Московский государственный технический

УНИВЕРСИТЕТ

ГРАЖДАНСКОЙ АВИАЦИИ

А.А. Ицкович, И.А. Файнбург

 

ОСНОВЫ ТЕОРИИ НАДЕЖНОСТИ

 

 

Пособие

по выполнению курсовой работы

«Оценка показателей надежности

авиационной техники»

 

 

для студентов

направления 162300

4 курса дневного обучения

 

Москва – 2014

ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНТСТВО ВОЗДУШНОГО ТРАНСПОРТА

ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ БЮДЖЕТНОЕ

ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО

ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ

МОСКОВСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ

УНИВЕРСИТЕТ ГРАЖДАНСКОЙ АВИАЦИИ

Кафедра технической эксплуатации ЛАиАД

А.А.Ицкович, И.А.Файнбург

ОСНОВЫ ТЕОРИИ НАДЕЖНОСТИ

 

 

Пособие

по выполнению курсовой работы

«Оценка показателей надежности

авиационной техники»

 

 

для студентов

направления 162300

дневного обучения

Москва 2014

ББК 052-021.1

И 96

Рецензент канд. техн. наук, доц. Найда В.А.

 

Ицкович А.А., Файнбург И.А.

Основы теории надежности. Пособие по выполнению курсовой работы «Оценка показателей надежности авиационной техники»: М.: МГТУ ГА, 2014.-50 с.

 

Данное пособие издается в соответствии с учебным планом для студентов направления 162300 дневного обучения.

Рассмотрено и одобрено на заседаниях кафедры 21.10.2014 г.

и методического совета 28.10.2014 г.

 

 

Общие положения

 

Выполнение курсовой работы (КР) является этапом изучения дисциплины «Основы теории надежности» и предусматривает решение задач по основным разделам дисциплины: модели надежности изделий, показатели надежности изделий, методы оценки показателей надежности по данным испытаний и эксплуатационных наблюдений; методы анализа надежности функциональных систем летательных аппаратов (ЛА).

Целью выполнения КР является овладение научными методами оценки и анализа надежности авиационной техники (АТ), систематизация и обобщение теоретических знаний, приобретенных при изучении материала по дисциплине «Основы теории надежности», получение навыков и умений применять теоретические знания к решению практических задач анализа надежности АТ. При выполнении КР автор несет ответственность за правильность расчетов и принятые решения.

Преподаватель на лекции дает рекомендации по выполнению КР студентом, уточняет объем и глубину проработки отдельных заданий, проводит консультации.

При оформлении КР необходимо соблюдать определенные требования. Изложение материалов КР должно быть конкретным и четким. Заимствованные цитаты, таблицы и другие материалы должны иметь ссылку на источник. В тексте необходимо соблюдать единую техническую терминологию, принятую в учебных пособиях и стандартах.

Оформление материала, изложенного в КР, производится в соответствии с ГОСТ 2.105-95. ЕСКД. Общие требования к текстовым документам,

ГОСТ 2.106-96. ЕСКД. Текстовые документы.

Титульный лист КР должен быть выполнен по форме Приложения 6. За ним следует «Содержание», на котором выполняется основная надпись.

Текст пояснительной записки должен быть написан разборчиво на одной стороне листа формата А4 (297х210 мм). Числовые значения в формулах объясняются. Окончательный результат приводится с указанием размерности. Таблицы, помещенные в тексте должны иметь номера и названия. При приведении результатов расчетов в табличной (графической) форме даются примеры расчетов с подстановкой исходных данных в расчетные формулы. Графики, схемы, рисунки следует выполнять на листах миллиметровой бумаги формата А4. Рисунки должны иметь номера и подрисуночные подписи. На графиках указывать масштаб и размерность изображаемых величин. На все таблицы и рисунки в тексте должны быть ссылки.

В тексте необходимо выделить заголовки отдельных частей КР, их разделов и подразделов в соответствии с «Содержанием». Выводы должны приводиться по разделам (задачам) и по КР в целом. В конце пояснительной записки приводится литература, используемая при выполнении КР.

