Классификация испытаний

Для оценки качественных свойств и количественных значений параметров изделий на стадиях разработки, производства и эксплуа­тации широко используются различные виды испытаний. В ГОСТ 16504—81 «Испытания и контроль качества продукции. Основные тер­мины и определения» испытания классифицируются по следующим признакам: уровню проведения; цели проведения; месту проведения; характеру внешних воздействий; продолжительности испытаний; вли­янию на объект испытаний; определяемым характеристикам; стадиям жизненного цикла изделия (табл. 2.1).

Испытания по уровню проведения подразделяются на три вида: государственные, межведомственные и ведомственные. Госу­дарственные испытания — это испытания установленных важнейших видов продукции, проводимые головной организацией по этим ис­пытаниям, или приемочные испытания, выполняемые государствен­ной комиссией или соответствующей организацией, которой предо­ставлено право их проведения.

Важные виды продукции, на которые деятельность головных орга­низаций не распространяется, проходят приемочные испытания, про­водимые государственной комиссией и возможно организациями, ко­торым такое право предоставлено.

Межведомственные испытания — это проверка продукции комис­сией из представителей нескольких заинтересованных министерств и (или) ведомств или приемочные испытания установленных видов продукции для приемки составных частей объекта, разрабатываемого совместно несколькими ведомствами.

Для отдельных видов продукции понятие «межведомственные испытания» по решению заинтересованных министерств может отно­ситься лишь к определенным категориям испытаний (например, к приемочным) независимо от того, что в комиссиях по проведению испытаний других категорий также могут участвовать представители разных министерств.

Ведомственные испытания — испытания, проводимые комиссией из представителей министерства или ведомства.

Испытания по цели проведения подразделяются на иссле­довательские, контрольные, сравнительные и определительные.

Исследовательские испытания — испытания, проводимые для изу­чения определенных характеристик свойств объекта. В основном они характерны для этапа разработки объектов и осуществляются их раз­работчиками (сотрудниками НИИ и КБ). Следует отметить, что с развитием техники ОИ несколько усложняются, поэтому часть воп­росов исследовательского характера может быть решена только на этапе подготовки производства, в то же время заводы располагают такими интеллектуальными силами, которые нельзя не использовать для ре­шения этих вопросов. Исходя из этого исследовательские испытания во все возрастающем объеме проводятся и на заводах.

Классификация испытаний продукции Классификационный признак Вид испытаний Уровень проведения Г осударственные Межведомственные Ведомственные Заводские Цель проведения Исследовательские Определительные Оценочные Доводочные Сравнительные Предъявительские Приемочные Квалификационные Контрольные Приемосдаточные Периодические Типовые (проверочные) Аттестационные Сертификационные Специальные Дополнительные Место проведения Лабораторные Стендовые Эксплуатационные Подконтрольная эксплуатация Опытная эксплуатация Натурные Полигонные Характер внешних воздействий Механические Климатические Биологические Радиолокационные Электромагнитные Специальных сред Термические Испытания при комплексном воздействии

Прод олжител ьность испытаний	Нормальные Ускоренные Форсированные Сокращенные
Влияние на объект испытаний	Неразрушающие Разрушающие Испытания на прочность Испытания на устойчивость Испытания на стойкость
Определяемые характеристики	Функциональные Испытания на надежность Испытания на безопасность Граничные Т ехнол огические
Стадии жизненного цикла	Испытания на этапе разработки Испытания готовой продукции

Цели исследовательских испытаний — получение информации о показателях качества функционирования испытуемых изделий в усло­виях воздействия различных внешних факторов, определение из них наиболее сильно влияющих на показатели качества, а также выбор наилучших режимов применения изделия.

Исследовательские испытания позволяют решить следующие за­дачи:

• определения или оценки показателей качества функционирова­ния испытуемого объекта в определенных условиях его исполь­зования;

• выбора наилучших режимов применения объекта или наилуч­ших характеристик его свойств;

• сравнения множества вариантов реализации объекта при проек­тировании и аттестации;

• построения математической модели функционирования объек­та (оценки параметров математической модели);

• отбора существенных факторов, влияющих на показатели каче­ства функционирования объекта;

• выбора вида математической модели объекта (среди заданного множества вариантов).

Контрольные испытания — это испытания, проводимые для про­верки качества объекта на всех стадиях жизненного цикла изделия.

По результатам этих испытаний могут приниматься решения о запус­ке вновь разработанных изделий в производство, о возможности при­емки выпускаемых изделий или их эксплуатации.

При контрольных испытаниях осуществляется логическая опера­ция сравнения измеренных величин контролируемых параметров с их номинальными значениями. Эта операция носит название допуско — вого контроля.

Результаты контрольных испытаний изделий представляются в виде качественных показателей ОИ, которые в свою очередь выдают­ся в виде качественных двухальтернативных («годен — негоден») или трехальтернативных («больше — норма — меньше») оценок и др.

Сравнительные испытания — испытания аналогичных по характе­ристикам или одинаковых объектов, которые осуществляются в иден­тичных условиях с целью сравнения характеристик их свойств.

Определительные испытания — испытания, целью которых явля­ется определение значений характеристик объекта с заданными точ­ностью и (или) достоверностью. В процессе этих испытаний изде­лий математически и (или) физически моделируют (имитируют) эксплуатационные условия функционирования ОИ, определяют (на­блюдают, измеряют, вычисляют, строят зависимости одних контро­лируемых параметров от других) количественные и качественные признаки, характеризующие те или иные его свойства.

При компьютерной автоматизации определительных испытаний изделий результаты представляются либо в виде чисел — оценок ха­рактеристик свойств ОИ, полученных после компьютерной первич­ной обработки данных измерений контролируемых параметров, либо в виде зависимостей одних параметров от других, например ампли­тудно-частотных характеристик (АЧХ). Эти числа и зависимости яв­ляются количественными показателями качества ОИ, полученными при определительных испытаниях.

