CC BY
55
УДК 629.7/621.01
ИССЛЕДОВАНИЕ ИЗМЕНЕНИЯ НАДЕЖНОСТИ СИСТЕМ МЕТОДАМИ ИМИТАЦИОННОГО МОДЕЛИРОВАНИЯ
Р. И. Шинкоренко Научный руководитель - О. Г. Бойко
Сибирский государственный аэрокосмический университет имени академика М. Ф. Решетнева
Российская Федерация, 660037, г. Красноярск, просп. им. газ. «Красноярский рабочий», 31
E-mail: romi-333@mail.ru
Планируется выполнить численный эксперимент с системой индикации пожара в багажных отсеках самолета Boeing 737, процесс функционирования которой моделируется с помощью метода Монте-Карло.
Ключевые слова: система, моделирование, Монте-Карло.
RESEARCH OF CHANGE OF RELIABILITY OF SYSTEMS BY METHODS
OF IMITATING MODELLING
R. I. Shinkorenko Scientific supervisor - O. G. Bouko
Reshetnev Siberian State Aerospace University 31, Krasnoyarsky Rabochy Av., Krasnoyarsk, 660037, Russian Federation E-mail: romi-333@mail.ru
In this paper it is planned to execute numerical experiment with system of indication of the fire in luggage compartments of the Boeing 737 plane which process of functioning is modelled by means of the Monte-Carlo method.
Keywords: system, modeling, Monte-Carlo.
Исследование надежности авиационных функциональных систем экспериментальным путем невозможно вследствие отсутствия статистики их отказов, а также длительности и дороговизны такого эксперимента. Авиационные функциональные системы выполняются из высоконадежных элементов с применением резервирования и постоянным восстановлением в ходе эксплуатации. Однако исследование процесса изменения безотказности систем является полезным для оценки адекватности методов традиционной теории надежности и выработки упреждающих мер.
Целью данной работы является исследование процесса изменения безотказности авиационных функциональных систем путем выполнения численного эксперимента методом Монте-Карло.
Для этого в работе поставлена задача, смоделировать процесс функционирования (отказ-восстановление) системы пожаротушения самолета Boeing-737 методом Монте-Карло.
Метод Монте-Карло предусматривает наличие известной функции распределения для элементов системы [1; 2]. В работе использовалась статистика наработок элементов системы индикации пожара самолета Boeing-737 авиакомпании «Таймыр». Пример вида функции распределения, построенной по статистике наработок, приведен на рис. 1.
Сам метод Монте-Карло включает три этапа:
• получение случайного числа R;
• отождествление его с вероятностью q(t);
• определение по функции q(t) времени t до отказа элемента.
Анализ эксплуатационной статистики и нормативных документов ГА, позволяет при постоянстве параметров потока отказов, в качестве закона изменения надежности, для элементов, принять распределение равномерной плотности вида,
Секция «Эксплуатацияи надежность авиационной техники»
Г/ * г 0 < t < 2Tср ] г (')={; t* 2Тсрр}, (1)
где ДО - плотность распределения вида / = 0,5*ю; Тср - средняя наработка на отказ элемента.
д*(ф
0.8 0.6 0.4 0.2
у 4-
/ /
/
/
/Г*
2000 4000 6000 8000 г,ч
Рис. 1. Вид функции распределения вероятности отказа ламп накаливания [3]
Для получения случайных чисел использовался генератор случайных чисел. Полученные значения случайных чисел отождествлялись с вероятностями отказов элементов, а по вероятностям, через графики функций распределения, находилось время работы элементов до отказа.
Отличие выполняемых исследований от традиционного учета восстановления состояло в следующем. При моделировании процесса учитывалось, что время восстановления элемента системы состоит из двух частей:
г = Т + Т (2)
по вос.земля' V /
где Тпо - время полета самолета с отказавшим элементом до посадки; Твосземля - время восстановления работоспособности системы на земле.
Поскольку на безопасность полета оказывает влияние только время Тпо, то только оно использовалось при моделировании процесса отказов-восстановлений системы пожаротушения.
Далее выполнялся эксперимент следующим образом. Строился от общего начала времени отсчета график наработок элементов системы, представленной на рис. 2
Полученные через функцию распределения методом Монте-Карло времена отказов элементов откладывались на графике. Поскольку все времена различны, то выполнялось их сравнение для оценки реализации отказа всей системы за время Тпо. Если промежуток между отказами элементов получался больше Тпо, то принималось, что система не отказала, а была восстановлена после посадки. Если время между отказами подсистем получалось меньше Тпо, то фиксировался отказ всей системы.
Рис. 2. Схема системы для численного эксперимента (аналог системы пожаротушения самолета Вое1^-737): 1, 2, 3, 4, 5 - элементы системы
На первых полученных 400 часах работы системы режим отказов и замен считался не стационарным и в рассмотрении не использовался. Поэтому, после первых 400 часов начиналась фиксация времен отказов системы, что позволило построить функцию распределения для исследуемой системы.
В работе предполагается выполнение численного эксперимента методом Монте-Карло с различными схемами систем самолетов гражданской авиации.
Таким образом:
- использование метода Монте-Карло позволяет получить ряд экспериментальных значений, по которым можно построить функцию распределения отказа для сложной резервированной системы, что невозможно выполнить путем реальных испытаний таких систем.
- в работе планируется выполнить численный эксперимент и для других схем систем.
- использование метода Монте-Карло позволяет также выявлять неочевидные, ранее неизвестные, свойства процессов «отказов-восстановлений» в сложных системах.
Библиографические ссылки
1. Девятков В. В. Практическое применение имитационного моделирования в России и странах СНГ: обзор, анализ перспектив, методика, 2010.
2. Соболь И. М. Метод Монте-Карло. М. : Наука, 1985.
3. Воробьев В. Г., Константинов В. Д. Надежность и эффективность авиационного оборудования. М. : Транспорт, 1995. 245 с.
© Шинкоренко Р. И., 2015
