Файл: Липчин Ц.Н. Надежность самолетных навигационно-вычислительных устройств.pdf

ВУЗ: Не указан

Категория: Не указан

Дисциплина: Не указана

Добавлен: 05.07.2024

Просмотров: 141

Скачиваний: 0

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

преобразование координат при смене ортодромий и т. п. Однако характер решаемых задач существенно не меня­ ется.

Ввиду общности решаемых задач (1.4) — ( 1 . 12) схем- но-конструктивная структура HB в основном близка к типовой структурной схеме (рис. 1. 12).

С

Рис. 1.10.

Схематическое поясне­

Рис.

1. И. Схематическое

ние коррекции

местоположения са­

пояснение коррекции мес­

молета

по

радиолокационному

тоположения

самолета

 

ориентиру

по

радиолокационному

 

 

 

 

ориентиру

В общем виде каждая разновидность HB имеет, как правило, в своем составе следующие функциональные блоки: формирования угла —*ф) ; формирования сое-

тавляющих W; формирования составляющих V; форми­ рования составляющих U; интегрирования; «Память вет­ ра»; построения полярных координат (D, X, Яо); форми­ рования угла доворота К; коррекции; коммутирующих элементов.

Современные навигационные вычислители состоят в основном из конструктивно законченных крупных блоков, размещенных в различных отсеках самолета и соединен­ ных между собой кабелями и коммутационными элемен­ тами.

1.3. ОЦЕНКА НАДЕЖНОСТИ НАВИГАЦИОННОГО

КОМПЛЕКСА

Современные навигационные комплексы (НК) явля­ ются сложными многопараметрическими совокупностями систем с множеством состояний, обусловленных дублиро­ ванием информационно-измерительных систем, а также структурным и алгоритмическим резервированием.

19


CZT

 

 

_ J

f

Режим

бездушного

' N T 1 - 1

vx-Vsln(y-<li)

Хі-/[ѴвЩу-ф)+ШІП(о-ф)]Л

счисления

пути

у-Ф

 

to

 

Vy=Vcos(y-tp)

x,=/(Vsw(y-</>)+ux]dt

Режим

 

 

 

„Память

бетра"

 

 

4

 

 

 

 

Режим

доплеробского

 

 

*/-/' wxdt

 

 

счисления

пути

 

 

 

І0

 

 

 

 

 

 

1

хппм !

і Уппм !

 

L

T J

' - Т - '

8

 

хс хппм>

Ус~Уппм

 

 

Хс-X/JI

 

\~arctg——-

 

 

 

Ус ~Уппм

 

О =(хс ппм)

Sink+(Ус -Уппм) COSA

y-'P.

ПУ =y-q>+a

WsinnУ

W,a

Wy--Wcosny

ux = wx-vx

 

Uy-Wy-Vy

I 0 I

y,-f[Vcos(y-<l>)+tJcos(ö-<P)dt

yi=f[Vcos(y-$)+Uy)dt to

Уі-fWydt to

Г У о1,

I I

V

u.x=Usin[ô-(p)

I I

 

uy=Usin(ô-ip)

Г---1

I

 

 

Г Ф

d

J—J I

 

Режим бездушного счисления пути

Режим „ Память ветра"

Режим доплерооского счисления пути

ПУ К=\-ПУ

10

Ус

УРО 0=Фс-Хр0)г+(!/с-УРо)е

Рис. 1. 12. Типовая

структурная схема навигационно-вычислительного устройства:

/—блок формирования

угла (Y—і|>);

2—множительное

устройство с

синусно-косинусным раскладчиком

путевой скорости; 3—

интеграторы текущих

прямоугольных

координат самолета; 4—измеритель истинной воздушной скорости;

5—множительное уст­

ройство с синусно-косинусным раскладчиком истинной воздушной

скорости; б—механизм «Память ветра»; 7—множительное

устройство с синусно-косинусным раскладчиком

скорости ветра; 8 блок преобразования прямоугольных координат цели в

полярные координаты; 9—блок

угла

доворота; 10—блок коррекции; //—пульт радиолокатора


Методом резервирования можно создать комплексы и системы, надежность которых может быть выше на­ дежности входящих в них отдельных частей (элементов).

По способу включения резервных элементов различа­ ют постоянное и замещающее резервирование.

При постоянном резервировании резервные запасные элементы соединены параллельно с основными рабочи­ ми элементами в течение всего периода работы системы.

При резервировании замещением отказавший (основ­ ной) элемент отключается и подключается запасной. Ре­ зервные элементы могут подключаться автоматически или вручную. В отличие от постоянного способа включе­ ния резервирование замещением позволяет использовать один резервный элемент для замены нескольких однотип­ ных элементов системы. Эта разновидность метода заме­ щения носит название резервирования со скользящим резервом. Исходя из условий обеспечения возможных режимов работы основного и резервных элементов ис­ пользуют нагруженное, облегченное и ненагруженное ре­ зервирование.

При нагруженном («горячем») резервировании запас­ ные резервные элементы находятся в том же режиме, что и основной элемент, независимо от того, включены они в схему или нет.

Облегченное («теплое») резервирование характерно тем, что до момента включения в работу резервные эле­ менты находятся в облегченном режиме. Надежность ре­

зервного элемента в этом случае выше

надежности

ос­

новного.

