Файл: Волков Е.Б. Основы теории надежности ракетных двигателей.pdf

ВУЗ: Не указан

Категория: Не указан

Дисциплина: Не указана

Добавлен: 11.04.2024

Просмотров: 231

Скачиваний: 0

ВНИМАНИЕ! Если данный файл нарушает Ваши авторские права, то обязательно сообщите нам.

паковых условиях

и вследствие

этого

образуют одну

совокуп­

ность (/Zjft=

/2j + nh, djk=dj-\-du),

или Hjk=Aj[}Ah,

из

(/?.;&, dj/,);

где А) — событие,

состоящее в извлечении

(tij,

dj)

Ah — событие,

состоящее в извлечении

(nh, dh)

из

(н,;г, б?д,).

Тогда

 

 

 

Rjk= 1—Р=Л.

 

 

 

 

 

 

(3.43)

где

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

/

dih\ fnjk —djk\

 

 

 

 

 

 

 

 

 

р

| ____l

dK

I l 11fr

/Ih

I

 

 

 

 

 

 

 

 

 

lk

 

 

 

 

 

I rijk

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

\ nk

 

 

 

 

 

 

 

 

При Rjh= 1 и Rjh= О, V

/е[1,

к — 1] из выражения

(3. 40_)_ по­

лучаем P/t= P i)2....РЛ= Р1>2..........h и

P h = /2(«ft,

dh,

y2),

Рь =

=/i(Hft, dh, yi) соответственно.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

В случае,

когда d\ — d2— . . . = й к= 0 из соотношений

(3.43)

и (3.40) н а х о д и м / е [ 1 ,

 

k— 1];

РЛ= 1

и

 

 

 

 

 

Р*=

П — y)'h+n,+...

+nk = Д ( я 12...

ft, 0,у).

 

 

 

 

Пример 3. Учет информации, полученной в условиях, отличных

от

на­

турных.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Проведено

П| =

10 наземных

испытаний

аппаратуры

самолета,

в

кото­

рых отказы не

зарегистрированы

(d, =

0). После этого аппаратура испыты

валась в п2= 15 летных

испытаниях,

условия

которых

на земле полностью

воспроизвести не удается. Одно из летных

испытаний

было

неуспешным.

(rf2= 1). Требуется найти границы Р2

и Р2

доверительного

интервала

для

вероятности Р успешного функционирования аппаратуры

в одном испытании

в летных условиях,

если

заданы

односторонние доверительные

вероятности

Vi = Y’2 = 0,95.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Решение. 1. С помощью таблиц [63] вычисляем значения границ довери­

тельного1 интервала

для _Р, соответствующие

данным

летных

испытаний и

определяемые без учета

информации

 

(п\, ёл) = (10,0):

P2o=fi(15;

1;

0,95) =

= 0,9966; P20= f 2(15;

1; 0,95) =0,7206.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2. Находим вероятности Р)2,

Pi2,

yis, Y22 и

/?(2,

входящие в соотношения

(3. 37) — (3.39):

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Pi2=/i (25;

1; 0,95) =0.9980;

Р)2=

/2(25;

1;

0,95) =0,8239;

 

 

 

 

R12 = 1 —

 

 

 

 

 

 

 

 

=

1 — 0,42 = 0,84;

 

 

Yi2=0.84 • Bi(15;

0,9980; 1) +0,16 • 0,95=0,98;

 

 

 

 

 

 

 

 

Y22=l—[0,84 - Bi(I5; 0,8239;

1)+0,16 • 0,05]=0,77.

 

 

 

 

 

 

 

3. Интерполируя,

определяем значения P2= f2(15.;

1;

0; 0,77) =0,762;

Р2=

= fi (15; 1; 0; 0,98) =0,9980.

 

 

 

 

~

di) привел

к некоторому суже­

В данном случае учет информации

(/г,,

нию доверительного интервала для Р;

[Р2, P2]d [P 2o, Р2о].