Испытания по месту проведения подразделяются на два вида: эксплуатационные и лабораторные.

Особенностью эксплуатационных испытаний является одновремен­ное воздействие различных внешних и внутренних факторов, харак­теризуемых случайными их сочетаниями и значениями параметров, изменяющимися во времени. Однако проведение эксплуатационных испытаний в ряде случаев технически трудно выполнимо, а иногда и нецелесообразно по следующим причинам: не все интересующие нас параметры могут быть измерены; точность и полнота информации ока­зывается недостаточной вследствие невозможности использования точных средств измерений; получаемая информация может относить­ся к морально устаревшим изделиям; осуществление испытаний на начальных этапах разработки практически невозможно.

Эксплуатационные испытания являются, по существу, опытной эксплуатацией. Иногда некоторые изделия подвергают подконтроль­ной эксплуатации. В этом случае применяются специальные сред­ства измерения, эксплуатируемые обслуживающим персоналом, и руководствуются специальной документацией, предназначенной для сбора, учета и первичной обработки информации, получаемой в про­цессе подконтрольной эксплуатации.

Лабораторные испытания, в отличие от эксплуатационных, ха­рактеризуются тем, что они осуществляются в лабораторных услови­ях. При этом изделие подвергается воздействию ограниченного чис­ла внешних факторов, характеризуемых заданными значениями параметров и находящихся в определенных соотношениях.

Часто в процессе лабораторных испытаний изделие подвергается более интенсивному воздействию, чем при реальной эксплуатации. Это позволяет сократить время испытаний и выдать ускоренную оценку качества изделия. Однако эти испытания весьма условны, поскольку в большинстве случаев не установлено соответствие между лабора­торными и эксплуатационными воздействиями. Таким образом, ре­зультаты лабораторных испытаний могут отличаться от результатов, получаемых в процессе эксплуатации.

Помимо указанных видов испытаний находят применение и дру­гие, сочетающие в себе их особенности. К таким в первую очередь следует отнести натурные испытания, при которых изделия находят­ся в условиях, соответствующих их использованию по прямому на­значению. Эти испытания отличаются от эксплуатационных тем, что, во-первых, испытуемое изделие, находясь в естественных условиях эксплуатации, может не устанавливаться на объект, в комплекте с которым оно должно использоваться и взаимодействовать в процессе эксплуатации; во-вторых, при этих испытаниях может имитировать­ся работа изделия с сохранением всех внешних воздействующих фак­торов.

Кроме того, возможно проведение испытаний на испытательном полигоне, т. е. на территории, специально оснащенной испытатель­ными сооружениями, средствами измерения и обработки результа­тов испытаний. Такие испытания, называемые полигонными, осуще­ствляются при внешних воздействиях, в значительной степени приближенных к эксплуатационным.

Некоторой разновидностью лабораторных испытаний являются стендовые испытания, которые проводятся как с применением уни­версального испытательного оборудования и средств измерения зна­чений параметров испытуемого изделия, смонтированных в единую комплексную систему, называемую испытательным стендом, так и с применением специальных стендов для испытаний конкретных изде — лий. Испытательный стенд может быть предназначен для испытаний изделий какого-либо одного типа или различных типов, близких по конструктивному оформлению и входным/выходным параметрам. Желательно, чтобы испытательные стенды обеспечивали автомати­зацию управления испытаниями, съема и регистрации всей необхо­димой информации.

Испытания по характеру внешних воздействий. Извест­но, что качество изделий закладывается на стадии разработки, обес­печивается в процессе производства и поддерживается на стадии экс­плуатации. Разрабатывая изделия, необходимо учитывать условия их эксплуатации, хранения и транспортирования, характеризующиеся воздействием внешних факторов.

К внешним факторам относятся: действие окружающей среды и особенности эксплуатации, связанные с местом установки изделия и (или) условиями его транспортирования. Указанные внешние воз­действия могут вызвать ограничение или потерю работоспособности изделия или его составных частей в процессе эксплуатации.

ГОСТ 21964—76 делит все внешние воздействующие факторы на следующие классы: механические, климатические, биологические, радиационные, электромагнитные, специальных сред и термические. В свою очередь каждый класс подразделяется на группы, а каждая группа на виды, которым соответствуют конкретные испытания. На­пример, класс климатических воздействий делится на группы: ат­мосферное давление, температура среды, влажность воздуха или других газов и т. д.; эти группы подразделяются на такие виды: атмосферное (повышенное или пониженное) давление, изменение атмосферного давления или температуры среды (повышенная/пониженная), изме­нение температуры среды и т. д.

Некоторые виды, группы и классы воздействий определяются назначением изделий и их взаимодействием со средами, создаваемы­ми человеком в процессе его деятельности. К таким классам отно­сятся классы ВВФ: специальных сред, радиационные, электромаг­нитные и термические. Освоение космоса привело к необходимости выделения еще одного класса (не предусмотренного стандартами), в который вошли все виды так называемых космических воздействий.

В соответствии с группами ВВФ предусматриваются определен­ные виды лабораторных испытаний, проводимых для проверки рабо­тоспособности изделий или определения их способности нормально функционировать после воздействия внешних факторов, а также спо­собности изделий выдерживать хранение и транспортирование.

К испытаниям изделий на воздействие механических факторов в основном относятся испытания на воздействие синусоидальной и слу­чайной широкополосной вибрации, механического удара многократ — ного и одиночного действия, удара при падении, линейного ускоре­ния и акустического шума.

