Математическая модель оценки надежности (безотказности) структурно избыточных изделий авионики, построенных с использованием ненагруженного резерва Текст научной статьи по специальности «Механика и машиностроение»

Эксплуатация и надежность авиационной техники

S. A. Gafurov, M. G. Miheev, L. V. Rodionov, A. N. Kruchkov, E. V. Shahmatov

Samara State Aerospace University named after academician S. P. Korolev (National Research University), Russia, Samara

INFLUENCE OF FUEL SUPPLY PATTERNS TO VIBRATIONAL STATE OF PUMP UNIT

Petrol units are generally connected to multiple pipeline routes: discharge, overflow, drain and suction. The paper deals with questions about the impact of location and construction of bypass roads and drainage in the fluctuating state of vibration, the pump unit type ND.

© Гафуров С. А., Родионов Л. В., Крючков А. Н., Шахматов Е. В., 2011

УДК 621.396

О. А. Кузнецова

Санкт-Петербургское опытно-конструкторское бюро «Электроавтоматика» имени П. А. Ефимова, Россия, Санкт-Петербург

МАТЕМАТИЧЕСКАЯ МОДЕЛЬ ОЦЕНКИ НАДЕЖНОСТИ (БЕЗОТКАЗНОСТИ) СТРУКТУРНО ИЗБЫТОЧНЫХ ИЗДЕЛИЙ АВИОНИКИ, ПОСТРОЕННЫХ С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ

НЕНАГРУЖЕННОГО РЕЗЕРВА

Рассмотрен вариант повышения надежности путем введения структурного резервирования, построена математическая модель оценки резервированной группы с холодным резервом и неполным контролем работоспособности элементов резервированной группы.

Введение избыточности как способа повышения надежности имеет широкое применение при проектировании сложных технических систем авионики [1]. Любое структурное резервирование привносит аппаратные и экономические затраты [2; 3], поэтому оценка повышения надежности при введении резерва является необходимой в условиях ограниченных экономических ресурсов. Как один из вариантов повышения надежности рассмотрена группа структурного резервирования комплектующих, имеющих неполный контроль работоспособности, где один из элементов используется в режиме холодного резерва. В дублированной группе первый элемент функционирует приоритетно, второй выполняет функции управления после отказа первого. До отказа приоритетного элемента второй находится во включенном состоянии. После возникновения отказа в одном из включенных элементов система контроля подает сигнал о включении изделия, находящегося в ненагруженном (холодном) резерве. Включение «холодного» изделия в работу осуществляется с задержкой Д/ и только в том случае, если отказ обнаружен средствами контроля, что и привносит сложности в построение модели. Для решения поставленной задачи на первом этапе построена логическая модель отказов, а затем по полученной логической модели выполнена формализация вероятности отказа рассматриваемых вариантов резервирования за время полета. Полученная математическая модель расчета вероятности отказа учитывает возможности системы контроля (полноту контроля работоспособного состояния изделий в резервных

группах) и время задержки включения «холодного» изделия:

е(/п) = ат+&(*п) + е^/п+

+ бз/2(/п) + 04/1 (/п) + б4/2(?п), (1)

где 01(/п), 02(/п), 0з/1(/п), ез/2(/п), 04/1 (/п), 04/2(?п) -вероятности возможных отказных ситуаций;

01(/п) = е1нк(/п)Р1к(/п); (2)

02(/п) = ] Рк(ВД™(/п-т-А/)й[Рнк(^йк(Т)^т; (3) 0 "т

е (/п) [Рнк (т)йк (т)Р2(т)ША/)]л

бз/1(?п) = ^ —-^-т; (4)

0 "т

е (/п) [ Р^нк (т)02к (т) Р(тЩА/) ]л

бз/2(?п) = ^ —--(5)

/и—¿л/

Ö4/l(tn) = J Q (tn-X)-

d x

Рнк (x)ÖlK (x)P2K (X + Dt) X xß2K(tn -X-Dt )P2HK (tn)

Ö4/2(tn) = J ßx (tn-X)-

d x

P2HK (X)Ö2K (х)РРк (X + Dt) X

xßiK(tn-x-At)PHK (tn)

d; (6)

d; (7)

dX

Р(), РМ, Ршк(0 - вероятность безотказной работы /го изделия, контролируемой части и неконтролируемой части 1-го изделия соответственно за время /; индекс / = 1, 2, 3, ..., х используется для обозначения в резервированных структурах изделий; 0,(0, &(/), е!Нк(/) - вероятность отказа /-го изделия, отказа в кон-

