Оценка показателей безотказности авиационных радиовысотомеров по результатам эксплуатации Текст научной статьи по специальности «Механика и машиностроение»

Жихарев И.А., Бухаров А.Е., Юрков Н.К. ОЦЕНКА ПОКАЗАТЕЛЕЙ безотказности АВИАЦИОННЫХ РАДИОВЫСОТОМЕРОВ ПО РЕЗУЛЬТАТАМ ЭКСПЛУАТАЦИИ

Одним из важнейших этапов в комплексе работ по обеспечению надёжности серийной радиоэлектронной аппаратуры (РЭА) летательного аппарата (ЛА) является оценка показателей безотказности по результатам эксплуатации. Необходимость данной оценки обусловлена тем, что безотказность изделий в эксплуатации зачастую не соответствует тому уровню, который первоначально закладывался при разработке и производстве. Это, во-первых, объясняется тем, что применяемые при разработке и производстве методы контроля надёжности (расчёт надёжности, испытания на надёжность) несовершенны, так

как в их основе лежат усреднённые модели эксплуатации и заданные законы распределения, и, во-вторых, уровень надёжности покупных комплектующих изделий (ПКИ) не является постоянным и изменяется от партии к партии [1]. Кроме того, необходимо отметить, что на стадии эксплуатации от уровня надёжности РЭА ЛА зависят множественные затраты: на приобретение необходимого количества со-

ставных частей; на выполнение работ по техническому обслуживанию и ремонту; на продление сроков эксплуатации и другие виды работ. Наконец, от уровня надёжности изделий в эксплуатации зависит престиж, как предприятия-разработчика, так и предприятия-изготовителя. Обеспечение надёжности РЭА на стадии эксплуатации направлено на минимизацию вышеуказанных затрат и подразумевает периодический контроль истинного уровня надёжности, для анализа его динамики и, при необходимости, принятия комплексных мер по его повышению.

В зависимости от типа ЛА РЭА характеризуется в эксплуатации следующими показателями безотказности [2]:

- наработка на отказ в полёте - то.п ;

- налёт на отказ в полёте - Тпз ;

- налёт на отказ и повреждение в полёте и на земле - Тс ;

г

- наработка на отказ и повреждение в полёте и на земле - Тс .

Как правило, для оценки надёжности в эксплуатации РЭА используется методика [3], позволяющая оценивать уровень надёжности как внутреннее свойство изделия. Чтобы оценить вышеуказанные показатели безотказности данная методика была усовершенствована с учётом специфики работы авиационных радиовысотомеров (РВ).

Оценка показателей безотказности авиационных РВ по результатам эксплуатации начинается с определения их точечных значений. В зависимости от полноты исходной информации, для этой цели используются прямой или косвенный методы.

Источниками исходной информации при оценке показателей безотказности авиационных РВ прямым методом являются:

- рекламационные и технические акты, направляемые эксплуатирующей организацией;

- акты исследования неисправностей, составляющиеся на предприятии-изготовителе;

- технические отчёты о состоянии РВ, предоставляемые эксплуатирующей организацией.

При обработке исходной информации осуществляется подсчёт суммарного налёта (наработки) всех РВ оцениваемой группы за отчётный период. Все зафиксированные в актах события классифицируются как отказы и повреждения [4].

Показатели безотказности РВ рассчитываются в соответствии с соотношениями [3]:

- наработка на отказ в полёте

Т - ^НрП£ (1)

1 о.п - , (1)

тПЕ

где ^нрПЕ - суммарная наработка в полёте всех РВ оцениваемой группы за отчётный период, ч;

- суммарное число отказов в полёте РВ оцениваемой группы за отчётный период.

- налёт на отказ в полёте

^Н

тПЕ

где - суммарный налёт всех РВ оцениваемой группы за отчётный период, ч;

- налёт на отказ и повреждение в полёте и на земле

Тс - , (3)

ППЗЕ

где иПЗ£ - суммарное число отказов и повреждений в полёте и на земле РВ оцениваемой группы за отчётный период.

Наработка на отказ и повреждение в полёте и на земле определяется налётом (3) с корректировочным коэффициентом К по формуле [5]:

Тс'-ТСК , (4)

т /НлПЕ , г-, >, ТП.З _ , (2)

где К - постоянная величина, определяемая соотношением

К _ /пр + А/

*П

где /пр - нормативная продолжительность времени проверки по эксплуатационной документации при оперативных видах подготовки, ч;

/п - время одного полёта, ч;

А/ - период, определяемый регламентом технического обслуживания А/ _ /пр (1 + Я) ,

Я - вероятность повторных проверок.

