Коэффициенты готовности авиационной техники и выполнения летных заданий
При исследовании количественных характеристик надежности весьма важным является также понятие готовности. Под готовностью понимается состояние системы, когда работоспособны все элементы, составляющие систему, в любой момент і на протяжении времени выполнения задания tuon. При этом подчеркивается, что готовность системы к немедленному использованию по назначению понимается независимо от того, является система восстанавливаемой или невосстанавливае — мой. Требуется, чтобы с намеченного момента времени система обеспечивала выполнение заданных функций. Для обеспечения готовности обычно предусматриваются работы, связанные с выявлением, устранением и предупреждением внезапных и износовых отказов.
Примером восстанавливаемой системы может служить рассмотренная выше группа из 25 самолетов, которая должна сделать 1000 самолето-вылетов средней прочолжительностыо и час каждый вылет, общее время задания составляло і „ил = 6000 час, а календарное время — 20 суток. Следовательно, когда говорят о готовности такой системы к применению, то имеют в виду именно готовность всех 25 самолетов к полету в любой момент на протяжении времени этих 20 суток. Если конструкция самолетов будет позволять, а технический і-остав сможет устранить в оставшееся от полетов время все неисправности, возникшие за время tnoл = 6000 час, то все 25 самолетов вновь будут готовы к полету в любой момент времени.
Техническая готовность оценивается как вероятность того, что система будет работоспособна в любой момент на протяжении времени выполнения задания. При этом следует иметь В ВИДУ, ЧТО Время ол может быть любое суммарное время налета, которое планируется для выполнения различных задач. Например, общий налет на операцию, квартал, год и т. д.
При достижении готовности работоспособность может быть достигнута за счет устранения отказов, возникших за время tmn. Это означает, что низкая безотказность может быть в какой-то степени компенсирована улучшением восстанавливаемости. Чем выше интенсивность восстановления, тем выше готовность авиационной техники.
Б настоящее время известны два способа приближения технических устройств к стопроцентной готовности. Первый способ — это создание устройств с такой высокой безотказностью, что их готовность в течение всего периода эксплуатации (или хотя бы в течение периода межремонтного ресурса) будет практически равна 100%. Второй способ — это создание технических устройств, максимально приспособленных к выявлению, устранению и предупреждению отказов, что технологически и организационно позволяет относительно быстро восстановить работоспособность отказавших элементов и обеспечить их стопроцентную готовность в течение межремонтного ресурса. Часто второй способ оказывается наиболее приемлемым, поскольку затраты на создание и эксплуатацию элементов и бортовых систем со стопроцентной безотказностью могут быть недопустимо большими. Кроме этого, не всегда возможно обеспечить стопроцентную безотказность по конструктивно-производственным факторам.
Для оценки готовности элементов и систем служат коэффициенты гоювности, которые связывают критерии безотказности и восстанавливаемости.
На примере 5.1 было показано, что для выполнения 1000 самолето-вылетов по 6 час’каждый потребуется налетать 25 самолетами всего tmjl = 6000 час за календарное время 20 суток, поскольку было наложено условие о двух вылетах в сутки каждым самолетом. Если бы потребовалось каждым самолетом делать 3 н более вылета в сутки, то допустимое время на устранение отказов уменьшилось бы настолько, что для устранения 24 отказов (44©л) не осталось бы ни минуты времени. После выполнения задания. ( 4ол — 6000 час) из 25 не осталось бы работоспособным ни одного элемента,
— X 6000 л _
так как Р(6000) = <? в =** 0. В результате этого за планируемое календарное время было бы выполнено меньшее число самолето-вылетов.
Для того чтобы уметь рассчитать количество работоспособных устройств к моменту времени і не только за счет наличия устройств, не успевших отказать за время 4ол [Р (6000)], но также и за счет устройств, отказавших за время 4ол, но восстановленных за время тД0Г| (в промежутках между полетами) , используется специальный коэффициент готовности авиационной техники Кат. Коэффициент готовности авиационной техники — это вероятность того, что заданное количество устройств будет готово к полету в момент времени t, благодаря наличию как устройств, безотказно проработавших время 4од, так и отказавших за время 4ол, но восстановленных за время тдоп. Интервалы времени тдоп и tnол взаимно не перекрываются, т. е. восстановление производится в промежутках между полетами. Если же промежутки времени между полетами будут недостаточны для восстановления работоспособности самолетов, то эти самолеты не участвуют в полетах до полного их восстановления, т. е. до полного выявления и устранения внезапных отказов.
