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
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- |