Надежность. летательных аппаратов

Рассчитать работоспособность системы — это значит опре­делить какую-либо одну или несколько количественных харак­теристик ее работоспособности (или сохраняемости) по из­вестным характеристикам работоспособности составляющих систему элементов. В процессе эксплуатации системы обычно интересуются вероятностью ее безотказной работы P(t) в те­чение заданного промежутка времени t. В зависимости от условий задач, решаемых инженером, время t может быть задано продолжительностями одного вы­лета (средняя, максимальная), нескольких вылетов (при вы­боре объема предварительной подготовки), налетом самолетов за операцию, за календарный год и т. д….

Система управления (СУ) обеспечивает управление поле­том ЛА по заданной программе и парирование возмущений, дейст­вующих на него в полете. Зависимость эффективности ЛА от на­дежности его СУ особенно сильно проявляется для беспилотных Л А с автономными СУ, поскольку в этом случае вмешательство опе­ратора в работу СУ исключено. По структуре СУ можно подразде­лить на ряд подсистем (элементов первого уровня) в соответствии с их функциями. Подсистемы подразделяют в свою очередь на отдельные блоки (элементы второго уровня), например на измерительные…

При эксплуатации восстанавливаемых систем наблюдает­ся поток отказов. Под потоком отказов понимается последова­тельность отказов, происходящих один за другим в случайные моменты времени. Поток отказов называется входным потоком, а поток вос­становлений (моменты устранений отказов) называется вы­ходным потоком. Математическое описание реальных потоков отказов яв­ляется весьма сложной задачей. Однако многие из них можно заменить потоками, которые обладают свойствами, позволяю­щими найти более простые способы их изучения. Рассмотрим потоки, обладающие этими интересными свойствами. 1. Поток отказов называется стационарным, если вероят­ность появления…

Экспоненциальный (показательный) закон. Во всех слу­чаях, когда относительная скорость снижения вероятности dP безотказной работы Ці) = — 0/л — остается постоянной, время безотказной работы распределено по экспоненциальному за- — Гх (о at кону. В этом случае выражение Р(() = е 0 упрощается и принимает вид P(t) = e~U. Для экспоненциального закона вероятность безотказной работы на данном интервале /, t-pAt не зависит от времени предшествующей работы t, а зависит только от длины интер­вала АЛ Иными словами,…

§ 3.1. ОБЩАЯ МЕТОДИКА И ПОСЛЕДОВАТЕЛЬНОСТЬ РАСЧЕТА Расчеты надежности отдельных систем ЛА выполняют общими методами (см. гл. I) с учетом специфических особенно­стей каждой конкретной системы, проявляющихся в ее назначении, структуре, составе, характере работы и взаимодействии элементов, физических процессов функционирования. Исходя из назначения системы, следует прежде всего уяснить ее роль в. выполнении ЛА своих задач, сформулировать понятие отказа системы и выделить те выходные определяющие параметры, которые должны быть при­няты в качестве параметров состояния системы. Разбиение системы…

Среднее значение времени безотказной работы как непре­рывной случайной величины выражается интегралом со ©о = — «) dt = О о + I P(t)dt. _ о Ввиду того, что P{t) убывает быстрее, чем растет t, пер­вое слагаемое равно 0. Тогда tcp = P(t)dt. (3.17) О Из этого выражения видно, что среднее значение времени безотказной работы есть площадь под кривой вероятности безотказной работы. Подставляя в формулу (3.17) значение P(t) из формулы (3.10), получаем точную формулу для определения…

Динамические нагрузки — это дополнительные источники отказов; они могут привести к разрушению конструкции, нарушить нормальное функционирование механизмов и приборов. Дефекты, возникающие в результате воздействия вибраций, можно разделить на две группы. Дефекты первой группы представляют собой нару­шения целостности элементов (поломки, трещины, обрывы прово­дов и т. п.). Дефекты второй группы (ослабление разъемных соеди­нений, появление люфтов, нарушение герметичности и др.) непосредственно не связаны с разрушением, но способствуют нару­шению нормального функционирования. Заметим, что вибрации, даже если они не являются…