 

 

 

 

14Э



3.5. 1. Модели испытаний с доработками

Вряде работ (4, 15, 53] исследовался следующий вопрос. Про­ водятся п испытаний, в процессе которых осуществляются дора­ ботки. Требуется найти оценки (точечные, интервальные) для вероятности Р„ успешного исхода при п-м испытании системы с

учетом того, что величины Pi,

Ро, . .., P n-i (Pi — вероятность ус­

пеха в i-м испытании, при г =

1, /г— 1) могут отличаться от Р„

п между собой. Для этой цели в работе [15] предлагается интуи­

тивное рекуррентное соотношение Р 1=

а + 6Р„_|,

в котором

а и

b — коэффициенты,

подлежащие оцениванию. В работе'[53] пред­

ложены модели, основанные па иных представлениях:

 

 

 

 

 

 

N

 

 

P*= * i— 7-:

Ря= 1 - Л / - ‘<«-Р;

jmA к1

 

>'

 

 

 

 

 

 

 

/= 1

 

 

В работе [2] предложена триномиальная модель, согласно ко­

торой

 

 

 

 

 

 

 

P*=1-<7u-<7a-

 

 

 

Здесь

Р/, — оценка вероятности успешного исхода

 

при

одном

испытании

системы

на

fli; a<i\ А\ с;

к-й стадии отработки;

 

по ста­

a,+i — коэффициенты, определяемые

 

тистическим

данным методом

макси­

k

мального правдоподобия;

 

 

 

 

 

 

 

 

<7o= Ni dQl/ti — оценка вероятности наступления отка-

/=1

зов,

причины

возникновения

которых

 

 

не выяснены;

 

 

 

 

 

dot — число таких отказов на /-и стадии от­

 

работки;

 

 

 

 

 

п — общее число испытаний;

 

 

 

 

qh — оценка вероятностей отказов

с выяс­

 

ненной причиной.

 

 

 

Наиболее приемлемой пз приведенных является триномиаль­ ная модель, поскольку предположение о том, что доработки вы­ зывают изменение надежности согласно заведомо определенно­ му функциональному соотношению, является несколько искусст­ венным. Однако метод, данный в работе [5], основан на операции перегруппирования данных по этапам и достаточно условном разделении всех отказов на две группы: с выясненной и невыяс­ ненной причинами. Это нарушает «этапность» исходной модели

и содержит элементы произвола в формировании исходных дан­ ных.

В связи с изложенным, рассмотрим следующую модель из­ менения границ доверительного интервала для показателя на­

150


дежности. Пусть проведены испытания, в процессе которых осу­ ществлялись доработки. Эти испытания подразделяются па

к серин. Внутри каждой из серий (п; испытаний при г = |, к) до­ работки не проводились и вследствие этого вероятность Р успеш­ ного исхода была постоянной, одинаковой в каждом испытании. Серия заканчивается либо после проведения заранее назначен­ ного числа испытаний, либо после обнаружения отказа (отка­ зов), п следующая серия продолжается в общем случае уже с измененным значением Р. Положим вначале k = 2. Первая серия (/?i испытаний) закончилась cl\ отказами. После ее окончания примято решение о проведении доработки. Доработанная систе­ ма прошла вторую серию (/ъ испытаний), в которой были заре­ гистрированы cl2 отказов. Однозначного заключения о том, что

доработка

изменила показатель надежности системы (гипоте­

за Я 12) во

всех случаях составить, очевидно, нельзя. В общем

случае это

можно утверждать

лишь с некоторой вероятностью

1 —

В частном случае,

когда Pi2 = 0, изменение происхо­

дит однозначно.

