ВУЗ: Не указан
Категория: Не указан
Дисциплина: Не указана
Добавлен: 14.10.2024
Просмотров: 102
Скачиваний: 0
Подставляя в формулу (2.88) значение Pit получим
|
N t |
|
N |
= e г'=10 |
(2.91) |
р . = п |
/- 1
Втом случае, если элементы системы имеют одинаковую на
дежность |
t |
|
|
|
\(t)dt |
|
|
|
- I V J |
|
|
|
Рс = е 0 |
. |
(2.92) |
Следовательно, для расчета надежности систем необходимо знать законы распределения интенсивности отказов элементов во времени или экспериментальные кривые Я (7).
Рис. 41. Принципиальная схема топливной системы самолета:
/ — д р е н а ж ; 2— т о п л и в н ы й б а к ; 3— п о д к а ч и в а ю щ и й н а с о с ; 4, 6, 8, 10 и 12 — т р у б о п р о в о д ы ; 5 — о б
р а т н ы й к л а п а н ; 7— п о ж а р н ы й к р а н ; 9— т о п л и в н ы й н а с о с ; 11— т о п л и в н ы й ф и л ь т р
При постоянстве интенсивности отказов Х = const вероятность безотказной работы системы
|
N |
|
Яс= е |
-< 2 \- |
(2.93) |
; |
||
Яс = |
е - Ла<. |
(2.94) |
Величина интенсивности отказов системы будет равна сумме интенсивности отказов элементов системы
N |
|
|
(2. 95) |
Ао = 2 > |
|
|
|
г =1 |
|
|
|
При равенстве интенсивности отказов |
|
(2.96) |
|
А0= т . |
|
|
|
Среднее время безотказной работы системы |
|
||
„ , 1 1 |
|
1 |
(2.97) |
N |
N |
|
|
_i_ |
|
||
2 |
|
|
|
<■1 |
2 |
77 |
|
|
i=i |
|
|
80
Для расчета безотказной работы всего самолета производят ся расчеты надежности систем управления, гидросистемы, топ ливной и воздушной систем, электросистемы, силовой установки и других систем и агрегатов. Далее составляется схема соедине ния жизненно важных систем и агрегатов всего самолета и производится расчет безотказной работы всего самолета. Из вестно, что надежность агрегатов зависит от условий и режимов их работы. При работе на низких режимах долговечность агре гатов, как правило, будет больше. Поэтому при расчетах на дежности необходимо учитывать условия и режимы работы агре гатов. Для этого в расчетные формулы для определения вероятности безотказной работы подставляются значения интен сивности отказов при реальных условиях (температурах, давле ниях, влажности, наличии агрессивной среды и т. п.) и действи тельных режимах работы.
В некоторых системах самолета отдельные группы агрегатов работают неодинаковое время. В этом случае при расчете весь процесс работы системы разбивается на отдельные этапы, соот ветствующие отдельным периодам работы системы. Для каждо го этапа составляется своя функциональная система, содержа щая все работающие в течение данного этапа агрегаты. После этого рассчитывается надежность системы для каждого этапа работы. Вероятность появления отказа системы за полный цикл работы
|
|
J- 1 |
|
(2.98) |
|
|
|
|
|
где |
Fj — Aу-е—хjKtj— статистическая |
плотность |
вероятности |
|
|
k |
отказов при /-й структуре схемы; |
||
|
|
|
|
|
|
A ;= V \ji — интенсивность |
отказов |
системы при |
|
|
;'=1 |
/-й структуре схемы; |
|
|
|
|
|
||
|
Xji — интенсивность |
отказов /-го элемента |
||
|
|
при /-й структуре схемы; |
|
|
|
k — количество структур схемы; |
|||
|
z — количество этапов работы за весь цикл |
|||
|
|
работы системы. |
|
|
|
Подставляя значения Л; и Fj в выражение (2.98), получим |
|||
|
Q= 2 |
Atje~u |
г-i |
(2.99) |
|
i |
г-i |
|
|
В ряде случаев требуется определить среднюю вероятность безотказной работы системы, например, топливной системы са молета за время полета. Пусть первые два часа работы (/4= 2 ч) система работает на первой группе баков с вероятностью безот
81
казной работы Ри в последующий час {t2= [ ч) |
на второй груп |
пе баков с вероятностью безотказной работы Р2, |
затем в течение |
1 ч 15 мин (/3=1 ч 15 мин) на третьей группе |
ба,ков с вероят |
ностью безотказной работы Р3. При этом вероятность безотказ ной работы Ри Р2, Рз должна быть близка к единице. В данном случае надежность за время полета можно представить некото рой средней величиной Рср (рис. 42):
^ = *>1 + V>a + V V |
(2- 10°) |
где и, t2 h — относительное время работы системы |
на каждой |
группе баков. |
|
Mt) |
|
Рис. 42. Графическое определение средРис. 43. Графическое определение пей вероятности безотказной работы сисвероятности безотказной работы темы, у которой агрегаты работают по следовательно и имеют различную веро
ятность безотказной работы
Иногда для оценки вероятности безотказной работы за полет всего изделия необходимо рассчитать полную вероятность без отказной работы системы с последовательно работающими аг регатами.