В отсутствии достоверных данных принимается д _ 1 .

Однако, вышеприведённый расчет показателей безотказности по формулам (1)-(4) зачастую невозможен, в связи с тем, что он подразумевает наличие полной информации о наработке (налёте) всех РВ

оцениваемой группы, в том числе и тех, на которые не составлялись рекламационные и технические акты. В эксплуатационной документации на РВ оговаривается, что предприятия-потребители должны периодически информировать предприятие-изготовителя о техническом состоянии всех поставленных им РВ. Тем не менее, на практике, предприятия-потребители такую информацию не предоставляют [6].

На рисунке 1 приведена действующая схема обмена информацией о надёжности серийных РВ в эксплуатации.

Рисунок 1 - Схема обмена информацией о надёжности серийных РВ

Из рисунка 1 следует, что при оценке показателей безотказности, приходится руководствоваться только информацией об отказавших и неисправных (повреждённых) РВ и, следовательно, задача расчёта показателей безотказности РВ усложняется.

При отсутствии информации о наработке (налёте) всех РВ оцениваемой группы невозможен прямой расчёт показателей ?нрПЕ и по формулам (1)-(3). При наличии информации только об отказавших

и неисправных РВ показатели ?НрГЕ и ^НлПЕ могут быть вычислены косвенным методом. В источнике [3] содержится методика оценки наработки на отказ при отсутствии информации о неотказавших изделиях. С учётом специфики работы авиационных РВ было получено выражение для нахождения :

ь

^НрПЕ -УtjN , (5)

7-1

1 м —.

-_у—Нр1 В, (6)

7 м у —В,

где ь - число лет эксплуатации оцениваемой группы РВ;

N - суммарное число РВ оцениваемой группы за Ь лет находящихся в эксплуатации; м - суммарное число отказавших в полёте РВ оцениваемой группы за отчётный период;

—Нр/ - разность между наработками последнего и первого отказа .-го РВ;

—В- - календарное время эксплуатации .-го отказавшего РВ от последнего до первого отказа;

В - календарное время эксплуатации оцениваемой группы РВ за отчётный период;

- средняя наработка на отказ оцениваемой группы РВ за отчётный период.

Далее, в соответствии с выражением (1) рассчитывается наработка на отказ в полёте Топ .

Показатель ^лЕЕ , фигурирующий в формулах (2) и (3) для прямого расчёта, одинаков. Однако, при

использовании косвенного метода, показатель для расчёта Тпз и Тс вычисляется отдельно. При

необходимости нахождения налёта на отказ в полёте Тпз по формуле (2), суммарный налёт всех РВ

оцениваемой группы за отчётный период вычисляется как: ь

^НлПЕ(2) - , (7)

7-1

1 м —

I'- — У—^В , (8)

7 м у —В

где —?Нл/ - разность между налётом последнего и первого отказа 1 -го РВ;

tj - средний налёт на отказ оцениваемой группы РВ за отчётный период.

При необходимости нахождения косвенным методом налёта на отказ и повреждение в

земле Тс (формула (3)) или наработки на отказ и повреждение в полёте и на земле (4)), суммарный налёт всех РВ оцениваемой группы за отчётный период вычисляется как:

полёте и на формула

Тс'

ь

НлПЕ(3) = У ^ , 3=1

М"

?" =—У

3 м

А,

Нл/

аб:

в,

(9)

(10)

где М" - суммарное число отказавших и повреждённых в полёте и на земле РВ оцениваемой группы за отчётный период;

А^г

- разность между налётом последнего и первого отказа (повреждения) /-го РВ;

АБ. - календарное время эксплуатации / -го отказавшего (повреждённого) РВ от последнего до первого отказа (повреждения);

Б - календарное время эксплуатации оцениваемой группы РВ за отчётный период;

^3 - средний налёт на отказ и повреждение оцениваемой группы РВ за отчётный период.

В результате применения вышеприведённых методик определяются точечные значения показателей безотказности. Для нахождения доверительного интервала при доверительной вероятности используются выражения [1]:

Тв = г 1 • Т , (11)

Тн =г2•Т , (12)

где Т и Т - соответственно верхняя и нижняя доверительные границы показателя безотказности;

г1 и г 2 - коэффициенты, определяемые в зависимости от числа отказов (неисправностей) из [7];

Т - точечная оценка показателя безотказности.

