Файл: Соломонов, П. А. Надежность планера самолета.pdf

При выходе параметров за поле допуска можно говорить о появлении отказа.

Все отказы по характеру своего проявления различаются на постепенные и внезапные. Постепенные отказы появляются в результате старения материала, износа рабочих поверхностей деталей, физических изменений материалов под воздействием различных факторов, приводящих к непрерывному изменению рабочих характеристик технического устройства от номинально­ го значения. Эти изменения могут привести к выходу величины этого отклонения за пределы установленных допусков.

Отказы бывают независимыми и зависимыми. Отказ какоголибо элемента в системе, не послуживший причиной отказов других элементов, считается независимым и наоборот.

Отказы могут быть окончательными и перемежающимися.

Окончательным отказом является такой отказ, при котором не происходит самостоятельное без вмешательства обслуживаю­ щего персонала восстановление работоспособности изделий. К ним относятся отказы, связанные с поломками деталей, значи­ тельным износом трущихся поверхностей деталей, изменением сопротивления и емкости конденсаторов и т. д. Отказы авиаци­ онной техники являются в основном окончательными отказами. Система будет работать надежно только после их устранения в процессе ремонта или регулировки. Перемежающийся отказ про­ должается короткое время, после чего система самовосстанавливается и работает надежно. Так, под воздействием влажности, температуры и пыли многие элементы радиотехнического и ави­ ационного оборудования меняют свои параметры. Например, конденсаторы, катушки индуктивности, сопротивления имеют различные температурные коэффициенты. При определенных из­

51

менениях параметров этих элементов изделие может потерять свою работоспособность, т. е. может наступить отказ. Дальней­ шее изменение этих параметров может привести к такому со­ четанию значений параметров элементов, при которых работо­ способность изделия будет восстановлена. Поэтому перемежаю­ щиеся отказы могут встречаться, в первую очередь, в сложных изделиях радиотехнического и авиационного оборудования.

Все отказы технических устройств по своему происхождению можно разделить на конструктивно-производственные и эксплуа­

тационные.

Конструктивно-производственные отказы происходят, как правило, на первом этапе эксплуатации вследствие недостатков в конструкции и технологии изготовления, а также несовершен­ ного контроля качества продукции.

Несмотря на повышение общего уровня культуры производ­ ства, улучшения технологии, а также конструктивного совершен­ ства, в отдельных довольно редких случаях могут иметь место конструктивно-производственные отказы. Наиболее часто встре­ чающимися конструктивно-производственными отказами дета­ лей и узлов авиационной техники, послужившими причиной их разрушения, являются:

— недостаточная конструктивная прочность (стойки шасси и другие детали органов приземления самолетов, рулевые и не­ сущие винты вертолетов, рабочие лопатки компрессора и турби­ ны, диски турбин реактивных двигателей, гильзы цилиндров и детали кривошипно-шатунной группы поршневых двигателей);

—наличие значительных концентраторов напряжений (ма­ лые радиусы галтелей, отсутствие фасок на кромках отверстий, отсутствие скруглений, острых кромок и др.);

—■применение сварки в напряженных местах и некачествен­ ное выполнение сварки;

—недостаточная чистота обработки деталей, особенно по­ верхности галтелей, отверстий, сопряжений, а также в местах действия наибольших напряжений (стойки шасси большинства самолетов и других деталей);

—несоответствие геометрии деталей чертежу;

—наличие на ряде деталей грубых производственных де­ фектов (литейных и термических трещин, заковов, закатов и

др-);

—резкие переходы от сварного шва к основному материалу;

—небрежность исполнителей при сборке и испытаниях агре­

гатов;

—несовершенство технологии изготовления и регулировки отдельных узлов. Иногда разрушения элементов конструкции планера, силовых установок, отдельных деталей систем могут

происходить из-за несоответствия материалов, из которых они изготовлены, техническим условиям (большая загрязненность

52

неметаллическими включениями, неоднородная микроструктура, обезуглероживание материала и т. д.).

К эксплуатационным отказам относят отказы, вызванные ошибками обслуживающего персонала и летного состава при эксплуатации самолета, а также отказы, появившиеся из-за слу­ чайных причин. Кроме этого, различают отказы, возникающие вследствие таких закономерных причин, как износ и старение материалов. Они проявляются в основном на последнем этапеэксплуатации.