К испытаниям изделий на воздействие климатических факторов относятся испытания на воздействие пониженного (повышенного) атмосферного давления, изменения атмосферного давления, повы­шенной (пониженной) температуры внешней среды, изменения тем­пературы внешней среды, повышенной (пониженной) влажности, атмосферных выпадаемых осадков (дождя, снега, измороси, града), атмосферных конденсированных осадков (росы, инея и т. д.), соля­ного (морского) тумана, солнечного излучения, статического (или динамического) воздействия пыли (песка), атмосферы с коррозион­но-активными агентами. Некоторые изделия, предназначенные для работы в тропических условиях или подвергающиеся внешним воз­действиям при хранении, испытываются на воздействие биологичес­ких факторов, в частности плесневых грибов. Конкретные изделия могут проходить и другие виды испытаний, необходимость проведе­ния которых вызывается спецификой их назначения.

Значительное число видов испытаний изделий на воздействие ме­ханических, климатических, биологических, радиационных и дру­гих внешних факторов в лабораторных условиях приводит к необходи­мости установления способов (последовательности) их выполнения. Стандартизировать единую последовательность испытаний для всех изделий практически невозможно. В общем случае последователь­ность проведения испытаний зависит от стадии жизненного цикла изделия и определяется целью испытаний, назначением изделия, местом его установки и условиями эксплуатации. Поскольку изделия авиационной и ракетно-космической техники должны проходить боль­шое количество видов испытаний на воздействие внешних факторов, то помимо установления конкретных видов испытаний для изделия, нужно решить, каким способом это осуществлять.

Введением понятия «способ проведения испытаний» подчерки­вается, что не все изделия выборки подвергаются последовательно различным видам испытаний. Наряду с последовательным способом может быть и параллельный, когда изделия выборки подвергаются одновременно (параллельно) различным видам испытаний. Возмо­жен и так называемый параллельно-последовательный способ, при котором все виды испытаний разбиваются на определенное число групп и соответственно на такое же число групп разбивается выборка изде­лий; группы изделий испытываются параллельно, в то время как в группах испытания изделий проводятся последовательно. И наконец возможен способ комбинированных испытаний, при котором испы­туемое изделие подвергается одновременно воздействию двух или бо­лее определенных внешних факторов.

Последовательный способ проведения испытаний предполагает по­очередное раздельное испытание изделий на воздействие внешних факторов при определенной длительности интервала времени между ними.

На стадии разработки изделия, когда известен наиболее критич­ный ВВФ, ставится задача получения в первую очередь данных об отказах при испытаниях на его воздействие. Однако после этих испы­таний уменьшается способность изделий выдерживать другие виды испытаний. Поэтому для получения возможно большего объема дан­ных о качестве изделий (при их ограниченном числе) полезно начи­нать с проведения наименее жестких испытаний. В тех случаях, ког­да результат воздействия одного вида испытаний на изделие зависит от предшествующих условий, в которых оно находилось, необходи­мо воспроизводить внешние воздействия в определенной последова­тельности.

На стадии производства изделий целесообразно установление та­кой последовательности, которая даст наиболее эффективные резуль­таты за счет того, что предшествующие испытания будут создавать предпосылки для отказов при последующих воздействиях. Так, на­пример, если после испытаний на воздействие быстрой смены тем­ператур проводить все или часть предусмотренных механических ис­пытаний, то они будут способствовать выявлению отказов, обуслов­ленных испытаниями на быструю смену температур, а также могут вызывать новые отказы, такие как трещины, течи и т. д. Наконец можно имитировать последовательность воздействия внешних факто­ров, наиболее часто встречающуюся в условиях эксплуатации.

При последовательном способе проведения испытаний необхо­димо, чтобы интервалы времени между воздействиями отдельных фак­торов имели соблюдаемую длительность, исключающую их взаимное влияние. При этом значения параметров изделий измеряются перед началом и после воздействия каждого фактора. Установление единой последовательности проведения испытаний для различных изделий вряд ли возможно.

Недостатками данного способа испытаний являются большая про­должительность, трудность определения причин отказов вследствие накопления в изделиях необратимых изменений после последователь­ного выполнения ряда видов испытаний, а также несоответствие ре­альным условиям эксплуатации и т. д.

Параллельный способ проведения испытаний предполагает, что раз­личным видам испытаний одновременно (параллельно) подвергается определенное число испытуемых изделий. В данном случае за крат­чайший интервал времени и с минимальным изнашиванием изделий можно определить их свойства при конкретном внешнем воздействии и в случае отказов принять соответствующие меры. Такой способ может быть применен на стадии разработки изделия. Основными недостат­ками способа являются: потребность в большом количестве средств испытаний и несоответствие реальным условиям эксплуатации.

Параллельно-последовательный способ испытаний, предполагающий наличие ряда параллельно испытуемых групп, в которых изделия ис­пытываются последовательно, основан на том, что изделия в разных группах подвергаются различным видам испытаний. При объедине­нии видов испытаний изделий в группы руководствуются следующи­ми соображениями. В одну группу включают виды испытаний, пре­дусмотренные «климатической последовательностью», дополняя их некоторыми видами механических испытаний. В другие группы мо­гут быть включены испытания на воздействие: акустических шумов, повышенной влажности воздуха, солнечного излучения, соляного тумана, плесневых грибов и т. д. Испытания на воздействия соляно­го тумана и плесневых грибов рекомендуется проводить на отдельных выборках для каждого вида.

Комбинированные испытаний выполняютя в условиях, наиболее близких к условиям при реальной эксплуатации. Отличие заключает­ся, однако, в том, что комбинация воздействия внешних факторов и значения характеризующих их параметров предопределены техничес­кой документацией, а не являются случайными. Проведение комби­нированных испытаний требует применения специального испыта­тельного оборудования с большой степенью автоматизации. Их целе­сообразно осуществлять на заключительных этапах исследований и проектирования для определения возможности предъявления опыт­ных образцов (партии) на приемочные испытания, а также на стадии производства для установления возможности их применения.

