Расчет надежности

Первоначально, на стадии разработки эскизного проекта, проводится ориентировочный расчет надежностиобъекта с учетом следующих допущений:

• отказы элементов случайны и независимы;

• учитываются только элементы, входящие в основную функциональную схему объекта;

• закон распределения – экспоненциальный;

• отказы внезапные;

• условия работы учитываются приближенно.

В ориентировочных расчетах часто используют значения интенсивности отказов, полученные в лабораторных условиях, вводя поправку на реальные условия эксплуатации в виде коэффициента К_λ(табл. 4). Поправки на условия эксплуатации косвенно учитывают многофакторность воздействий на объект при его эксплуатации. Более точные сведения о надежности можно получить при испытаниях, имитирующих воздействия всех основных факторов, но такие испытания требуют значительных затрат времени и материальных ресурсов. Поэтому такие испытания целесообразны лишь в случаях, когда требования к надежности объекта очень высоки, а отказ может привести к тяжелым последствиям и значительному ущербу.

Таблица 4

Значения поправки для разных условий эксплуатации

Условия эксплуатации	Кλ
Лабораторные и благоустроенные помещения	1
Стационарные наземные устройства	10
Защищенные отсеки морских и речных судов	17
Автоприцепы	25
Железнодорожные платформы	25-30
Высокогорные условия	80
Самолеты	120-150
Управляемые снаряды	300-350
Ракеты, спутники и космические корабли	900-1000

Приблизительные значения интенсивности отказов элементов различных систем приведены в справочниках. В табл. 5 приведены сведения по отказам некоторых элементов радиоэлектронной аппаратуры. С использованием этих значений проводят расчеты надежности известными методами.

Таблица 5

Интенсивности отказов элементов радиоэлектронной аппаратуры

№п/п	Наименование	Интенсивность отказов,10-6ч-1
		Минимум	Среднее	Максимум
1	Адаптеры	0,01	3,7	12,3
2	Антенны	0,20	1,18	3,52
3	Выключатели кнопочные (один цикл нагружения)	0,043	0,063	0,11
4	Головки записи и стирания	0,13	0,18	0.26
5	Датчики электронные	0,1	0,20	0,5
6	Диоды кремниевые	0,15	0,20	0,25
7	Дроссели	0,07	0,16	0,32
8	Коммутаторы и коннекторы (один цикл нагружения)	0,009	0,05	1,14
9	Кристаллы	0,03	0,28	1,10
10	Микровыключатели (один цикл нагружения)	0,09	0,25	0,50
11	Микросхемы	0,05	0,6	1,0
12	Соединения паяные	0,0001		1,05
13	Транзисторы германиевые	0,05	0,35	1,91
14	Умножители	0,82	1,20	6,01
15	Усилители магнитные	0,002	1,96	15,5

Одна из задач ориентировочного расчета надежности – уточнение ожидаемого закона распределения показателей надежности. Для этого или используют экспериментальные данные, или рекомендации, выработанные на основе опыта, накопленного по аналогичным устройствам с учетом вида и характера ожидаемых отказов. Внезапные отказы обычно описываются экспоненциальным законом распределения, постепенные, связанные с износом, – нормальным законом, усталостные – законом распределения Вейбулла. Условия эксплуатации и внешние воздействия увеличивают разброс значений показателей надежности. Для характеристики разброса применяют коэффициент вариации . При неблагоприятном сочетании определяющих параметров коэффициент вариации может достигать значений: 0,3 для нормального распределения и 0,7 для распределения Вейбулла.

Полный расчет надежностипри разработке объекта производится с учетом параметрических отказов, влияния всех элементов системы, уточненных условий работы. Исходными данными для расчета являются: структурная схема, показатели надежности основных и вспомогательных элементов, условия их работы и работы объекта в целом в течение всего периода эксплуатации. Полный расчет надежности проводится в следующей последовательности:

1. Выделяются основные и вспомогательные элементы объекта.

2. Определяются режимы их работы.

3. Определяются возможные изменения режимов работы основных элементов при отказах вспомогательных элементов.

4. Устанавливаются возможные пределы изменения внешних факторов при эксплуатации, их влияние на работоспособность элементов и системы в целом.

5. Определяются интенсивности внезапных отказов и рассчитываются вероятности безотказной работы элементов в условиях эксплуатации и реальных воздействий.

6. Определяются вероятности безотказной работы элементов по параметрическим отказам, вызванным как изменением характеристик самих элементов, так и изменением режимов и условий работы.

7. Определяется полная надежность элементов (по обоим видам отказов; по теореме умножения вероятностей).

8. С помощью структурных схем определяется надежность групп элементов, блоков и подсистем, а также надежность всей системы в целом.

Наряду с ожидаемыми значениями показателей надежности, рассчитываются их предельные значения.

Расчеты надежности при проектировании в дальнейшем уточняются по результатам эксплуатации объекта и контрольных испытаний опытных образцов.