ОБОСНОВАНИЕ ТРЕБОВАНИЙ ПО НАДЕЖНОСТИ И БЕЗОПАСНОСТИ ПОЛЕТОВ ДЛЯ ВНОВЬ ПРОЕКТИРУЕМЫХ СИСТЕМ
Необходимость задания некоторого численного значения уровня надежности любого изделия определяется прежде всего задачами, которые оно должно решить. Возможность достижения определенного количественного уровня надежности определяется экономическими, научно-техническими и организационными условиями.
Введение количественных требований по надежности способствует сокращению сроков доводки изделия в эксплуатации, упорядочивает взаимоотношения между разработчиком, заказчиком и потребителем на всех этапах жизненного цикла изделия от его разработки до списания.
Наличие количественных требований по надежности превращает борьбу за ее повышение в планомерный процесс, обеспечивающий уже на ранних стадиях проектирования возможность закладывать в конструкцию изделия тот уровень надежности, который может быть обеспечен достигнутым уровнем развития науки, техники и технологии производства. Кроме того, на этапах испытаний и эксплуатации по мере оценки фактического уровня надежности можно предпринять необходимые меры по его повышению до требуемого значения.
Необходимо, чтобы в любом случае требования по надежности были реально выполнимыми, а задаваемые параметры достаточно просто контролируемыми на всех этапах создания и эксплуатации изделия.
В настоящее время наметились два основных направления в методике задания требований по надежности комплектующих изделий. Первое направление базируется на использовании данных реально существующих прототипов для определения возможных характеристик надежности вновь создаваемых изделий, второе — предполагает определение требуемых характеристик надежности комплектующих изделий с целью получения высокой эффективности всего комплекса, в котором используется изделие. Определение аналитической зависимости между показателями надежности, параметрами комплектующих изделий и эффективностью применения комплекса — задача сложная. До настоящего времени пригодной для инженерной практики методики решения этой задачи в целом не создано, пока имеются лишь основные соображения и ряд частных методик. Изложим подход к формированию требований к разработчикам комплектующих изделий (агрегатов и систем) на основе модели надежности и безопасности полета (МНиБ) самолета.
Проектирование систем и выбор (проектирование) агрегатов при создании самолетов должны проводиться с единых позиций обеспечения безопасности полетов в заданных условиях эксплуатации с учетом отказов, возможных ошибок экипажа и обслуживающего персонала. Отечественных разработчиков комплектующих изделий самолета насчитывается несколько сотен, а с учетом иностранных поставщиков эта цифра возрастает еще больше. Поэтому разработка типовых требований по разделу надежности актуальна и необходима для современного этапа развития авиации. Эти требования должны быть заданы исходя из общей технологии обеспечения надежности и безопасности полета создаваемого самолета. Так как основной задачей проектирования для обеспечения требований по надежности и безопасности полета является создание МНиБ самолета, то, естественно, для всех комплектующих изделий должны быть заданы соответствующие требования в таком виде, чтобы их можно было легко использовать при создании МНиБ самолета.
Условно любой агрегат (или система) может быть представлен в виде "черного ящика", имеющего свои входы и выходы. Каждый вход-выход — физически существующие элементы конструкции для связи с другими компонентами системы. Это могут быть механические элементы (штоки, шестерни, валы, рукоятки, тумблера и т. д.), электрические клеммы, гидро-, пневмоштуцера, фото — (свето-) чувствительные элементы, приемопередающие антенны и др. Для каждого выхода в общем виде должны быть рассмотрены следующие параметры (состояния):
• включен (на выходе/входе есть требуемый сигнал, если он должен быть);
• выключен (на выходе/входе нет сигнала, если его не должно быть);
• параметры состояния (требуемая прочность, герметичность, взрыво — и пожаробезопасность);
• параметры, характеризующие функцию выходного (входного) сигнала.
Для каждого вида состояний заказчик, исходя из задач, решаемых агрегатом (системой), задает максимально допустимый уровень вероятности его возникновения. При этом следует руководствоваться следующими правилами:
• если состояние вызывает ситуацию не хуже УУП, то допускается вероятность его возникновения КП4… КГ5 и при этом не хуже, чем у аналога, находящегося в эксплуатации;
• если состояние вызывает ситуацию не хуже СС, то допускается вероятность его возникновения КГ6…КП8, но не хуже, чем у аналога, находящегося в эксплуатации;
• если состояние вызывает ситуацию не хуже чем АС, то допускается вероятность его возникновения 10 …КГ10;
• состояние, вызывающее катастрофическую ситуацию (КС) из-за нарушения любого вида одного выходного сигнала или нескольких видов нарушения нескольких выходных сигналов по одной общей причине, не допускается.
Кроме приведенных показателей необходимо задать ресурс и срок службы агрегата (системы). При этом задаваемые величины ресурса и срока службы должны, как правило, совпадать с ресурсом и сроком службы самолета или двигателя. Также должен быть определен требуемый контроль на уровне предотказного состояния (если агрегат эксплуатируется до предотказного состояния) или способ выявления отказного состояния, если агрегат эксплуатируется до отказа.
К конструкции агрегата должны быть предъявлены такие требования, которые обеспечивали бы замену агрегата (проведение монтажнодемонтажных работ) без влияния на систему, в которой агрегат расположен. Конструкция крепления агрегата, а также конструкция связей агрегата в системе должна исключать возможность неправильной установки агрегата, все соединения должны быть быстроразъемными.
Должны быть заданы требования по профилактическим работам, если таковые необходимы для поддержания уровня надежности или оценки технического состояния агрегата. Все эти требования записываются в техническое задание (ТЗ) на разработку агрегата (системы).
Исполнитель должен представить доказательную документацию, подтверждающую выполнение предъявленных требований, в виде:
• расчетов, представляющих собой анализ ФО изделия;
• испытаний, подтверждающих определенное нарушение выходов в зависимости от разных возможных нарушений входов;
• испытаний (или обоснование), подтверждающих выполнение требований по ресурсу и срокам службы;
• анализ (или обоснование) выполнения требований по возможности быстрой замены агрегата.
Конкретные условия и вид доказательной документации оговариваются в ТЗ на разработку объекта.