ОБЩИЕ ПОНЯТИЯ И ОПРЕДЕЛЕНИЯ. ТЕОРИИ НАДЕЖНОСТИ АВИАЦИОННОЙ ТЕХНИКИ
1.1. Проблема надежности
Создание современных летательных аппаратов с высокими летно-тактическими показателями объективно сопровожда — еіси усложнением их конструкции, что, в первую очередь, выражается в увеличении числа устройств автоматического управления бортовыми системами летательных аппаратов, Функционально связанных между собою.
Автоматическое взаимодействие между функционально t пи кипівши частями летательного аппарата обусловило зна — ■іиіельиое увеличение различных агрегатов и повысило степень заполнения внутренних объемов.
Одновременно с усложнением авиационной техники идет процесс совершенствования ее конструкции, улучшение качества изготовления, разработка и внедрение научно пбоепоп. ііііПіїх методов ‘-жеплуатации и ремонта. Однако если і imeupeMciino не буду г приняты специальные меры, то этот ||[п>иеп будет oivi. in. nb or роета сложности современных ле — 1.11 ел мі 1.1 ainupainn и возможны отказы авиационной техники и чи к ‘іуч. пі длиtелиного ремонта. Поэтому несмотря на то, •ио Н1ШЛЦИОШЫН техника имеет высокие показатели надеж — ііогііі и ip. ишемии с техникой наземного применения, было бы пеиермым предполагать, что ее отдельные агрегаты, узлы и ісгдли вообще безотказны.
Опыт массовой эксплуатации и специальные исследования показали, что не все бортовые системы еще удовлетворяют і см требованиям надежности, которые предъявляются к ним. Даже в облегченных условиях мирного времени, когда отклонения в работе авиационной техники от расчетных условий носят лишь эпизодический характер, полностью не исключены отказы в полете.
С другой стороны, значимость успешного выполнения полетного задания, опасные последствия отказов авиационной техники в полете, колоссальные потери из-за ненадежности, сильное влияние надежности на боеготовность и эффективность заставляют предъявлять все более высокие требования к безотказной работе авиационной техники в полете. В этом, собственно, существо проблемы надежности, которая значительно выходит за границы научно-технической проблемы.
В нашей стране работы по решению проблемы надежности техники в последние годы получили государственный размах. По вопросам надежности техники имеется специальное постановление ЦК КПСС. Решением этой проблемы занимаются Академия наук СССР и Государственный Комитет Совета Министров по координации научно-исследовательских работ в СССР. При многих заводах и конструкторских бюро созданы специальные лаборатории надежности.
До недавнего времени анализ надежности давал возможность оценить лишь качественную характеристику технических устройств. Предпринятые за последние годы исследования вопросов надежности с привлечением к этой работе известных математиков, физиков и инженеров позволили найти ее количественное выражение и подходить к оценке надежности как к объективному техническому параметру.
Сложность современных и перспективных самолетов, их разнообразие и широкий диапазон режимов полета, быстрая смена морально устаревших образцов новыми — все это обусловливает необходимость общетеоретического подхода к повышению надежности авиационной техники независимо от ее устройства и условий эксплуатации.
Начало изучения надежности на математической основе было положено в радиоэлектронной технике. Однако постепенно выяснилось, что основные положения и закономерности безотказной работы и процессов восстановления неисправных электронных устройств носят общий характер и применимы к различным механическим, гидравлическим, пневматическим и другим устройствам, независимо от особенностей их конструкций и принципов функционирования, и могут составить самостоятельную область науки, получившую название теории надежности.
Предметом теории надежности является изучение неисправностей технических устройств, причин и времени их появления, методов их выявления, устранения и предупреждения.
По лому эта теория занимается решением следующих инженерных задач:
— разработкой методов определения и сравнительной «щепки надежности технических устройств;
анализом факторов, влияющих на надежность техники; поиском путей повышения надежности техники при ее проектировании и изготовлении, а также поддерживанием наружности техники на заданном (расчетном) уровне при ее імчілуатации;
обоснованием тактико-технических требований на Halt кность.
