Определение показателей безотказности ФС (подсистемы)

Определение показателей безотказности отдельных изделий

Определяется вероятность безотказной работы каждого изделия из предположения стационарного потока отказов:

(3.1)

для t = tБ.П; t = tФ1; t = tФ2; t = tФ3,

где Б.П - средняя длительность беспосадочного полёта (Приложение 4);

tФ1, tФ2, tФ3 - периодичность выполнения 1, 2, 3-ей форм регламента для типа ЛА (Приложение 4);

- параметр потока отказов изделия (Приложение 3).

- параметр потока неисправностей изделия (Приложение 3).

 

Анализ и оценка безотказности ФС проводится с целью ответа на вопрос: влияют ли отказы изделий ФС на безопасность полетов?

Для определения показателей безотказности ФС (вероятности безотказной работы за t = Б.П, tФ1, tФ2, tФ3) используется метод структурных схем с учетом последовательного и параллельного соединения изделий ФС. Исходной информацией для построения структурной схемы является краткое описание функционирования ФС, ее принципиальная схема и перечень типовых отказов изделий, при которых они не выполняют своих функциональных задач.

В результате построения структурной схемы выделяются изделия, отказы которых не влияют на безопасность полетов (параллельное соединение) и изделия, отказы которых влияют на безопасность полетов (последовательное соединение).

Для расчета вероятности безотказной работы ФС P(t) используются выражения, представленные в табл. 3.1.

 

Таблица 3.1

Оценка P(t) ФС методом структурных схем

Элемент структурной схемы Вероятность безотказной работы Примечания
Соедине-ние Графическое изображение
Последо-вательное     Парал-лельное       1 2 ... m         е     вероятность безотказной работы j-го изделия. количество изделий, соединенных последовательно. количество изделий, соединенных параллельно.

 

Рассмотрим в качестве примера топливную систему самолета Ту-154М, принципиальная схема которой приведена на рис.3.1. Топливная система состоит из:

Топливный бак Б1, Б2 (Л, П), Б3 (Л, П), Б4
Насос подкачки ЭЦН-325 НП8 – НП11
Перекрывной клапан ПК
Центробежный насос ДЦН
Насос регулятор HP
Порционер П
Фильтр Ф
Трубопроводы Тр
Насос перекачки ЭЦН-323 НП1 – НП7, НП12 – НП16
Расходомер Р

 

После краткого описания работы топливной системы анализируются отказы изделий, при которых они не выполняют своих функций, и последствия отказов с учетом последовательного и параллельного соединения.

Например, в насосе перекачки НП3 может отказать электрическая и механическая части. Оба этих отказа приводят к отказу насоса. Отказ насоса приведет к тому, что на больших высотах нарушится бесперебойная подача топлива от топливного бака Б3 к насосу двигателя ДЦН. Это означает, что в структурной схеме насос НП3 и бак Б3 должны быть соединены последовательно. Отказ насоса перекачки НП3 приводит к отказу одной ветви системы питания от Б3. Однако подачу топлива будут обеспечивать насосы НП1 и НП2. Отсюда следует, что в структурной схеме НП1, НП2, НП3 должны быть соединены параллельно.

Для упрощения расчета систему рекомендуется разбить на блоки I-VIII. Блоки целесообразно составлять из элементов, имеющих функциональную связь (рис. 3.2).

Далее определяется вероятность безотказной работы для каждого блока.

В рассмотренном примере имеем:

1) для блока I: PI=PБ ЗЛ[1-(1-PНП1 ·PОК1)·(1-PНП2 ·PОК2)·(1-PНП3 ·PОК3)]

2) для блока II: PI=PБ2л[1-(1-PНП4 ·PОК4)·(1-PНП5 ·PОК5)]

3) для блока III:PIII=PБ4[1-(1-PНП6 ·PОК6)·(1-PНП7 ·PОК7)]

4) для блока IV:PIV=PБ2п[1-(1-PНП12 ·PОК12)·(1-PНП13 ·PОК13)]

5) для блока V:PV=PБ3п[1-(1-PНП14 ·PОК14)·(1-PНП15 ·PОК15)·(1-PНП16 ·PОК16)]

6) для блока VI:PVI=PП ·PБ1

7) для блока VII:PVII=1-(1-PНП8 ·PОК8)·(1-PНП9 ·PОК9)·(1-PНП10 ·PОК10)·(1-PНП11 ·PОК11)

8) для блока VIII:PVIII=(Рпк·Рр·Рдцн·Рф·Рнр·Ртр)3

 

В блоке VIII условно представлены все три двигателя, соединенных последовательно.

Рис.3.1. Принципиальная схема топливной системы самолета Ту-154М

Рис. 3.2. Детализированная структурная схема системы

 

Строим укрупненную структурную схему ФС (рис. 3.3).

I

 
 


II

               
 
       
 
 


III VI VII VIII

 
 


IV

 
 


V

 

Рис. 3.3. Укрупненная структурная схема системы

 

Из схемы следует, что вероятность безотказной работы топливной системы будет равна:

PФС=[1-(1-PI)·(1-PII)·(1-PIII)·(1-PIV)·(1-PV)]·PVI ·PVII ·PVIII

Расчет доводится до числовой оценки, подстановкой значений вероятности безотказной работы блоков и изделий в соответствии с табл. 3.1 и выполняется для t=Б.П, tФ1, tФ2, tФ3

Результаты определения показателей безотказности ФС и ее изделий представляются в форме табл. 3.2.

Таблица 3.2

Результаты определения показателей безотказности отдельных изделий, блоков и ФС в целом

  Объект Вероятн. безотказной работы объекта для наработки Влияние отказа изделия на безопасность полёта.
Наименов. Обозн. по схеме `tБ.П tФ1 t Ф2 tФ3 да нет
Из-дел. Топл. бак Б1            
  Насос НП            
  подк.              
             
Блоки I          
  II          
           
Функцио-нал. система   ФС          

По результатам расчетов, проведенных в данном разделе (на основании информации, представленной в табл. 3.2) необходимо:

1) проанализировать значения показателей безотказности изделий,

блоков и ФС в целом и динамику их изменения от наработки;

2) выделить наименее надежные изделия и блоки и дать предложения

по повышению безотказности ФС;

3) выделить изделия, отказы которых влияют на безопасность полётов, отметив их знаком + в графе 8 табл. 3.2.