Кроме отказа, когда изделие уже потеряло способность вы­ полнять заданные функции, в теории надежности имеется поня­ тие дефекта. Дефектом считается всякое повреждение и разре­ гулировка системы (агрегата) или отдельного элемента (узла или детали), не приведшие к потере их работоспособности. При наличии дефекта изделие можно в течение некоторого времени эксплуатировать практически без нарушения заданных техниче­ скими условиями функций. К дефектам можно отнести: растрес­ кивание лакокрасочного покрытия планера самолета или защит­ ного покрытия его агрегатов; нарушение контровки болтов, гаек; заершенность тросов; вмятины на трубопроводах; перего­ рание осветительных лампочек; трещины несиловой обшивки планера самолета и т. д. К дефектам следует также отнести отк­ лонения величины производительности насоса, а также емкости конденсатора за пределы допуска, если эти отклонения не приве­ ли к нарушению работы систем, в которые они входят. Несвоев­ ременное или некачественное устранение дефекта может приве­ сти к отказу.

Под неисправностью понимается качественное состояние са­ молета, которое характеризуется наличием отказов и дефектов,, выявленных на нем в процессе эксплуатации и ремонта.

Необходимо иметь в виду, что существует целый ряд измене­ ний в техническом состоянии агрегатов, деталей и систем, кото­ рые не приводят к немедленному выходу агрегатов из строя, однако наличие этих изменений не позволяет обеспечить безот­ казную работу агрегатов с начала эксплуатации до проведения очередного осмотра или очередных регламентных работ. Так как в течение указанного времени не представляется возможность контролировать развитие этих изменений, то, несомненно, целе­ сообразно такие изменения, относительно которых нельзя с пол­ ной уверенностью сказать, что они не приведут к отказу агрега­ та до момента выполнения очередных работ или осмотров, так­ же считать отказами.

Существуют, наконец, такие изменения в техническом состоя­ нии изделий, которые не приводят к немедленному отказу изде­ лий. Влияние этих изменений на работоспособность изделий настолько мало, что лишь в течение времени, значительно превышающего время между очередными регламентными ра­ ботами или осмотрами, эти изменения развиваются настолько,

53

что приводят к отказам. Наличие таких изменений в техниче­ ском состоянии изделий не угрожает выходом из строя и поэто­ му их не следует относить к категории отказов.

Для каждого типа системы (технического устройства) приз­ наки работоспособного и неработоспособного (отказа) состояния будут различны. Эти признаки также будут меняться в зависи­ мости от рассматриваемой задачи.

Необходимо иметь в виду, что в некоторых системах при от­ казе одного или нескольких агрегатов лишь несколько снижает­ ся их эффективность использования.

2.2. Основные количественные характеристики надежности самолета

Надежность долгое время была чисто качественным, не под­ дающимся контролю параметром технических устройств.

В процессе создания новых образцов техники проводились мероприятия по повышению их надежности. При проектирова­ нии решались частные задачи обеспечения надежности (подбор деталей, материалов, режимов работы и т. д.), но зачастую это делалось эмпирически, без всестороннего изучения и обеспече­ ния надежности на научной основе. Не были разработаны коли­ чественные критерии оценки надежности.

В настоящее время количественные критерии надежности по­ лучили широкое применение для оценки надежности авиацион­ ной техники в процессе проектирования, опытного строительства,

время налета самолета (наработки, количества взлето-посадок,

Таким образом, P(t) представляет собой вероятность того, что величина заданного времени функционирования t меньше, чем величина времени появления первого отказа ii. Противопо­ ложным событием q(t) является вероятность появления отказа

Иными словами, вероятность отказа q(t) представляет веро­ ятность того, что заданное время функционирования t больше, чем величина времени появления первого отказа 0- Понятия «вероятность безотказной работы» и «вероятность отказа» всег­ да относятся к какому-либо определенному периоду времени ра­ боты элемента или системы. Сумма вероятностей безотказной

54

работы и появления отказа как противоположных событий рав­ на единице:

где P(t) — функция надежности элемента (системы); q(t) —функция ненадежности элемента (системы).

гатов, элементов), через n(t) — число отказавших за это время устройств и через N0=N(t) + п (t) — число однотипных техниче­ ских устройств, поступивших на эксплуатацию или испытания. Тогда статистическая вероятность без­

отказной работы Р*(t) в соответствии с определением вероятности для лю­ бого времени может быть вычислена по формуле

правных в течение заданного времени однотипных технических устройств к числу технических устройств, поступивших на экс­ плуатацию или испытания. При увеличении количества техниче­

С увеличением наработки (налета) t общее количество отка­ зов n(t) в технических устройствах постепенно увеличивается. Поэтому n(t) и вероятность появления отказа q(t) являются монотонно нарастающими функциями. При этом кривая q(t) (рис 29) изображает собой интегральную функцию распреде­ ления случайной величины — времени появления отказа техни­ ческих устройств. Характеристика P(t) имеет противоположный характер относительно кривой q(t) и является монотонно убы­ вающей функцией. Функции P(t) и q(t) имеют следующие свой­ ства:

э5