Теория надежности молодая, только формирующаяся нау — ,.i, поэтому центральной ее задачей является создание теоре — ичсскнх основ повышения и поддержания надежности. Вы — I гуняя на Всесоюзном совещании научных работников в Кремле в мае 1961 г., президент Академии наук СССР академик Р. В. Келдыш говорил, что «… при все возрастающей и и ж ности функции, выполняемых автоматическими системами п >лсктронными приборами, остро встает проблема их надежности. Недопустимо, чтобы в технических устройствах, насчи — іииающіїх многие тысячи электронных и механических эле — мгпкж, выход из строя одного или даже нескольких элемен — Iон вызывал нарушение процесса работы. Это ставит серьезные задачи по повышению надежности элементов. Но еще более важно создавать такие методы построения сложных «истом, которые обеспечивали бы надежную работу даже при яычодс отдельных элементов, подобно тому, как отдельные повреждения в живом организме не нарушают его нормальной деятельности».
Методы теории надежности с успехом применяются во всех on исключения отраслях проектирования, производства и іксилуатации технических устройств. В числе первых ими жн пользовались и в области авиационной техники с учетом особенностей и специфики ее конструкций и условий функционировании. Специфика конструкций и условий эксплуатации ІІІІІІ1ЩІ10ІІІІОІІ техники состоит в том, что, с одной стороны, ни дня каких транспортных машин (автомобиль, электровоз, теплоход н г. д.) отказы в период использования их по назначению не чреваты такими опасными последствиями, как отка — п>1 авиационной техники в полете.
С другой стороны, ни в одной из транспортных машин (непосредственно управляемых человеком) в период их функ — шюнирования не создается таких благоприятных условий для появления отказов, как в полете летательного аппарата. Дета’ ли конструкции в этом случае должны выдерживать ударные нагрузки и вибрации в широком диапазоне частот, а также воздействия кинетического нагрева и реактивных струй авиационных двигателей очень высокого уровня. Все эти возмущения сплошь и рядом носят случайный характер и могут вызвать внезапные концентрации сверх расчетных нагрузок, приводящие к отказам самолета в любой момент полета. Следовательно, угроза отказа в полете и обусловливает специфический подход в решении проблемы надежности самолетных систем. К этому следует также добавить разрушающее действие солнечной радиации, влажности, колебания температур и давлений окружающего воздуха на хранящиеся под открытым небом самолеты.
Кроме чисто технических трудностей в обеспечении требуемой надежности авиационной техники, дополнительно имеются и специфические для этих типов технических устройств трудности. К ним в первую очередь следует отнести следующие:
— конструкции летательных аппаратов создаются в короткие сроки и быстро морально стареют, что создает ряд трудностей при проектировании, изготовлении и эксплуатации;
— трудность в получении рабочей информации о всех случаях и характере нарушения расчетных условий и режимов, имеющих место в процессе эксплуатации и хранения авиационной техники;
— ограниченность информации о причинах отказов в полете. Известно, как нелегко поддаются анализу причины отказов не только на серийных, но и на опытных образцах авиационной техники.
Таким образом, задача обеспечения требуемой надежности, гарантирующая полную безопасность полета с сохранением заданных характеристик готовности и эффективности, может быть выполнена только совместными усилиями конструкторов, производственников и эксплуатационников.
Усилия конструкторов и производственников при проектировании и изготовлении должны быть направлены на создание таких систем, отказы отдельных частей которых, во-первых, не вызывают отказа всей системы и, во-вторых, эти отказы могут быть быстро выявлены и устранены силами и средствами, имеющимися в распоряжении эксплуатационни — м*и, не давая им развиваться в отказ всей системы, кроме мого, от эксплуатационников требуется систематическая информация изготовителей о всех неисправностях и условиях, в мморых эти неисправности появились. Тогда изготовители і могут своевременно принимать меры по недопущенню появ — іеіііія подобных неисправностей.