0

Решетневскце чтения

тролируемой и неконтролируемой части соответственно за время ^

P ^) = exp(-л,.t), ^) = 1 - exp(-л,.t);

Piк ^) = exp(-щ.V), Qк ^) = 1 - exp(-щ.л^);

Рнк (t) = exp(-[l - щ ] л^), Ян* ^) = 1 - exp(-[l - щ ] л /);

X, - интенсивность отказов ,-го изделия; ю, - полнота контроля ,-го изделия.

В результате выполненной оценки надежности варианта структурного резервирования с холодным резервом сформулированы следующие выводы:

1. При идеальном времени включении ^ = 0) холодного резерва выигрыш в применении холодного резерва зависит от среднеожидаемого времени полета и имеет смысл применения в изделиях с длительностью полета более 50 ч (но в пределах нормальных периодов эксплуатации, т. е. до начала старения изделия).

2. При увеличении времени включения выигрыш применения холодного резерва уменьшается, а при дальнейшем увеличении времени включения значение

вероятности отказа резервированной группы приближается к вероятности отказа обычного дублирования.

3. Чем выше полнота контроля работоспособности элементов резервированной группы, тем выше эффективность вводимых резервов.

Библиографические ссылки

1. Кузнецова О. А. Надежностноориентированное проектирование авионики. Постановка задачи // Информатика и вычислительная техника : сб. науч. тр. / под ред. Н. Н. Войта. Ульяновск : УлГТУ, 2011. С. 325-328.

2. Кузнецова О. А., Гатчин Ю. А., Лобов В. В. Оценка надежности структурно избыточных изделий при проектировании сложных технических систем // Научно-технический вестник СПбГУ ИТМО. 2009. № 1. С. 44-52.

3. Кузнецова О. А., Гатчин Ю. А., Лобов В. В. Информационное сопровождение эксплуатации по техническому состоянию изделий авионики // сб. материалов Всерос. науч.-практ. конф. с междунар. участием : в 2 ч / Марийский гос. техн. ун-т. Йошкар-Ола. 2009. Ч. 2. С. 143-147.

O. Kuznetsova

Saint-Petersburg Experimental Design Bureau «Electroavtomatika» named after P. A. Efimov, Russia, Saint-Petersburg

THE MATHEMATICAL MODEL OF RELIABILITY (FAILURE-FREE OPERATION) EVALUATION OF STRUCTURALLY REDUNDANT AVIONIC ITEMS WITH UNLOADED RESERVE

The variant of reliability growth by introducing of structural redundancy is considered in this work, the evaluation mathematical model for reserve group with «cold reserve» and incomplete operation control of reserve group elements is formulated.

© Кузнецова О. А., 2011

УДК 656.7.022

А. С. Куликов, Р. А. Акзигитов, А. Р. Акзигитов, Н. В. Елисеева

Сибирский государственный аэрокосмический университет имени академика М. Ф. Решетнева, Россия, Красноярск

ГЛОБАЛЬНАЯ СИСТЕМА СБОРА И ОТОБРАЖЕНИЯ ИНФОРМАЦИИ С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ ЛАЗЕРНОЙ ПЕРЕДАЧИ ДАННЫХ

Рассмотрен вопрос обеспечения системы организации воздушного движения в соответствии с концепциями специального комитета по будущим аэронавигационным системам.

Безопасность и эффективность полетов воздушных судов обеспечивается системами организации воздушного движения. Составными частями этих систем, выполняющими основные функции, являются связь, навигация, наблюдение [1].

Связь осуществляет обмен информацией между воздушными судами и наземными службами. Системы навигации предназначены для обеспечения воздушных судов необходимой информацией о место-

положении судна. Системы наблюдения обеспечивают наземные службы, в частности диспетчеров УВД, необходимой информацией о местоположении воздушных судов, находящихся в зоне их ответственности.

Наиболее современным проектом в данной области является система, использующая лазерную связь и спутниковую навигацию. Пока такие системы находятся лишь на стадии проектирования и разработки.