Методы определения /(/), t(t) и ад(^) по статистическим данным об отказах

Для уяснения метода определения характеристик [(t), ‘/.(£), <o(t) и P(t) в условиях массовой эксплуатации рассмот­рим следующий пример.

В начальный момент на испытаниях находились 500 тур­бореактивных двигателей. Из числа 500 двигателей были сня­ты по выработке межремонтного ресурса через 50 час испыта­ния 50 двигателей, через 70 час—100 двигателей и через 90 час — 229 двигателей. Всего наблюдение за каждым двига­телем производилось 100 час. В табл. 3.1 приведены стати­стические данные по отказам этих 500 ТРД и результаты рас­четов характеристик /*(/), X* {£) и «>*(/) по формулам (3.8), (3.12) и (3.13).

Расчетные формулы.

где >•*, со*, /* — статистические оценки X, ю, /; АУУДСД—- число двигателей, досрочно снятых с самолетов за период А/1/ из-за отказов, неустраняемых в условиях строевой части; NK — число исправных двигателей к началу периода; А п0 у э—число отказов, появившихся за период A tt и уст­раняемых в условиях эксплуатации; N0 — исходное число дви­гателей в момент начала испытаний.

В горизонтальных строках табл. 3.1 даны сведения об отказах за каждый интервал A tt и результаты расчета /*, X* и ы* на основании этих сведений. В первой строке дано ис­ходное число двигателей No=500. Во второй строке приводит­ся число досрочно снятых двигателей АЛ;ДСД в каждом ин­тервале A tj. Отказы, приводящие к досрочному съему двига­телей, не могут быть устранены силами личного состава, по­этому в этом случае двигатель рассматривается как невосста- навливаемая система. В третьей строке дано число исправных двигателей в начале каждого интервала А/1,. В четвертой строке дано число отказов А поуэ, появившихся в течение каждого интервала A ti и устраненных силами личного со­става строевой части. В пятой, шестой, седьмой и восьмой строках даны величины /*, X*, co*t X* -j — <*>*, полученные рас­четным путем по формулам, приведенным выше.

Расчетные——————————————————————- параметры 0—10 j 10—20 20—30 .30-40 40-50

— каждая ордината кривой /*(£) характеризует распреде­ление отказов во времени, отнесенное к числу исходных дви-

( Ьп, V

I /VoA tt )’

— каждая ордината кривой X* (if) характеризует вероят­ность того, что двигатель как невосстанавливаемая система откажет в течение одного часа после соответствующего ему на оси абсцисс числа часов безотказной работы;

— каждая ордината кривой <»*(/) характеризует вероят­ность того, что двигатель как восстанавливаемая система от­кажет в течение одного часа после соответствующего ему на оси абсцисс числа часов безотказной работы

— каждая ордината кривой X* (£)-}-<о* Д(£) характеризует вероятность того, что в течение одного часа после соответ­ствующего па оси абсцисс числа часов безотказной работы в двигателе появится отказ элемента, который может быть уст-
11 пі їси или не устранен силами и средствами, которыми распо­знает эксплуатирующая организация.

Характеристики /(/), > * (t), w*(f), изображенные на |шс. 3.6, .имеют брід типичного протекания для авиационной lt-ХІПІКИ, по которому можно видеть три четко выраженных участка.

Участок I характеризуется сравнительно высокими значе­ниями /*, X*, to* за счет элементов, оказавшихся ослабленны­ми и результате скрытых неисправностей производственного офактера или внесенных при ремонте, сборке и транспор­тировке системы. Из анализа этого участка выявилась необ­ходимость естественной отбраковки и приработки систем 1 иіементов) в определенных лабораторных условиях, на заво — ie или на ремонтном предприятии до сдачи заказчику. Такой приработке должны подвергаться все элементы бортовых си5- с і см (силовая установка, гидросистемы, воздушные системы и др.). Этот участок кривой в литературе, как известно, на­минают периодом приработки. Наличие этого участка на кри­вой; построенной по данным массовой эксплуатации, будет свидетельствовать о недостаточно доведенной продукции.