Аналогично большинству нагрузок несущую способность элементов конструкции ЛА в полете невозможно измерить. Опреде­ление ее вероятностных характеристик в стендовых условиях по результатам разрушающих испытаний сопряжено с большими ма­териальными затратами. Поэтому число разрушающих испытаний крайне ограничено, а следовательно, рассеивание статистических оценок искомых характеристик велико. Из этого. следует, что основным является расчетно-статистический метод косвенного опре­деления вероятностных характеристик несущей способности по ана­литической детерминированной модели зависимости ее от возму­щений (модели напряженно-деформированного состояния конструк­ции) и известным вероятностным характеристикам возмущающих параметров. В…

вые. К поверхностным нагрузкам относят тягу двигателей, аэроди­намические и управляющие силы, давление жидкости или газа в — емкостях, реакции опорных устройств, к массовым — силы тяжести и инерции. По характеру действия различают статические и динамические нагрузки. Статическими условно считают те нагрузки (тяга двига­телей на установившемся режиме, давление наддува баков, подъем­ная сила, сила лобового сопротивления, управляющие силы и т. п.), время приложения или изменения которых несоизмеримо больше периода собственных упругих колебаний конструкции или периода колебаний ЛА…

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…

В восстанавливаемых системах, какими являются многие бортовые системы и летательные аппараты в целом, в течение достаточно длительного времени эксплуатации наблюдаются потоки отказов каждого из элементов бортовых систем. При этом проводят наблюдения за испытаниями или экс­плуатацией N однотипных элементов в заданных условиях и определяют числа nt (0 отказов каждого из этих элементов до наработки I. Среднее число отказов элементов каждого у-го типа до наработки t будет У (t) h=і Яср — дг ( реднее число Отказов…

Естественно возникает мысль оценку возможности отказа за определенный малый интервал эксплуатации делать не из числа систем, взятых наугад, а нз числа систем, оставшихся работоспособными к началу рассматриваемого интервала. Характеристику безотказности, отвечающую этому усло­вию, называют интенсивностью отказов. Для определения ин­тенсивности отказов решим задачу. Пусть система проработа­ла безотказно до момента t (рис. 3.4). Требуется определить вероятность того, что система откажет иа участке t, t — f A t шириной A t. Для решения задачи предварительно найдем вероятность…

§ 2.1. ПОСТАНОВКА ЗАДАЧИ РАСЧЕТА НАДЕЖНОСТИ ЭЛЕМЕНТОВ КОНСТРУКЦИИ. Элементами конструкции ЛА называют силовые элемен­ты (например, обечайки и днища топливных баков, переходники, хвостовые и приборные отсеки ракеты, отсеки фюзеляжа и крылья самолета, рамы крепления двигателей и приборов, а также отдель­ные детали силового набора корпусов ЛА — шпангоуты, стрингеры, лонжероны и т. п.), воспринимающие те или иные механические на­грузки. Отказами элементов конструкции ЛА являются их разрушения в широком понимании этого термина: нарушение целостности (по­теря прочности); общая или…

Выражение Q(0~ Q(«<*) совпадает с выражением для интегрального закона распределения непрерывной случайной величины I, если F(f)=Q(ii то = .(3.5) о где f(t) —дифференциальный закон распределения случай­ной величины с. В формуле (3.5) нижний предел интегрирования дан не — со, а 0, так как в. нашем случае переменной величиной яв­ляется время функционирования системы до отказа, отрица­тельное значение для которого лишено смысла. Зиая функцию /(/), можно определить также и функцию P(t): (3.6) Из формул (3.5) и (3.6) следует,…

3.1. Вероятность безотказной работы Вероятностью безотказной работы системы (элемента) за время t называется вероятность того, что при расчетных ус — човиях и в пределах заданной продолжительности эксплуата­ции данная система не откажет. Эту характеристику принято обозначать Р(£). Если t — время, в течение которого следует определить иремя безотказной работы (£— время полета, хранения и Г. д.), а £— случайное время работы системы с момента нача­ла эксплуатации до момента ее отказа, то время безотказной работы характеризует продолжительность…