Расчет вероятности безотказной работы системы за полет с последовательно работающими агрегатами производится по формуле
ъ- F i - F i |
( 2. 101) |
где Fu F2,...,Fn— площади под кривыми интенсивности |
отка |
зов X(t) для каждого из п агрегатов за время их работы.
Если кривые распределения отказов и интенсивности отказов не подчиняются известным законам распределения, то расчет надежности может быть выполнен графо-аналитическим спосо бом. Для этого определяется площадь под кривой интенсивности отказов (рис. 43) в интервале .времени, для которого произво
дится расчет надежности исследуемых агрегатов. |
Вероятность |
|
безотказной работы определяется по формуле |
|
|
t |
|
|
- j |
4t ) dt |
|
P { t ) = e 0 |
-■= e ~ s . |
(2.102) |
Если задана вероятность безотказной работы и требуется оп ределить время, в течение которого она будет обеспечена, то сле дует определить значение интеграла
t
[ l { t ) d t = - \ n P { t ) (2.103)
о
и затем по графику X{t) определить такое значение t, при кото ром площадь под кривой равна вычисленному интегралу.
Аналогичные расчеты .надежности можно производить, ис пользуя кривые плотности вероятности отказов. В этом случае вероятность безотказной работы определяется по формуле
t
|
Я (0 = 1 - j |
f[t)dt. |
(2.104) |
t |
о |
|
|
|
|
|
|
Интеграл С / (t) dt численно равен площади под кривой f(t). |
|||
о |
|
под кривой f(t) в интервале |
|
Поэтому, определив площадь Sf(t) |
|||
времени, для которого производится расчет |
надежности, полу |
||
чим вероятность безотказной работы |
|
||
|
Р ( 0 = 1 - 5 / (0- |
(2.105) |
|
В процессе эксплуатации летательных аппаратов имеют мес то внезапные отказы и отказы по износу. Плотность распределе ния отказов по износу характеризуется функцией нормального закона распределения. Поэтому вероятность отсутствия отказов по износу
|
r\{t> |
|
2a2dt |
|
|
О |
2Jt |
|
|
|
|
|
||
= |
Ф *(-— ^ |
| = 0,5 + ^ - ф (~ ~ ^ и) . |
(2.106) |
|
где Т,ш— математическое ожидание среднего времени |
безот |
|||
казной работы по износу; |
|
|
||
а„— стандартное отклонение времени безотказной работы по |
||||
износу; |
|
JC —I* |
|
|
|
|
|
||
Ф*(л:) = |
^ = j е 2 |
dy, |
|
|
|
У 2л |
|
ф(х)= т а о |
|
|
|
|
|
|
функции Лапласа.
63
Подставляя в формулу для интенсивности отказов h(t) =
= ш _ значения f(t) и P(t), получим выражение для интен- я (О
сивности отказов
2
е |
2*2 |
|
и |
(2.107) |
|
М0== |
|
|
|
|
аи у г 2яФ *
Вероятность безотказной работы по постепенным отказам системы, состоящей из k групп различных типов элементов
л , ( о = П |
ф |
t —Tmи N1^ |
(2.108) |
||
°и/ |
Л |
||||
|
|
||||
У-1 |
|
|
|||
|
|
|
|
||
где Nj— количество агрегатов /-го типа.