Разновидностью комбинированных испытаний можно считать со­ставные испытания, при которых изделие подвергается воздействию двух и более внешних факторов, следующих непосредственно друг за другом через строго определенные интервалы времени, исключаю­щие время на восстановление или стабилизацию изделия. При этом измерения значений параметров изделий проводятся перед началом воздействия первого фактора и по окончании воздействия последнего.

Внедрение комбинированных испытаний на стадии производства позволяет сократить общую продолжительность испытаний и повы­сить качество изделий. Недостатки комбинированных испытаний — высокая стоимость испытательного оборудования и усложнение ана­лиза причин отказов изделий.

Испытания по продолжительности воздействия и значени­ям воздействующих нагрузок подразделяют на нормальные, ускорен­ные и сокращенные лабораторные.

Нормальные лабораторные испытания проводятся в течение сро­ка, установленного технической документацией, при воздействии одного или нескольких внешних факторов, соответствующих услови­ям реальной эксплуатации. Продолжительность механических, кли­матических и других определенных видов испытаний может устанав­ливаться в зависимости от длительности реальной эксплуатации, однако она не должна быть меньше длительности процесса установ­ления стационарного режима работы изделия.

Ускоренные испытания обеспечивают получение необходимого объема информации за более короткий срок, чем при нормальных испытаниях. Ускорение процесса испытаний достигается за счет уже­сточения испытательных режимов (повышения температуры, увели­чения влажности и т. д.), а также форсирования режимов работы ис­пытуемого изделия. При жестких условиях испытаний необходимо, чтобы значения параметров испытательных режимов не превышали предельные нормы. Основная трудность в оценке результатов уско­ренных испытаний заключается в ^становлении соответствия между значениями параметров, характеризующих более жесткие испытатель­ные режимы при меньшей продолжительности, с нормальными ре­жимами и продолжительностями. При этом представляет интерес ус­тановление соответствия распределения отказов при ускоренных испытаниях законам нормальной эксплуатации.

Сокращенными называются лабораторные испытания, проводи­мые по сокращенной программе.

Испытания по влиянию на объект подразделяют на нераз­рушающие и разрушающие. Неразрушающими называют такие испы­тания, после проведения которых параметры и свойства объекта не ухудшаются и он может использоваться по прямому назначению. При разрушающих испытаниях (проводимых по полной программе) в ис­пытуемом объекте возникают необратимые изменения, ухудшающие значения его параметров и ускоряющие возможность появления по­степенных случайных отказов.

Если испытания продолжаются до момента достижения разруше­ния испытуемого изделия или до момента, когда значения его пара­метров выходят за установленные пределы, их называют испытания­ми на прочность. При этом виде испытаний воздействие внешних факторов увеличивается постепенно до возникновения отказа испы­туемого изделия. Значения воздействующего фактора фиксируются как в процессе их увеличения, так и в момент отказа изделия.

После успешного прохождения испытаний на прочность выпол­няют испытания на устойчивость с целью определения способности изделия выполнять свои функции и сохранять значения параметров в пределах установленных норм во время действия на него конкретных факторов.

Очевидно, что если изделие подвергается комплексу различных видов испытаний на воздействие внешних факторов, то в нем возни­кают необратимые изменения, увеличивающие вероятность отказов и существенно сокращающие технический ресурс его работы. По­этому комплекс испытаний на воздействия внешних факторов следу­ет рассматривать как разрушающее воздействие. К неразрушающим можно отнести, с некоторыми ограничениями, испытания на воз­действие ряда видов электромагнитных внешних факторов.

Испытания по определяемым характеристикам изделий подразделяются на функциональные, испытания на надежность и на безопасность.

Функциональные испытания проводятся для определения значений показателей назначения изделия, т. е. его технических характерис­тик.

Испытания на надежность предусматривают определение значе­ний показателей безотказности, долговечности, ремонтопригоднос­ти, сохраняемости и транспортабельности. Испытания могут быть определительными и контрольными. Цель определительных испытаний изделий на надежность — выявление соответствия фактических пока­зателей надежности изделий требованиям НД или внесения их значе­ний в НД. Контрольные испытания изделий на надежность позволяют установить соответствие значений показателей надежности установ­ленным требованиям.

Испытания на безопасность проводят для проверки качества кон­струкции и изготовления изделия, обеспечивающего его потребите­лю безопасную работу даже в случаях небрежного с ним обращения. При этом должна обеспечиваться защита потребителя от поражения электрическим током; воздействия высоких температур, приводящих к самовозгоранию; воздействия рентгеновского излучения или взры­ва; последствий механической неустойчивости изделия, вызванной наличием в нем движущихся частей, и т. д. Испытания изделия дол­жны проводиться как в нормальных условиях, так и в условиях воз­никновения неисправности.

К данной классификационной группе относятся также гранич­ные и технологические испытания.

Граничные испытания проводятся для выявления областей рабо­тоспособности изделий при воздействии определенных внешних фак­торов. Границами областей работоспособности являются предельно допустимые значения параметров изделий. В результате устанавли­ваются зависимости между предельно допустимыми значениями па­раметров объекта и режимом эксплуатации.

Технологические испытания служат для оценки влияния процессов изготовления изделий (или входящих в них узлов и деталей) на их качество.

Испытания по стадиям жизненного цикла. Всякий новый объект (продукция) до того, как он будет готов к эксплуатации, про­ходит три основных этапа: разработку, производство и специальные исследования, сопровождающие и разработку и производство. Для проверки соответствия изделий предъявляемым к ним требованиям на указанных этапах выполняются следующие виды исследовательс­ких, определительных и контрольных испытаний.

На стадии разработки исследовательские испытания выпол­няются с использованием математических моделей функционирова­ния изделия и воздействия на него внешних факторов. Для оценки степени соответствия показателей качества изделия установленным требованиям (после внесения изменений в его конструкцию с целью достижения заданных значений показателей качества) осуществляют исследовательские доводочные испытания.