Нетрудно заметить здесь аналогию с рассмотренной выше за­ дачей. Действительно, выше н здесь речь идет об испытаниях с

переменной (в различных сериях) вероятностью Р

успешного

исхода в одном испытании системы. Источники

изменения Р

различны (выше — это

изменение условий испытаний

«нагру­

зок», здесь — изменение

свойств системы «прочности»),

но для

рассматриваемой модели важен лишь сам факт изменения. По­ этому приведенные выше соотношения (3. 37) — (3. 43) могут быть применены и здесь без каких-либо изменений.

Другая модель — следующая. Проводятся п испытаний систе­ мы по биномиальной схеме. Вероятность успешного исхода в одном испытании равна Р. Каждая из систем снабжена восста­ навливающим органом (ВО), который при возникновении отказа в процессе испытания осуществляет доработку системы. Дора­ ботка производится в том случае, когда возникший отказ (собы­ тие И) попадает в_перечень Q отказов, устраняемых с помощью

ВО. Величину P(.4czQ )=Pn

назовем вероятностью проведения

доработки или вероятностью

включения ВО при возникновении

отказа. После доработки система заканчивает испытание успеш­ но с вероятностью Р.;.. Тогда согласно выражению (3. 10)

где Р' — вероятность успешного исхода при одном испытании, определяемая с учетом доработки в процессе испытаний; Р „ = = РВР*. Границы доверительного интервала для Р' найдем из-, соотношения (3. 14), считая известным РЫ= РВР*,

Р '= Ри+(1 - Рн) Р = Р -f ?РН; Р'= Р„+(1 - рн) р = р + ?р„,

151


где Р = / 2(/г, d, у2) ; P = /i(« , cl, yi) — значения границ для Р без

учета доработок q = 1 — Р; q = 1— Р.

В такой схеме испытаний (в отличие от предыдущей) дора­ ботки могут только повысить значения границ Р' и Р' довери­

тельного интервала для Р, что вполне оправдано самим построе­ нием схемы.

3.6. ПОДТВЕРЖДЕНИЕ ТРЕБОВАНИЙ К ПОКАЗАТЕЛЮ НАДЕЖНОСТИ ПРИ ПРОВЕДЕНИИ ИСПЫТАНИЙ

Одной из наиболее важных задач, возникающих в теории и практике надежности, является создание рациональных методов подтверждения требований по надежности. Такие задачи возни­ кают при отработке системы, когда требуется принять решение о возможности перехода к ее испытанию в составе более крупной системы пли о возможности окончания отработки и начала серий­ ного изготовления. Не менее часто они возникают и при серий­ ном производстве, когда требуется установить степень готовности предприятия к выпуску серийной продукции иа основании дан­ ных испытаний установочной партии или когда через определен­ ные интервалы времени производства требуется оценить степень соответствия выпускаемой продукции требованиям технической документации с учетом имеющихся данных по эксплуатации и т. д. Во всех этих случаях задача подтверждения требований к показателю надежности неразрывно связана с задачей учета имеющейся информации. Рассмотрим некоторые модели под­ тверждения требований к показателю надежности системы в по­ следовательности их усложнения и приближения к реальной си­ туации.

3.6. 1. Вероятностная модель подтверждения требований к показателю надежности

Пусть система представляет собой последовательное или па­ раллельное соединение N элементов, условия 'возникновения от­ казов которых независимы. Показатель надежности системы

N

N

 

 

Р = П р ; илн Р =

1 ~ П ? 1

[здесь

Р,-=Р(Л,-)— вероятность

i=i

/=1

 

qt= 1— Pf; A t — событие,

безотказной работы /-го элемента;

состоящее в успешном функционировании /-го элемента. Зада­ но такое значение Рт, что при Р > Р Т система считается прием­ лемой, а при Р < Р Т— неприемлемой.

Пусть методы определения показателей надежности позволя­

ют

найти вероятности Р* (а не их оценки). Например, если Р,-=

=

P(/i>/'2), где ti

и /2 — прочность i-ro элемента и действующая

на

него нагрузка

(/i и /2 — случайные

величины), то

при нор­

мальном законе распределения ti и /2

с известными

математи-