В общем случае вероятность безотказной работы из-за посте пенных и внезапных отказов определяется по формуле
|
ь |
Я (0 = Яв(0Я и(0 = е |
(2Л09) |
|
1-1 L |
Глава III
МЕРОПРИЯТИЯ ПО ОБЕСПЕЧЕНИЮ НАДЕЖНОСТИ ПЛАНЕРА САМОЛЕТА И ЕГО СИСТЕМ НА ЭТАПЕ ЕГО СОЗДАНИЯ И СЕРИЙНОГО ПРОИЗВОДСТВА
3.1. Обеспечение высокой надежности самолета на этапе проектирования и создания опытного образца
Повышение качества, надежности и ресурса самолета — за дача нелегкая, решение ее требует коллективных усилий, твор ческих решений, научных исследований, чувства ответственности всех исполнителей за качество продукции [12, 24]. Как показал опыт передовых самолетостроительных заводов и ОКБ, харак терными особенностями и необходимыми условиями обеспечения высокой надежности самолета в процессе проектирования, соз дания опытного образца и серийного производства являются:
—■комплексность решения задачи;
—сочетание классических методов и приемов, обеспечиваю щих повышение надежности, характерных для различных отрас лей промышленности и специфических, свойственных только от расли самолетостроения;
—конструктивно-технологическая доводка самолета и его отдельных сложных агрегатов при создании образца для серий ного производства в процессе подготовки производства;
—участие серийного завода в непрерывном совершенствова нии конструкции самолета, двигателя, их агрегатов оборудова ния и систем; интенсивное использование периода подготовки производства для конструктивно-технологической отработки из делия, проведение широких лабораторных и летных исследова ний и испытаний и разработка на их основе необходимых меро приятий по повышению надежности;
—всемерное развитие научных исследований в научно-ис следовательских учреждениях, ОКБ, на серийных заводах, нап равленных на повышение надежности;
—разработка комплексных технологических процессов, под чиненных решению единой задачи повышения надежности и ох ватывающих все стадии производства самолета — изготовление
85
деталей, сборку узлов, панелей и агрегатов, общую сборку, про верку на контрольно-испытательной станции и при летных ис
пытаниях;
— активное содействие серийного завода и ОКБ правильной эксплуатации самолетов в эксплуатирующих организациях. Тес ная творческая связь между серийными заводами, ОКБ и экс плуатирующими организациями. Глубокое изучение опыта экс плуатации самолетов и разработка на основе его мероприятий по повышению надежности самолетов и обеспечению безопасно сти полетов.
Опыт показывает, что 80—85% отказов происходит в резуль тате недостатков конструкции и технологических процессов. Уст ранение этих недостатков производится при наличии в эксплуа тирующих организациях большого количества самолетов. Это вызывает значительные затраты на доработку техники, выпол нение профилактических мероприятий в процессе эксплуатации. Следовательно, доводка самолетов ложится тяжелым бременем и на серийные заводы и на эксплуатирующие организации.
Однако эти недостатки не являются результатом только неб режности конструкторов и технологов. Важнейшие показатели качества и надежности определяются тем, насколько удалось в ходе проектирования и испытания опытного образца выявить все недостатки и «слабые» места изделия. Во многих случаях кон структор еще не располагает объективными методами оценки качества конструкторского проекта. Это же в значительной ме ре относится и к технологическим процессам. Поэтому качество проектирования и технологической отработки изделия в ряде случаев выясняется после проведения специальных довольно длительных испытаний или в процессе эксплуатации.
Совершенство конструкций авиационной техники во многом определяет ее качество. В процессе проектирования закладыва ются основы надежности любого самолета, прочностные и уста лостные характеристики, ее долговечность, ремонтопригодность, а также решаются задачи обеспечения функциональной эффек тивности изделия, вопросы технологических и эксплуатационных показателей. Конструктивное совершенство изделий авиацион ной техники, их летно-технические характеристики во многом определяют безопасность полетов, эффективность использова ния, удобство эксплуатации, стоимость ее производства и экс плуатации. Поэтому на этапе проектирования решаются вопро сы производственной, эксплуатационной и ремонтной техноло гичности, закладываются технические основы эксплуатации и обслуживания. При проектировании в основном решаются воп росы стандартизации, определяются эстетические характеристи ки самолета.
Известно, что с усложнением изделий возрастает зависи мость надежности всей системы от надежности каждого элемен та, входящего в нее. Поэтому основным методом повышения
«6