zaharov

В качестве примера рассмотрим основную систему из четырѐх последовательно соединѐнных элементов (n = 4) с вероятностью безотказной

работы каждого P t 0,8.

1

Вероятность безотказной работы системы без резервирования по

(5.22)

P t P4 t 0,84 0, 41.

осн i

Для резервированной системы с нагруженным резервом в виде такой же системы при двух резервных цепях (m – 1 = 2) по (5.35)

В случае ненагруженного резерва по (5.37) с учѐтом (5.32)

Вероятность безотказной работы системы с раздельным нагруженным резервированием по (5.37)

Этот пример наглядно показывает, что раздельное резервирование гораздо эффективнее, чем общее, а ненагруженный резерв эффективнее нагруженного.

Последовательно-параллельное соединение элементов.

Смешанное резервирование. Большинство реальных изделий состоит из элементов, соединенных в смысле надежности последовательно, при этом некоторые элементы прорезервированы. Резервирование в этом случае обычно применяется для повышения надежности элементов, имеющих низкую надежность относительно других элементов

Рис. 5.14. Схема управления стабилизатором самолета:

1 – ручка управления стабилизатором, установленная в кабине летчика; 2 – система жестких тяг проводки от ручки до стабилизатора; 3 – узел герметизации вывода тяг управления из кабины самолета; 4 –пру- жинный загрузочный механизм, создающий на ручке управления усилия, пропорциональные углу ее отклонения; 5 – механизм триммерного эффекта, обеспечивающий удержание ручки в требуемом положении; 6 – автоматический регулятор управления (АРУ), изменяющий передаточное отношение от ручки управления к стабилизатору при изменении скорости и высоты полета; 7 – блок управления АРУ, в который подается сигнал, пропорциональный полному напору набегающего потока воздуха; 8 – система качалок, обеспечивающая подвижную подвеску тяг проводки; 9 – электрический датчик системы аварийного привода стабилизатора; 10 – гидроусилитель (бустер); 11 – коленчатая качалка проводки; 12 – аварийный привод стабилизатора (реверсивный электродвигатель с редуктором); 13 – управляемый стабилизатор; 14 –насос высокого давления бустерной системы; 15 – трубопроводы и арматура бустерной гидросистемы; 16 – трубопроводы и арматура основной гидросистемы; 17 – насос высокого давления основной гидросистемы

самолета; 18 – электропроводка управления АПС

(принцип равнонадежности), однако часто приходится также резервировать те элементы, которые дешевле, или там, где это технически проще реализуется, чтобы добиться требуемой надежности изделия в целом.

При расчете надежности таких изделий сначала по уравнению

N

Pизд t 1 Qизд t 1 Q' эл i t рассчитывают вероятность безот-

i 1

казной работы блока параллельно соединенных элементов, а затем по

N

уравнению Pизд t P' эл1 t P' эл 2 t P' эл 3 t ...P' эл i t P' эл i t опре-

i 1

деляют вероятность безотказной работы всего изделия.

Для примера рассмотрим методику составления структурной схемы и расчета надежности системы управления стабилизатором самолета, принципиальная схема которой представлена на рис. 5.14.

Все элементы основной системы управления (1–8, 10, 11, 13–15) соединены последовательно, т.е. отказ любого из них приведет к отказу всей системы.

Структурная схема для расчета надежности основной системы управления представлена на рис. 5.15. Для повышения надежности этой системы она имеет резервирование. В случае падения давления в гидросистеме гидроусилителей ниже допустимого значения срабатывает клапан-реле и бустер 10 системы управления стабилизатором автоматически подключается к основной гидросистеме, предотвращая отказ. Резервные элементы 16 и 17 основной гидросистемы подключены параллельно элементам 14 и 15.

Рис. 5.15. Структурная схема надежности системы управления стабилизатором самолета I...VI – расчетные блоки системы (остальные обозначения см. на рис. 5.14)

Для дальнейшего повышения надежности системы управления стабилизатором и сохранения ее работоспособности при полном отказе гидроусилителя автоматически включается аварийная система привода стабилизатора (АПС). Она состоит из электрического датчика 9, электропроводки 18 и реверсивного электродвигателя 12 с несамотормозящимся редуктором. Замыкание требуемых контактов в датчике 9 зависит от направления движения ручки управления 1. Это движение передается к датчику 9 посредством элементов 1–3, 4, 6, 8. Отказ любого из этих элементов приводит к отказу и основной и резервной цепей.