 

 

 

 

При ненагруженном

(«холодном»)

резервировании

резервные элементы полностью

обесточены до момента

их включения в работу вместо основного элемента.

 

Таким образом, при постоянном резервировании мо­

жет быть использован только

горячий

(нагруженный)

резерв, в то время как резервирование

замещением

до­

пускает все три вида режима подготовки резерва.

 

В зависимости от масштаба

резервирования различа­

ют общий и раздельный

способы резервирования.

При

общем резервируется система в целом, при раздельном — вводится резерв для каждого основного элемента систе­ мы. При этом система фактически состоит из параллель­ но соединенных резервированных элементов.

Раздельное резервирование в свою очередь может быть поэлементным, покаскадным, узловым, блочным,

21


системным и т. п. В структурной схеме НК (см. рис. 1.1), например, имеются два позиционных корректора — РСБН

иРЛС, которые можно рассматривать как пример «горя­ чего» резервирования замещением. При отказе одного из них, например РСБН, произойдет некоторая потеря точ­ ности коррекции при сохранении работоспособности всей остальной части комплекса. При отказе второго позици­ онного корректора (РЛС) комплекс будет по-прежнему работоспособным, так как местоположение будет опре­ деляться счислением координат при помощи ДИСС, ИНС

иБЦВМ. Поэтому однозначное понятие «отказа» к НК неприменимо, так как при отказе отдельных систем про­ исходит, как правило, только качественное изменение выполняемых функций, в то время как резервная часть оборудования продолжает функционировать и решать поставленные перед НК задачи.

Этот пример показывает, что отказ отдельной системы не характеризует потери работоспособности НК. Вместе с тем отказ отдельной системы может влиять на точность НК, которая в свою очередь может определить соответст­ вие НК предъявляемым к нему требованиям. Создается цепочка: работоспособность систем — точность НК — ра­ ботоспособность нк.

Критерием работоспособности НК может быть его со­ ответствие основному требованию самолетовождения: выполнению полета в заданных границах коридора. Комплекс работоспособен, если полет осуществляется в заданных границах; комплекс находится в состоянии от­ каза, если самолет вышел за границы заданного кори­ дора.

Естественно, что

выход за границы

коридора

может

определяться двумя

факторами — точностью

и

надеж­

ностью,

объединенными в обобщенную

характеристику

НК — техническую эффективность НК.

 

 

 

В соответствии с

основной

задачей

самолетовожде­

ния — полет внутри

заданного

коридора — техническая

эффективность H К может быть

определена

как

веро­

ятность

невыхода

самолета

за границы

заданного

коридора, обусловленная точностью и надежно­ стью НК.

При таком подходе надежность отдельных систем НК будет характеризоваться вероятностью безотказной ра­ боты, а точность — условной точностной эффективностью, т. е. тем же показателем технической эффективности при

22


условии работоспособности тех или других систем НК [12].

Условная точностная эффективность является функ­ цией времени Фг-(/)> характерной для каждого состояния навигационного комплекса Я,.

Вследствие отказов отдельных систем комплекс, сос­ тоящий из k систем, может занимать конечное число не­ совместных СОСТОЯНИЙ

 

 

 

 

 

/ = 0,

1, 2..../Я—'1,

 

 

 

 

где m — общее число несовместных состояний.

 

 

Если

каждая система

может

принимать

два состоя­

ния

(работоспособность

и неисправность),

то

m=2h.

 

Каждому состоянию

комплекса Я, (отказ t-н систе­

мы)

соответствует

определенная

условная

точностная

эффективность Ф*(0- Очевидно, что техническая эффек­

тивность комплекса может быть представлена

в виде

 

/ ? т = / ? т ( # о ) + 2

 

 

«лѵаь)+...,

 

 

( i . і з )

 

 

 

 

a-ï

 

 

афЬ

 

 

 

 

 

где

Яо — нулевое

состояние

(исправны

все

системы),

 

 

характеризуемое условной

точностной эффек­

 

 

тивностью Фо(0 ;

 

 

 

 

 

 

 

На — состояние первого

порядка

(отказ только

од­

 

Наь

ной

системы),

характеризуемое

Ф а

( 0 ;

сис­

 

— состояние второго

порядка

(отказ

двух

При

тем),

характеризуемое

Ф о ь ( 0 -

 

 

 

независимости отказов систем

и экспоненциаль­

ном

распределении отказов Pj = e~V составляющие

тех­

нической эффективности НК для нулевого, первого, вто­

рого порядков состояний примут вид:

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Я т ( " о ) = ф 0 ( 0 П р »

 

 

 

 

 

 

 

 

ТІРі

t

 

 

 

 

 

 

 

 

*ЛНа)

 

= -

^

\ ®a(Ta,t)lae-^«dxa,

 

(1.14)

 

 

 

 

 

•a

J

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

О

 

 

 

 

 

 

/ ? Т ( Я Я 6

) = - ^ft1 — - Г f « 5 a J ( t „ t f t , / ) ^ e - V a e - V ^ t A ,

 

 

П Pi

t t

 

 

 

 

 

 

 

 

 

а

Рь

 

о о

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Р

 

•) ,)

 

 

 

 

 

 

23