После изготовления опытных образцов или опытных серий изде­лий их подвергают контрольным предварительным испытаниям с тем, чтобы установить возможность предъявления их на приемочные ис­пытания. Контрольные приемочные испытания опытных образцов или опытных партий изделий проводят для решения вопроса о целесооб­разности постановки этих изделий на производство и (или) исполь­зования по назначению.

На стадии производства выполняют контрольные квалифика­ционные испытания установочной серии или первой промышленной партии изделий для определения готовности предприятия к их выпус­ку в требуемом объеме.

Прежде, чем предъявлять изделия для приемки представителем заказчика, потребителя или других органов приемки, служба техни­ческого контроля предприятия проводит контрольные предъявительс­кие испытания. После этого представитель заказчика в присутствии представителя изготовителя выполняет контрольные приемосдаточные испытания.

В целях контроля стабильности качества готовых изделий за оп­ределенный период и решения вопроса о возможности продолжения их выпуска проводят контрольные периодические испытания в объемах и в сроки, установленные НТД на данное изделие. Если предприя­тие вносит изменения в конструкцию, рецептуру или технологичес­кий процесс изготовления изделий, то для оценки эффективности вносимых изменений осуществляют типовые контрольные испытания. Их рекомендуется проводить до и после внесения изменений.

Иногда для контроля стабильности качества изделий специально уполномоченные организации выполняют в выборочном порядке ин­спекционные испытания.

Развитие международной торговли и стремление обеспечить кон­курентоспособность изделий привели к необходимости установления соответствия значений параметров изделий не только национальным, но и международным нормативным документам. С этой целью введе­на система сертификации, предусматривающая участие третьей сто­роны. Первая сторона — поставщик, вторая сторона — покупатель, третья сторона — орган, признаваемый независимым от участвую­щих в рассматриваемом вопросе. Наличие сертификата является до­казательством, что идентифицированная должным образом продук­ция соответствует конкретному стандарту или другому нормативному документу.

Главным элементом идентификации продукции при ее сертифи­кации являются сертификационные испытания, которые могут про­водиться указанным выше органом или осуществляться другими орга­нами по его поручению при надзоре за их деятельностью.

Сертификационные испытания — контрольные испытания продук­ции с целью установления соответствия характеристик ее свойств национальным и (или) международным нормативным документам.

Сертификационные испытания продукции на соответствие тре­бованиям государственных и международных стандартов, а также на­циональных стандартов других стран осуществляются, как правило, в независимых сертификационных испытательных центрах. Порядок и условия выполнения этих испытаний устанавливаются в документа­ции по сертификации. Результаты испытаний позволяют установить соответствие качества продукции требованиям национальных или меж­дународных стандартов.

Сертификация может осуществляться в масштабе страны (госу­дарства) и в рамках международного сообщества. В любом из ука­занных случаев предполагается, что гарантируется качество выпуска­емых изделий, отвечающих уровню мировых стандартов. При этом оно соответствует: для предприятий — определенным ТУ, для стра­ны — национальным стандартам и ТУ, для международного сообще­ства — согласованным международным стандартам, принятым всеми странами-участниками системы сертификации. Сертификация пред­полагает, что покупаемые разными странами изделия не требуют про­ведения дополнительных испытаний.

Завершая анализ терминов и определений, регламентированных ГОСТ 16504—81, следует особо отметить, что каждый вид испыта­ний, проводимых при разработке, производстве и эксплуатации тех­нических систем, обладает рядом классификационных признаков.

Поэтому в общем случае не существует единой классификации испы­таний, одинаково пригодной для различных типов изделий. Так, для больших сложных технических систем может быть введен еще один характерный для их испытаний классификационный признак — прин­цип осуществления.

Испытания по принципу осуществления подразделяют на физические и испытания с использованием математических, физи­ческих и физико-математических моделей ОИ, позволяющих выпол­нять испытания методами моделирования. Все рассмотренные выше испытания по принципу их осуществления принято называть физи­ческими, поскольку для их проведения требуются макеты, опытные образцы или готовые изделия, а также специальные испытательное оборудование и средства измерений. Кроме того, проведение ука­занных испытаний требует больших затрат времени и работы высоко­квалифицированного обслуживающего персонала.

Моделирование тесно связано с физическими испытаниями (ла­бораторными, эксплуатационными и т. д.). Оно основывается на ап­риорной информации, полученной из анализа теоретических дан­ных об ОИ, и на экспериментальных исследованиях аналогичных объектов или их прообразов. Важным является определение степени соответствия моделируемого объекта реальному образцу, что может быть установлено по результатам физических испытаний.

Математическое моделирование основано на построении и изуче­нии математических моделей, которые представляют собой матема­тическое описание физических процессов, происходящих в ОИ при воздействии на него внешних факторов или при его работе в нор­мальных условиях. Математические модели исследуются аналитичес­кими методами, или методами с применением ЭВМ. Исследование модели численными методами путем решения задачи на ЭВМ связа­но с проигрыванием как вариантов взаимодействия изделия с внеш­ней средой, так и вариантов его работы. Для реализации модели с помощью ЭВМ часто используют случайные и псевдослучайные чис­ла. Информацию о работе изделия извлекают методами математи­ческой статистики. Таким образом осуществляют так называемые статистические испытания (методом Монте-Карло), заключающие­ся в том, что путем многократных вычислений, производимых над случайными числами, характеризующими значения параметров вне­шних воздействий и входных сигналов, определяют вероятность попа­дания значений выходных параметров в область работоспособности.

Возможно проведение матричных испытаний, которые основаны на том, что значения параметров внешних воздействий и входных сигналов не являются случайными. Для моделирования диапазон воз­можных значений указанных параметров разбивают на одинаковые

участки (кванты) и берут для расчетов значения параметров, соот­ветствующие серединам участков. В процессе расчетов осуществля­ют перебор ряда возможных сочетаний указанных значений в преде­лах рабочей области. Матричный метод обеспечивает достоверные результаты, однако он значительно более трудоемкий и требует боль­ших затрат времени.