Расчет надежности системы проведем в предположении экспоненциального закона распределения наработки до отказа. Примерные значения интенсивностей отказов всех элементов приведены в табл. 5.5. Эти данные получают на основании обработки материалов эксплуатации и испытаний.

Т а б л и ц а 5.5

Интенсивность отказов элементов гидросистем

За показатель надежности примем вероятность безотказной работы системы управления в течение времени полета t = 2 ч. Расчет проведем при условии, что к началу полета система полностью исправна (проверены и восстановлены все резервные цепи).

Для последовательного соединения элементов используем форму-

i 1

N

1 Q' эл i t .

i 1

Для блока I (см. рис. 5.15):

I 14 15 5 10 3 5 10 3 1 10 2 ч–1;

PI t e It e 10 2 2 1 0,02 0,98 .

Для блока II:

II 16 17 5 10 3 15 10 3 20 10 2 ч–1;

PII t e IIt e 2010 2 2 0,67 .

Для блока III:

PIII t 1 1 PI 1 PII 1 1 0,98 1 0,67 0,9934 .

Для блока IV:

Для блока VI:

PVI t 1 1 PIV 1 PV 1 1 0,9946 1 0,997 0,99998 .

Интенсивность отказов всех последовательно включенных элементов системы (за исключением блока II)

1 2 3 4 5 6 7 8 11 13

0,5 0,52 0,5 0, 4 2, 4 2,6 0,6 0, 48 2,3 2,7 10 4 13 10 4.

Вероятность безотказной работы системы управления за 2 ч полета при условии полной ее исправности к началу полета

Pс.у.I t e It PVI e 0,0013 2 0,9999838 0,9974 0,99998 0,99738 .

Для предварительных расчѐтов рекомендуется использовать следующие среднестатистические показатели надѐжности (интенсивность

отказов, 10 6 ) агрегатов и элементов гидравлических систем летательных аппаратов.

Интенсивность отказов элементов зависит от условий их применения (температуры, механических воздействий, влажности и др.). В справочниках по надежности элементов приводятся коэффициенты, учитывающие влияние внешних воздействующих факторов, которые следует использовать при расчетах.

КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ

1.Как определяется оптимальная надежность изделий?

2.Напишите общее уравнение надежности гидропривода.

3.Какие отказы относятся к конструктивным, производственным

иэксплуатационным?

4.Напишите уравнение вероятности безотказной работы гидроаг-

регата.

5.Зачем строят диаграммы Парето?

6.Перечислите факторы, влияющие на надежность агрегатов гидросистем.

7.Что такое интенсивность отказов?

8.Назовите основные показатели долговечности.

9.Что такое резервирование?

10.Какая разница между общим и раздельным резервированием?

11.Перечислите основные виды резервирования.

12.Как определяется вероятность безотказной работы изделия?

13.От каких условий зависит интенсивность отказов элементов гидропривода.

СОВЕРШЕНСТВОВАНИЕ

АВИАЦИОННОГО 6 ГИДРАВЛИЧЕСКОГО

ОБОРУДОВАНИЯ И ГИДРОПРИВОДОВ САМОЛЕТОВ

Совершенствование гидроприводов и гидравлического оборудования самолѐтов необходимо связывать с прогнозом развития авиации. Современные знания и методология прогнозирования не позволяют дать достоверную картину того, что может реализоваться через очень продолжительный период, например через 50 лет. Это связано с возможностью открытия новых физических явлений и разработкой на их основе принципиально новых материалов, систем, принципов проектирования. С другой стороны, облик авиации 2010-х годов достаточно полно определяется существующим парком ЛА, НИР и ОКР, разработанными проектами. В настоящее время конкурентная борьба за рынки сбыта авиационной техники стимулирует еѐ постоянное совершенствование на основе научно-технического прогресса. Это относится и к гидроприводу ЛА.

В состав современных ЛА, кроме гидравлических систем, входят электромеханические и газовые системы. В последние годы появились работы, в которых показано, что внедрение полупроводниковых коммутаторов и микропроцессоров управления позволяет создать электромеханические приводы, способные конкурировать с гидравличе-

скими. Для сравнения развития и совершенствования гидравлических систем с электромеханическими и газовыми целесообразно привести их количественные и качественные характеристики (табл. 6.1) и дать их анализ.

Т а б л и ц а 6.1

Сравнение различных энергосистем ЛА по основным определяющим параметрам

Параметр или свойство (качество) сравнения по системам