Следовательно, коэффициент готовности авиационной техники будет равен сумме вероятности безотказной работы за время 4ол и вероятности устранения k отказов за время >д011 из числа п отказов, появившихся за время 4ол:
Ка т(4ол )~PV ПОЛ ) — f* Gfiln ( Чюп» 4ол)- (5.17)
Подставляя в уравнение (5.17) функции Р(4ол) и G*.-„(тдоп, 4ол), получаем
Ка х (4ол) — ‘,ЮЛ + 1 — <Г>В ‘"°Л — Є**’*" (1 — Є*в *П0Л) =
«= 1 -<Г’*Чоп(1 -<Г*в’пол). (5.18)
Из формулы (5.18) видно, что коэффициент готовности авиационной техники состоит из двух слагаемых, из которых первое — это количество отказавших за время £„ол и восстановленных за время ‘Сдоп элементов, а второе — количество элементов, которое не успело отказать за время t„OJU Первое и второе слагаемые представляют собой процентные количества.
Особенность коэффициента Ка т состоит в том, что при его выводе накладываются ограничения на время восстановления неработоспособных элементов (систем).
Если известны |Л, К, тлоп И *ПОЛ1 то, используя уравнение (5.17), можно вычислить коэффициент готовности авиационной техники. Этот коэффициент является критерием относительного количества элементов, которые будут нормально функпионировать за время /пол без какого-либо перерыва в работе, превышающего заданный интервал времени на устранение отказов, Поэтому знание этого коэффициента позволяет хорошо планировать расход сил и средств в ходе обеспечения летной работы. Если правильно выбрать календарное время выполнения летного задания и допустимое время восстановления тлоп в ходе выполнения этого задания, то всегда можно гарантировать, что запланированное число самолето-вылетов будет выполнено на 100%. В связи с этим появляется необходимость в введении еще одного коэффициента — это коэффициента готовности выполнения летного задания. Прежде чем приступить к выводу этого коэффициента (Кл а), сформулируем понятие готовности выполнения летного задания. Сущность этого понятия состоит в количестве отказов за время £пол, время на устранение которых не превышает допустимого времени тдоп при заданном календарном сроке проведения летного задания.
Таким образом, коэффициент готовности выполнения летного задания Клз есть вероятность того, что в течение времени *пол при запланированном календарном сроке летного задания t не будет отказов элементов (систем), на устранение которых требуются затраты времени, превышающие тлоп. Это означает, что независимо от числа отказов я, которые могут произойти за время летного задания t„0Jl, нельзя рассматривать задание полностью выполненным, если для устранения любого ИЗ отказов потребуется Времени больше ‘Сдоп-
Для вывода уравнения коэффициента готовности выполнения летного задания сделаем следующие допущения:
1) инженерно-авиационная служба части располагает необходимыми силами и средствами для устранения отказов;
2) интервалы времени полета и времени устранения отка зов взаимно не перекрываются;
3) распределение времени между отказами и времени устранения отказов подчинено показательному закону;
4) параметр потока отказов после восстановления работоспособности элемента не изменяется.
Найдем вероятность выполнения летного задания (процент выполненных самолето-вылетов), которая означает вероятность устранения за время тдоп (или меньше) всех последовательно появившихся за время tnoA отказов в запланированные календарные сроки. Эту вероятность называют коэффициентом готовности выполнения’ летного задания.
Вероятность появления за время /яол п последовательных отказов QUnoi) будет равна
1Y р лп ^пол 1\
Вероятность устранения за время "доп всех п последовательных отказов, появившихся за время ЛкМ(#Пад->г©) равна
^ в пол 0 1 в ‘пол
так как при
Юэтому
~’иСпл +>»слп о "доп — Х„/ п « • — дол
ИЛИ
^з = ЄХр(~ >в(полС ЛдЛ1′).
Коэффициенты Клз и кат позволяют рассчитать надеж — люсть выполнения летного задания и надежность авиационной іехники по отношению к какому-то конечному значению времени. Так, коэффициент готовности выполнения летного задания служит вероятностной оценкой успешного выполнения планируемого летного задания с заданными продолжительностями суммарного налета н предельного времени восстановления работоспособности отказавших элементов. Коэффициент готовности авиационной техники является параметром, характеризующим процентное количество элементов и систем авиационной техники, которое будет работоспособным к концу выполнения летного задания. Используя этот коэффициент, можно планировать работу регламентно-ремонтных подразделений на период после выполнения летного задания.