Математическое моделирование испытаний изделий позволяет решать вопросы оптимизации режимов работы, обеспечивающих по­лучение заданных значений выходных параметров (характеристик) изделий при воздействии внешних факторов, а также помогает выя­вить возможности изделий при ужесточении внешних воздействую­щих факторов вплоть до аварийных ситуаций.

Физическое моделирование предусматривает воспроизведение про­цессов, происходящих в исследуемых ОИ, при условии сохранения их физической природы или использовании подобных физических явлений. Физическое моделирование целесообразно применять, когда экспериментальное определение значений параметров ОИ сопряже­но со значительными трудностями и затратами, а математическое моделирование невозможно из-за отсутствия моделей, описывающих с достаточной точностью процессы в ОИ.

Цель физического моделирования — изучение физических про­цессов в моделируемом ОИ и установление математических зависи­мостей его выходных параметров от входных. При этом под входны­ми параметрами понимают воздействие соответствующих входных сигналов и внешних факторов.

Физическое моделирование основано на воспроизведении про­цесса воздействия внешних факторов с сохранением его физической природы при использовании объекта, подобного испытуемому изде­лию. Объекты называют подобными, если между ними можно уста­новить такие соответствия, при которых известны функции перехода от параметров, характеризующих один объект, к параметрам, харак­теризующим другой объект, а математические описания объектов можно преобразовать в тождественные. Физическое моделирование испытаний целесообразно применять в случаях, когда нельзя матема­тически описать функционирование изделия и внешние воздействия на него, а проведение лабораторных испытаний связано с большими трудностями и затратами (необходимы создание опытного образца, использование сложного испытательного оборудования и т. д.).

Следует отметить, что для получения достаточно достоверных результатов испытаний методами моделирования требуется разработ­ка процессов их автоматизации, позволяющих рассмотреть большое число вариантов решения задач и сократить время физических испы­таний. Очевидно, что основными источниками необходимой инфор­мации для моделирования испытаний являются результаты лабора­торных и натурных испытаний изделий, похожих на испытуемые, а также априорная информация, полученная в процессе теоретических разработок.

Возможно осуществление так называемого физико-математичес­кого (смешанного) моделирования, при котором используют одновре­менно физические и математические модели. Моделирование испы­таний целесообразно применять на стадии разработки изделий, а также в процессе их усовершенствования.

Результаты лабораторных испытаний опытных образцов (серий), созданных с учетом информации, полученной в процессе проведе­ния испытаний на математических и физических моделях, позволяют проверить адекватность указанных испытаний, а также усовершен­ствовать модель.

С учетом данного признака (принципа осуществления) предста­вим классификацию испытаний продукции в виде схемы, приведен­ной на рис. 2.1. Следует, однако, отметить, что в настоящее время не существует еще единой классификации испытаний, одинаково пригодной для разработки и изготовления различных типов ЛА. В ряде случаев характер проводимых испытаний и их последователь­ность на разных предприятиях различны, определяются принятой тех­нологией изготовления и зависят от конкретного типа проектиру­емого ЛА и его систем. Так, в отечественной практике создания ракетно-космической техники сложилась следующая типовая класси­фикация испытаний.

Фактический уровень качества автоматических и пилотируемых ЛА и их бортовых систем подтверждают с помощью наземных и лет­ных испытаний. В связи с весьма высокой стоимостью и опасностью летных испытаний естественно стремление к их сокращению за счет увеличения объема и всестороннего совершенствования существенно менее дорогостоящих и практически безопасных для жизни людей наземных испытаний. Поэтому объем этих испытаний на основных этапах создания и производства ракетно-космической техники непре­рывно возрастает.

Опытному и серийному производству отечественной ракетно-кос­мической отрасли соответствуют различные категории и виды испы­таний (рис. 2.2).

Целью отработочных испытаний в условиях опытного производ­ства является отработка конструкции ЛА и технологических процес­сов его изготовления, а также проверка соответствия всех параметров и характеристик заданным в ТЗ.

Определение объема, программы и технологии отработочных ис­пытаний — достаточно сложная задача, решаемая в каждом конкрет-

Рис. 2.1. Классификация испытаний продукции

Рис. 2.2. Категории и виды испытаний в условиях опытного и серийного производства ракетно-космической техники

ном случае. Несмотря на значительные отличия испытаний различ­ных сборочных единиц и изделия в целом, они составляют опреде­ленную систему, состоящую из отдельных, логически увязанных меж­ду собой этапов, выполняемых по специальным программам при проектировании, изготовлении и эксплуатации Л А.

Наземные отработочные испытания подразделяют на автономные и комплексные.

При автономных испытаниях объектом проверки являются узлы и агрегаты ЛА. Эти испытания — естественное продолжение проектно — конструкторской разработки и технологической отработки изделий, агрегатов, систем, входящих в состав ЛА. В ходе испытаний экспе­риментально проверяется правильность принятых проектных, схем­ных, конструкторских, технологических решений и соответствие за­данным требованиям полученных технических характеристик и уровня надежности изделий. При этом определяются истинные запасы ра­ботоспособности изделий, выявляются дефекты конструкторского и производственного характера, отрабатывается конструкторско-техно­логическая документация.

Автономные испытания включают в себя три этапа: конструктор­ские, доводочные и чистовые.

При конструкторских испытаниях проверяется правильность выб­ранной схемы агрегатов, узлов и отсеков ЛА и соответствие их харак­теристик заданным в ТЗ. Доводочные испытания проводятся для под­тверждения работоспособности выбранной конструкции. На этом этапе допускается изменение конструкции элементов изделия и уточ­няется технологический процесс испытаний. Чистовые испытания проводятся для подтверждения необходимой работоспособности сбо­рочной единицы в соответствии с корректировкой по результатам кон­структорских и доводочных испытаний.

