Показатели надежности невосстанавливаемых средств.

Виды РЭС по показателям надежности.

Показатели надежности РЭС.

Лекция 2.1.4

Для объективной оценки различных образцов РЭС по надежности и контроля уровня надежности при эксплуатации РЭС необходимо располагать количественными показателями надежности.

Выбор количественных показателей надежности зависит от вида РЭС, которые подразде­ляются на две группы:

· невосстанавливаемые средства;

· восстанавливаемые средства.

Невосстанавливаемыми РЭС называются такие средства, работоспособность которых при возникновении отказа не подле­жит восстановлению в процессе эксплуатации.

Невосстанавливаемые средства, как правило, относятся к средствам однократного действия, которые в процессе эксплуатации по назначению работают один раз (бортовые РТС ракет, аппаратура метеорологического или глубоководного зонда и т.д.).

Надежность невосстанавливаемых средств в основном обусловлена безотказностью, а их долговечность совпадает с временем безотказной работы.

Восстанавливаемыми РЭС называются такие средства, работоспособ­ность которых в случае возникновении отказа подлежит восстанов­лению (ремонту) в процессе эксплуатации (РЛС различного назначения).

Надежность восстанавливаемых средств в основном обусловлена безотказностью и ремонтопригодностью.

Показателями надежности невосстанавливаемых средств являются:

· вероятность безотказной работы;

· вероятность отказа;

· частота отказов;

· интенсивность отказов;

· средняя наработка до отказа;

· параметр потока отказов;

· средняя наработка на отказ.

Вероятность безотказной работы (средства, элемента) P(t) – это вероятность того, что при определенных условиях эксплуа­тации в заданном интервале времени (в пределах заданной наработки) не возникнет его отказа.

Вероятность безотказной работы можно определить на основе статистической обработки результатов эксплуа­тации нескольких средств (элементов) данного типа.

где: n(t) – число отказавших средств (элементов) за вре­мя t;

N₀ – число средств (элементов) в начале испытания;

Иногда на практике более удобным показателем может быть вероятность отказа.

Вероятность отказа Q(t) – это вероятность того, что при определенных условиях эксплуатации в заданном интервале времени возникнет хотя бы один отказ средства (элемента).

Поскольку полная вероятность нормальной работы и отказа РЭС равна 1, то вероятность отказа опреде­ляется выражением:

Графики зависимостей P(t) и Q(t) от времени работы РЭС.

Показатель вероятности безотказной работы РЭС обладает следующими достоинствами:

- характеризует изменение надежности во времени;

- входит в другие показатели (например, боевой эффективности РЭС) и учитывается при планировании эксплуатации и ремонта;

- охватывает большинство факторов, влияющих на надежность аппаратуры РЭС;

- легко определяется расчетным путем, что позволяет выбрать оптимальную по надежности структуру и схему РЭС;

- является удобной характеристикой надежности, как отдельных эле­ментов, так и сложных РЭС.

Однако надежность средств не всегда удобно характеризовать ее вероятностью безотказной работы, т.к. для ма­лых периодов работы РЭС значения Р(t) близки к единице. Поэтому используются и другие показатели надежности.

Частота отказов a(t) – это отношение числа отказавших средств (элементов) в единицу времени к их общему числу при условии, что отказавшие средства (элементы) не восстанавливаются и не заменяются исправными.

где: ∆n - число отказавших средств в интервале времени ∆t;

N₀ – число средств (элементов) в начале испытания.

График изменения частоты отказов во времени:

(0 – t₁) – период приработки; (t₁ – t₂) – пе­риод нормальной эксплуатации;

(t₂ – t₃) – период старения.

Уменьшение частоты отказов РТС после времени t₃ объясняется незначительным количеством исправно работающих к этому времени элементов. Т.к. РЭС обычно не эксплуатируются до полного износа, а ремонтируются (износившиеся элементы заменяются новыми), то частоте отказов после ремонта вновь соответствует участок (t₁ – t₂).

Интенсивность отказов λ(t) – это условная плотность вероятности возникновения отказа средства (элемента) в текущий момент времени при условии, что до этого момента от­казов не было.

Статистически интенсивность отказов можно определить по формуле:

где: n(∆t) – количество отказов, появившееся в интервале ∆t;

N – общее число средств, работо­способных в начале интервала ∆t.

График изменения интенсивности отказов во времени.

Начальный период (0 – t₁) или период приработки характеризуется повышенной интенсивностью отказов, в течение которого выявляются все дефекты производства. Период нормальной эксплуатации (t₁ – t₂) характеризуется постоянством интенсивности отказов (λ(t) = λ = const). Значения λ для типовых режимов работы включаются в справочные данные в качестве основного показателя надежности.

Интенсивность отказов средства (элемента) однозначно определяет вероятность безотказной работы РЭС. На практике пользуются экспоненциальным законом распределения.

Для периода нормальной работы при λ(t) = λ = const справедливо:

После продолжительного периода нормальной эксплуатации наступает период старения (t₂ – t₃) элементов (средства), который характеризуется непрерывным ростом интенсивности отка­зов вследствие изменения физико-механических свойств элемен­тов (средств). С наступлением момента t₂ эксплуатация средства, как правило, прекращается.

Средняя наработка до отказа Т_ср – это матема­тическое ожидание наработки средства до первого отказа.

Можно получить:

Тогда для экспоненциального закона надежности получим:

Таким образом, средняя наработка до отказа равна величине, обратной интенсивности отказов.

Рассмотренные показатели надежности позволяют количественно оценить надежность невосстанавливаемых средств (элементов) и надежность восстанавливаемых средств до первого отказа.