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.