Комплексные испытания ЛА проводятся с целью отработки функ­ционирования всего комплекса систем, узлов, агрегатов и отсеков и определения соответствия эксплуатационно-технических характерис­тик ЛА заданным в ТЗ. В процессе комплексных наземных испытаний опытных образцов ракет-носителей (PH) и космических аппаратов (КА) проверяется функционирование бортовых систем в условиях, близких к реальным, выявляются и устраняются дефекты на стыках систем, агрегатов, приборов. При этом определяется работоспособ­ность изделий при имитации нештатных ситуаций, которые могут возникнуть в полете, и отрабатываются способы выхода из них. Про­веряется выполнение требований к надежности (составных частей и объекта в целом) в объеме, достаточном для перехода к летным ис­пытаниям. Наземные отработочные испытания проводятся как на опытном производстве ОКБ, так и на заводе-изготовителе.

После освоения на производстве технологии изготовления узлов, агрегатов, элементов автоматики и др. выполняются контрольно-тех­нологические испытания, включающие испытания установочной партии, приемосдаточные, контрольно-выборочные, периодические и типовые.

Испытания установочной партии проводятся при постановке в производство новых изделий для небольших партий (3—5) объектов одного наименования, изготовленных по разработанной технологии и прошедших обычные приемочные испытания. Программа испыта­ний установочной партии для PH включает в себя испытания на проч­ность, герметичность, вибро — и ударные испытания, испытания на функционирование, циклические испытания на повторную нагруз­ку, определение фактического давления разрушения и т. д. При по­ложительных результатах испытаний установочной партии дается раз­решение на производство штатных сборочных единиц изделия.

Приемосдаточные испытания распространяются на все изготавли­ваемые детали, сборочные единицы и изделия в целом и имеют це­лью проверку их соответствия техническим условиям. Программы ис­пытаний составляются для каждой изготавливаемой сборочной единицы или изделия и могут содержать следующие виды контроля и испытаний: контроль выходных геометрических параметров, опре­деление массы, центра масс, прочностные испытания, контроль гер­метичности, определение объемов и невырабатываемых остатков топ­лива в емкостях, проверку функционирования, контроль чистоты внутренних полостей, контроль бортовых кабельных сетей и т. д. Пол­ностью собранные изделия проходят заводские приемосдаточные ис­пытания на специальном испытательном участке (контрольно-испы­тательная станция — КИС).

Контрольно-выборочные испытания осуществляются с целью пе­риодической проверки стабильности технологического процесса и ка­чества сборочных единиц и изделия в целом. Эти испытания прово­дятся выборочно для небольшого (до 10%) числа узлов от каждой предъявляемой партии. При неудовлетворительных результатах ис­пытаний их выполняют повторно на удвоенном количестве узлов (из­делий). Если результаты вновь будут неудовлетворительными, партия предъявленных узлов (изделий) бракуется. Изготовление и предъяв­ление новой партии узлов (изделий) возможно лишь после выявле­ния и устранения причин возникновения брака.

В отличие от приемосдаточных испытаний контрольно-выбороч­ные испытания проводятся на предельных нагрузках и режимах.

При определенном перерыве в изготовлении рассматриваемых изделий и в ряде других случаев, предусмотренных технической до — кументациеи, проводятся периодические испытания, а при коррек­тировке конструкторско-технологической документации — типовые.

Периодические испытания выполняются с целью контроля стабиль­ности технологического процесса изготовления сборочных единиц ЛА и подтверждения возможности продолжения их изготовления. Пери­одические испытания должны проводиться не реже 1 раза в год на сборочных единицах от любой партии, принятой по контрольно-вы­борочным испытаниям в течение данного года.

Типовые испытания осуществляются при внесении изменений в конструкцию или технологию изготовления агрегата, узла, системы или отсека КА, которые могут повлиять на их характеристики, и имеют целью оценку эффективности и целесообразности этих изменений.

Виды и содержание контрольно-технологических испытаний опре­деляются конструктивными особенностями объекта испытаний. Так, для изделий, содержащих пневмогидравлическую систему (что ха­рактерно для изделий авиационной и ракетно-космической техни­ки), основу контрольно-технологических испытаний составляют гид­равлические (пневматические) и гидрогазодинамические испытания.

Гидравлические (пневматические) испытания подразделяют на три класса: испытания на прочность, герметичность и тарирование емко­стей.

Испытания на прочность — это испытания, позволяющие опре­делить прочностные свойства объекта. О прочности объекта судят по деформациям и несквозным дефектам, которые или не допускают­ся, или указывается их допустимая величина.

Испытания на герметичность — это испытания по определению наличия и величины утечек жидкостей и газов через сквозные дефек­ты в материале или соединениях объекта.

Тарирование емкостей — процесс определения объема емкости в целом и по уровням.

Из перечисленных видов контрольно-технологических испытаний наибольший объем (до 80%) занимают испытания на герметичность и гидрогазодинамические.

Основными документами для проведения испытаний на этапе опытного производства являются «Программа и методика испытаний», а для категорий испытаний, проводящихся на этапе серийного про­изводства, — «Технические условия». В них устанавливаются объект и цели испытаний, виды, последовательность и объем проводимых экспериментов, порядок, условия, место и сроки испытаний, их обеспечение и отчетность по ним. В этих документах указаны метод испытаний, средства испытаний, требования техники безопасности и охраны окружающей среды.

Следует отметить, что система контроля и испытаний ЛА стро­ится исходя из определенных принципов, учитывающих специфику их конструкции, условия эксплуатации и производства, стоимость И т. д.