Участок ЇІ называется периодом массовой эксплуатации и является основным «рабочим» участком. Он характеризуется самым низким и стабильным уровнем /*, X* и Постоянство

и ю* говорит о том, что здесь появляются только внезап­ные отказы, не зависящие от времени работы (или хранения). Наличие только такого участка само по себе характерно лишь для достаточно надежных, доведенных систем, т. е. сн­есем, которые прошли надлежащую приработку и не испыты — ыют в какой-либо степени еще влияние износа.

Участок III начинается за пределами 100 час наработки и характеризуется новым повышением X и о>, вызванным не­обратимым действием износа (или старения). Эти отказы, как уже отмечалось в главе I, носят систематический харак — н*|>, так как разброс времени появления этих отказов значи — пльно меньший, чем разброс времени появления внезапных ні. чазов. Это позволяет хорошо прогнозировать эти отказы, так как интенсивность их появления увеличивается со време — шм.

Этот участок носит название периода износа и старения. іл. іи участок II характеризует безотказность системы (эле* мента), то начало участка III определяет уже его технический |ні урс, который не должен бЬіть больше времени начала но — ипго роста X*,

На участке її с /.* «const и w* = const безотказность си­стем во времени будет изменяться по показательному закону

При этом следует оговориться, что не для всех систем кривые /* (/), X* (£), <»*(/) принимают типичный вид, изображенный на рис. 3.6. Однако сам факт отклонения от типичного вида течения кривых может служить способом суждения о совер­шенстве доводки и надежности систем (элементов), об эффек­тивности мер профилактики и эксплуатационного контроля технического состояния систем и элементов.

п 200 Ш> 600 600 /000 f200 І. час Рис. 3.7. Интенсивность отказов двигателей АИ-20 по сериям

На рис. 3.7 показаны кривые интенсивности досрочного съема турбовинтового двигателя АИ-20 по следующим се­риям: 1— I серия; 2—II серия; 3 — IV серия; 4 — V серия Из рассмотрения течения этих кривых видно, что двигатели I и II серий имели высокую интенсивность отказов в первый период эксплуатации, т. е. все отказы, приводящие к досроч­ному съему двигателей, относились к группе приработочных отказов.

Двигатели IV серии не имели приработочных отказов, но износовые отказы у них начались с первых часов массовой эксплуатации. Что касается двигателей V серии, то они отве­чали всем требованиям, так как не имели приработочных н износовых отказов при низкой интенсивности внезапных от­казов (X = 0,1-Ю-3 1!час).

На рис. 3.8 показаны кривые интенсивности потока отка­зов турбовинтовых двигателей АИ-20 IV серии по времени вы­пуска: 1 — 1961 г.; 2— 1962 г.; 3 — III квартал 1962 г.

Из вида кривых / и 2 очевидно, что двигатели выпуска этого времени имели износовые отказы сразу же с первого часа массовой эксплуатации. Кривая 3 характеризует двига — fели, отвечающие требованиям надежности с перспективой на увеличение межремонтного ресурса.

Рис. 3.8. Интенсивность отказов двига­телей АИ-20 по годам выпуска

На рис. 3.9 показаны характеристики топливной автомати­ки ТВД АИ-20 КТА-5ф серий Ж, М, К, П. Течение каждой из представленных характеристик свидетельствует о высокой ин- їсисивности приработочных отказов и большом периоде при­работки в условиях эксплуатации.

Для правильного анализа надежности по характеристикам f{t), X(f), «ДО очень важно уметь выбрать длительность ин — іервала ДА — С одной стороны, эта длительность не должна быть настолько большой, чтобы сглаживать характерные из­менения закона, а с другой — не столы малой, чтобы прояв­лялись второстепенные и несущественные свойства. В каждом отдельном случае приходится находить именно такие опти­мальные длительности интервалов разбиения общего времени испытания. Например, на рис. 3.10 изображены кривые интен­сивностей отказов турбовинтового двигателя 1, 2, 3, построен­ные на интервалах: 1 Д/ = 25 час; 2. Д£ = 75 час; 3.

150 час.

Рис. 3.9. Характеристики X топливной автоматики двигателей АИ 20

Из рис. ЗЛО видно, что оптимальное протекание кривой > (£) происходит при интервале Д/ — 150 час. Следовательно, для ТВД с межремонтным ресурсом в 750 час удобнее всего выбирать пять интервалов продолжительностью по 150 час каждый.

Зависимость оптимального количества интервалов Д tt or межремонтного ресурса ТВД показана на рис. 3.11.