При отсутствии отказов (неисправностей) за отчётный период определяется только нижняя довери-

тельная граница

ТН ■

в зависимости от оцениваемого показателя безотказности по формулам [1]

НрП£ г 0

Т

Н '

НлП£

г 0

где г0 = 2,3

(13)

(14)

при доверительной вероятности у = 0,9 .

Важным фактором, определяющим эффективность применения полученной методики, является периодичность контроля показателей безотказности. От периодичности напрямую зависит скорость принятия решения о необходимости проведения работ по повышению надёжности. Опыт предприятий ОАО «УПКБ «Деталь» [6] и ОАО «Авиадвигатель» [8], участвующих в разработке и производстве составных частей ЛА, и сопоставимых по объёму выпуска изделий, показывает, что наиболее приемлемая периодичность контроля показателей безотказности по результатам эксплуатации - раз в полугодие.

Далее приведены результаты оценки наработки на отказ в полёте Т РВ с частотной модуляцией (ЧМ) по вышеприведённой методике (таблица 1).

За основу взяты статистические данные об отказах РВ с ЧМ за первые 3 года эксплуатации.

____Таблица 1 - Результаты оценки наработки на отказ в полёте РВ с ЧМ______________

Т

Н

1-ое полугодие 1го года 2-ое полугодие 1го года 1-ый год 3 первых года

ТО.П_н/ ^О.П_ТР 0,778 1,239 1,082 1,107

то. п/То. п_тр 1,096 1,771 1,37 1,272

ТО. П_в/ То. п_тр 1,535 2,585 1,753 1,463

На рисунке 2 результаты оценки наработки на отказ в полёте РВ с ЧМ представлены в виде диаграммы.

О.П_ТР ' О.П_ТР 1 О.П ТР

Рисунок 2 - Результаты оценки наработки на отказ в полёте РВ с ЧМ

Из результатов оценки наработки на отказ в полёте ^оп РВ с ЧМ в эксплуатации были сделаны следующие выводы:

- в первое полугодие эксплуатации точечное значение Тои выше требуемого, однако, интервал доверительных границ широк и нижняя доверительная граница Топ находится ниже требуемого значения, что объясняется недостаточным объёмом статистики, а также этапом освоения производства;

- во второе полугодие эксплуатации ^оп значительно выше требуемого значения, но интервал доверительных границ также широк, что говорит о недостатке статистики, но очевидна правильность и своевременность, принятых после первичной оценки мероприятий по обеспечению надёжности;

- итого, за первый год эксплуатации Тои выше требуемого значения;

- в первые три года эксплуатации ^оп выше требуемого значения, интервал доверительных границ стал значительно меньше, что говорит о полученном значительном количестве статистических данных и о том, что в производстве реализовано большинство мероприятий по обеспечению надёжности.

В заключении, отметим, что вышеприведённая методика, учитывающая специфику работы авиационных РВ, позволяет производить оценку основных показателей безотказности авиационной РЭА и осуществлять оценку показателей безотказности только по данным, полученным из рекламационных и технических актов. Кроме того, данная методика может быть применена и для оценки показателей безотказности аналогичной мелкосерийной РЭА ЛА.

Литература

1. Животкевич И.Н., Смирнов А.П. Надежность технических изделий. - М.: Олита, 2003.

2. ГОСТ В 237 43-88. Изделия авиационной техники. Безопасность полёта, надёжность, контролепригодность, эксплуатационная и ремонтная технологичность.

3. 0СТ107 0.012.000. Аппаратура радиоэлектронная. Методы оценки эксплуатационной надёжности при отсутствии информации о неотказавших изделиях.

4. ГОСТ 27.002-89. Надежность в технике. Термины и определения.

5. МУ-150-8 6. Эквивалентно-циклические контрольные испытания на безотказность авиационного бортового оборудования.

6. Бухаров А.Е., Иофин А.А. Анализ отказов радиовысотомеров на этапах изготовления и эксплуатации. // Труды международного симпозиума «Надежность и качество» - Пенза, 2003 г. -С. 248-251.

7. Шор Я.Б., Кузьмин Ф.И. Таблицы для анализа и контроля надёжности. - М.: Советское радио,

1968.

8. http://www.avid.ru/pr/other/ntex/IB-12/IB-12_16/ Чернов В, Ким А. Обеспечение надежности промышленных ГТУ, созданных на базе авиадвигателей. - ОАО «Авиадвигатель».