Все испытания должны обеспечивать выпуск аппарата с требуе­мой надежностью и проводиться на изделиях, изготовленных по при­нятой для данного аппарата технологии. Необходимо, чтобы конт­роль и испытания были построены таким образом, чтобы имеющиеся дефекты выявились на более ранних этапах изготовления и на более низких уровнях сборки. Операции контроля и испытаний целесооб­разно располагать возможно ближе к тем сборочным операциям, где могут возникать ожидаемые дефекты.

Программа должна содержать испытания на все виды нагрузок, которым аппарат подвергается при наземной подготовке и в полете. Ряд воздействующих факторов (вакуум, невесомость, радиация) со­здается имитацией. В тех случаях, когда испытания связаны с выра­боткой ресурса или опасностью повреждения ОИ, параллельно с лет­ными по той же технологии изготавливаются специальные образцы для испытаний. Подобным испытаниям подвергаются как минимум два объекта: один — предельным максимальным разрушающим на­грузкам с целью определения запаса по данному типу нагрузки (на­пример, запаса прочности), а второй — при почти эксплуатацион­ных нагрузках в длительном режиме (до разрушения) для определения запаса по ресурсу. Все летные и испытательные образцы аппаратов проходят контрольно-технологические испытания по программе, со­ставленной для летных образцов, после чего испытательные образцы испытываются на предельные нагрузки. Уровень испытательных на­грузок должен обеспечивать необходимый запас по данному типу воз­действия, но не слишком превышать реальные условия, так как от­казы при завышенных условиях испытаний могут привести к ненужным переделкам конструкции, ее утяжелению, повторным испытаниям. Длительность испытаний летных образцов строго регламентирована и должна быть минимальной. В некоторых случаях ее принимают рав­ной длительности одного цикла работы аппарата на земле и двух цик­лов работы его в полете.

Важным принципом испытаний является определение предель­ных возможностей конструкции на испытательных образцах, а год­ности аппарата к полету — на рабочих образцах при нагрузках, рав­ных эксплуатационным. Рабочие и испытательные образцы изго­тавливаются по одинаковой технологии.

Испытание на комплексное воздействие эксплуатационных фак­торов желательно выполнять на полностью собранном ЛА, когда ра­нее выявленные дефекты устранены, а появившиеся новые дефекты являются результатом взаимного влияния отдельных элементов друг на друга. Такие испытания обязательно включаются в программу при­емочных испытаний летных образцов. Результаты предыдущих испы­таний должны учитываться при проведении испытаний более высо­кого уровня (не должно быть дублирования).

Испытания на функционирование и целостность коммуникаций бор­товой аппаратуры и автоматики должны осуществляться по принци­пу последовательно нарастающих повторных испытаний, что позво­ляет наиболее быстро выявить дефектные элементы. При выявлении дефектов все они должны анализироваться и устраняться, а ОИ дол­жен пройти после этого повторные испытания в установленном объе­ме. Такие испытания по полной программе проводятся также в слу­чае внесения принципиальных изменений в конструкцию, технологию или оборудование.

Основными критериями эффективности контроля и испытаний являются надежность ЛА, стоимость, длительность цикла испыта­ний, что и должно учитываться в первую очередь при составлении программы испытаний и ее оптимизации.

Все наземные испытания должны быть закончены до летных ис­пытаний. Из партии изделий в целом, прошедшей заводские при­емосдаточные испытания, одно изделие подвергается летным испы­таниям. Для получения максимально возможной информации о работе систем ЛА (например, ракеты) в процессе полета она дооборудуется дополнительными датчиками (телеметрический вариант). Летные испытания являются решающим этапом отработки ЛА, после кото­рого окончательно определяют его основные характеристики.

Летные испытания проводятся с целью подтверждения (в реальных условиях) заданных технических характеристик и надежности ракет­но-космического комплекса (РКК), его составных частей и систем. В процессе этих испытаний решаются те задачи экспериментальной от­работки, которые было невозможно или технически (и экономичес­ки) нецелесообразно решать на стадиях наземной отработки.

При подготовке летных испытаний одной из основных задач яв­ляется определение необходимого состава и числа измеряемых пара­метров, а также рациональное размещение датчиков и аппаратуры системы измерений. Реализация этой задачи начинается с этапа пред­варительных проработок выбранной компоновочной схемы, прово­дится на всех этапах разработки и основана на анализе предполагае­мого функционирования систем и агрегатов ЛА на всех этапах работы в штатных и аварийных ситуациях. Особое внимание обращают на аварийные ситуации, так как в процессе летной отработки вероят­ность появления таких ситуаций достаточно велика, а выявление и устранение их причин — одна из главных задач летных испытаний.

Моделируя функционирование ЛА, его систем и агрегатов на раз­личных участках полета при штатных ситуациях, а также возможные аварийные ситуации, вероятные процессы их развития и работу сис­тем и агрегатов ЛА в этих условиях, определяют места установки пер­вичных преобразователей, диапазон измерений и перечень измеряе­мых параметров, позволяющих с достаточной степенью достоверности судить как о параметрах Л А в целом, так и о процессах, протекающих на его борту во всех этих ситуациях.

Летные испытания, особенно при их неблагоприятном исходе, выявляют возможные доработки тех или иных элементов конструк­ции или систем ЛА, после реализации которых необходимы допол­нительные стендовые испытания, испытания на прочность и т. д., подтверждающие правильность принятых решений. В результате этих доработок возможно изменение выходных параметров ЛА, которые в процессе первых пусков, как правило, ухудшаются. Однако задача летных испытаний состоит не только в подтверждении правильности принятых конструкторско-технологических решений и выявлении слабых мест, но и в определении запасов, заложенных на предше­ствующих этапах разработки. Поэтому в ходе летных испытаний, по мере накопления информации о фактических характеристиках ЛА и уточнения расчетных методов и схем, появляется возможность умень­шить эти запасы и улучшить летные характеристики ЛА.