для управления самолетом, систем аварийного выпуска шасси).

n

k

- вероятность безотказной работы всей системы:

Если

То при

Таким образом, в системе с общим резервированием при увеличении количества элементов как в параллельном, так и в последовательном соединении, вероятность безотказной работы всей системы снижается.

2. С раздельным резервированием:

Раздельным называют такое резервирование, при котором резервируется отдельно каждый из элементов участка или системы (применение двух гидравлических насосов, установленных на разных двигателях самолета для одной гидравлической системы).

Если

То при

Таким образом, в системе с раздельным резервированием при увеличении количества элементов, как по параллельному, так и по последовательному типу соединения, вероятность безотказной работы всей системы растет.

Анализ показывает, что более эффективным является раздельное резервирование, т.к. при отказе одного из элементов j-й цепи при общем резервировании выходит из строя вся j-я цепь, содержащая еще целый ряд элементов, а при раздельном резервировании отказ какого-либо элемента не исключает участия всех других элементов в работе системы.

Для оценки эффективности резервирования необходимо знать метод структурных схем, в котором реальные системы отображаются в структурной схеме событиями безотказной работы элементов, соединенных последовательно и параллельно между собой.

Методика оценки надежности при этом предполагает следующие этапы:

1) Определение основных функций элемента и системы в целом, и их взаимосвязи;

2) Составление структурной схемы событий безотказной работы;

3) Составление расчетной формулы;

4) Сбор и обработка информации об отказах элементов;

5) Количественная оценка вероятности безотказной работы;

6) Разработка рекомендаций по повышению уровня надежности.

Рассмотрим составление логической схемы и принципы расчета надежности сложных систем на примере топливной системы ВС, принципиальная и логическая схемы которой представлены на рис. 8:

Рис. 8. Принципиальная и логическая схемы для расчета надежности топливной системы самолета:

Б₁, Б₂, Б_З - топливные баки; H₁, H₂, Н_З - насосы подкачки; OK₁, OK₂, ОК₃ - обратные клапаны; ДН - дополнительный насос подкачки; Р - топливомасляный радиатор;

Ф - фильтр; Тр - трубопроводы; СН - система наддува баков.

Под работоспособным состоянием системы понимают такое, при котором обеспечивается подача топлива к двигателю.

На основании анализа последствий отказов отдельных элементов системы составляется логическое условие сохранения работоспособности системы. При анализе рассматриваемой системы следует учесть, что баки Б1 и Б2 соединены между собой и с точки зрения надежности представляют единую емкость, наличие обратных клапанов допускает продолжение функционирования системы при повреждениях насосов HI, H2 и НЗ или баков. С учетом этих особенностей можно сформулировать следующее условие: система будет работоспособна, если будут исправны:

а) СН, и Б₁, и Б₂, и H₁, и ОК₂, и ОК₃, и ДН, и Р, и Ф, и Тр, или

б) СН, и Б₁, и Б₂, и Н₂, и OK₁, и ОК₃, и ДН, и Р, и Ф, и Тр, или

в) СН, и Б_З, и Н_З, и OK₁, и ОК₂, и ДН, и Р, и Ф, и Тр.

Проанализировав условия работоспособности системы, составляется общая структурная схема для расчета надежности, отражающая взаимосвязи элементов с точки зрения обеспечения надежности. Для составления выражения вероятности безотказной работы системы в целом Р_с(t) логическая схема разбивается на четыре участка (I, II, III, IV), как показано на рис.8.

Вероятности безотказной работы каждого из участков соответственно равны P_I(t); Р_II (t);

P_III (t); P_IV(t).

Используя ранее выведенные формулы для определения вероятностей безотказной работы систем при последовательном и параллельном соединении, можем записать:

P_I=P_СН;

P_II=Р_Б1Р_Б2(1-(1-Р_Н1Р_ОК2)(1-Р_Н2Р_ОК1))Р_ОК3;

P_III=Р_Б3Р_Н3Р_ОК1Р_ОК2;

P_IV=Р_ДНР_РР_ФР_Тр;

P_с=Р₁(1-(1-Р_II)(1-P_III))P_IV.

Последнее выражение позволяет рассчитать вероятность безотказной работы системы в целом.

4. Классификация неисправностей авиационной техники и причины их появления

Одним из наиболее важных направлений работы всего личного состава ИАС авиационной части является обеспечение безотказности АТ и БП. Для того чтобы эффективно проводить эту работу, надо хорошо знать возможные причины и источники появления отказов.

Отказы и неисправности АТ существенно увеличивают трудоемкость его обслуживания. Особенно большие трудозатраты, как показывает практика, расходуются на поиск неисправностей, установление точного диагноза состояния АТ.

Для сложных систем поиск неисправностей может составлять до 70…80% суммарного времени на выявление и устранение их. Рассмотрим классификацию неисправностей АТ по блок-схеме на рис. 9 в зависимости от шести основных групп факторов.

Одним из наиболее важных направлений работы всего личного состава ИАС авиационных частей является обеспечение безотказности авиационной техники и безопасности полетов. Для того чтобы эффективно проводить эту работу, надо хорошо знать возможные причины и источники появления отказов.

Анализ показывает, что по причинности отказы можно подразделить на четыре основные группы:

— конструктивные;

— производственные;

— по причине внешних воздействий;

— по вине личного состава частей.

К конструктивным относятся отказы, связанные с несовершенством конструкции, плохой приспособленностью авиационной техники к фактическим условиям эксплуатации.

Производственные причины охватывают все то, что может повлиять на качество изготовления деталей, агрегатов, систем и объектов в целом и делает возможным попадание в эксплуатацию дефектной продукции.

Отказы по причине внешних воздействий — это те отказы, которые происходят вследствие непредвиденного отклонения внешних условий работы объекта от расчетных или при длительном воздействии какого-либо внешнего разрушающего фактора.

Отказы авиационной техники по вине личного состава авиационных частей происходят из-за нарушений правил эксплуатации, по причинам недостаточной обученности и слабых (утраченных) навыков в эксплуатации АТ, а иногда вследствие недисциплинированности или халатности.

Недостаточная обученность и недостаточность навыков инженерно-технического и летного состава в эксплуатации АТ особенно сильно проявляются в периоды освоения новой техники, а также при перерывах в эксплуатации. Поэтому надо следить за своевременностью проведения установленных зачетов и экзаменов по конструкции и эксплуатации АТ для всего летного и ИТС части.

Иногда ИТС допускает нарушения инструкций и указаний по эксплуатации АТ, что приводит к ее отказам.

При неумелой организации работ и недостаточном контроле работы личного состава ИАС бывают случаи выполнения установленных работ в неполном объеме, выпуска в полет ВС с неправильно смонтированными агрегатами, незаряженными пиромеханизмами катапультных сидений, заправленными топливом не в соответствии с полетным заданием и т. п.

Отказы и неисправности АТ существенно увеличивают трудоемкость ее обслуживания. Особенно большие трудозатраты, как показывает практика, расходуются на поиск неисправностей, установление точного диагноза состояния АТ.

Поэтому очень важно, чтобы ВС было хорошо приспособлено к контролю, а ИТС знал современные методы диагностики АТ и умел их применять на практике.

Заключение

На лекции рассмотрены основные понятия и определения надежности АТ, показатели безотказности для невосстанавливаемых и восстанавливаемых объектов АТ, изменение надежности АТ в процессе эксплуатации, изучены пути повышения надежности АТ, а также классификация неисправностей АТ и причины их появления.

Литература:

1. ФАП ИАО, кн.1, ст. 609…616.

2. «ИАС» ч. 1 под ред. К.М. Шпилева, с. 103…124.