СТРУКТУРА КУРСОВОЙ РАБОТЫ

При выполнении КР необходимо решить следующие задачи:

1). Анализ данных эксплуатационных наблюдений за отказами изделий системы кондиционирования воздуха (СКВ) парка ЛА.

2). Статистический анализ показателей безотказности невосстанавливаемых изделий ЛА параметрическим методом.

3). Статистический анализ показателей безотказности невосстанавливаемых изделий ЛА непараметрическим методом.

4). Статистический анализ показателей безотказности восстанавливаемых изделий ЛА.

5). Расчет показателей безотказности функциональной системы (ФС) ЛА.

Пояснительная записка КР должна включать:

1) Титульный лист;

2) Техническое задание (№ варианта задания, наименование ФС ЛА, принципиальная схема ФС ЛА, формулировка задач, исходные данные, ограничения и допущения);

3) Основную часть, включающую решение поставленных задач: краткое описание устройства и принципа работы ФС ЛА, применяемые термины и определения, последовательное изложение материалов по решению задач согласно техническому заданию, а именно: расчеты, построенные графики, пояснения к ним, выводы. При приведении результатов расчетов в табличной (графической) форме даются примеры расчетов с подстановкой исходных данных в расчетные формулы;

4) Выводы по результатам решения задач выполненной работы и в целом по КР;

5) Список использованной литературы.

 

ТЕХНИЧЕСКОЕ ЗАДАНИЕ

В качестве объектов в задачах анализа безотказности изделий функциональной системы ЛА выбираются по № варианта задания типовые изделия систем кондиционирования воздуха (СКВ) самолетов Ил-62, Ту-154, Як-40: заслонки, воздухо-воздушные радиаторы, турбохолодильники, обратные клапаны, регуляторы избыточного давления, фильтры, регуляторы подачи воздуха.

Исходные данные для выполнения КР приведены в приложениях 1, 2. Выбор варианта задания производится согласно шифру зачетной книжки по сумме двух последних цифр (табл. П.1.1 приложения 1). Например, для шифра М73576, вариант 13 (7+6).

Исходными данными по вариантам заданий (приложение 1):

для решения задач 1-4 являются результаты эксплуатационных наблюдений за отказами изделий СКВ: наработки до отказа (табл. П.2.1-2.6 приложения 2) и наработки до цензурирования (табл. П.2.7 приложения 2.1);

для решения задачи 5 используются принципиальные схемы СКВ (приложение 2.2).

Задание состоит из следующих задач.

1). Анализ данных эксплуатационных наблюдений за отказами изделий СКВ парка ЛА.

2). Статистический анализ показателей безотказности невосстанавливаемых изделий ЛА параметрическим методом.

3). Статистический анализ показателей безотказности невосстанавливаемых изделий ЛА непараметрическим методом.

4). Статистический анализ показателей безотказности восстанавливаемых изделий ЛА.

5). Расчет показателей безотказности функциональной системы ЛА.

При решении каждой задачи должны быть выполнены следующие операции.

Задача № 1. Анализ данных эксплуатационных наблюдений за отказами изделий СКВ парка ЛА.

1.1). Определение вида случайных величин наработки изделий (реализаций): наработки до отказа («полные реализации») и наработки до цензурирования («неполные реализации»).

1.2). Определение понятий: однократно цензурированные и многократно цензурированные выборки.

1.3). Построение ранжированных временных диаграмм (аналогов вариационных рядов) наработок до отказа и наработок до цензурирования .

1.4). Выбор размаха и числа интервалов временных диаграмм.

Задача № 2. Статистический анализ показателей безотказности невосстанавливаемых изделий ЛА параметрическим методом.

2.1). Классификация и выбор методов оценки показателей безотказности изделий.

2.2). Оценка показателей безотказности параметрическим методом для однократно цензурированной выборки.

а) оценка и построение гистограмм статистической плотности распределения и статистической интенсивности отказов ;

б) формирование гипотезы о законе распределения для однократно цензурированной выборки;

в) оценка параметров распределений для однократно цензурированной выборки: экспоненциального (экспоненциального); и (Вейбулла); и (нормального);

г) проверка гипотезы о законе распределения для однократно цензурированной выборки по критерию Пирсона ;

д) оценка показателей безотказности для принятого закона распределения наработки до отказа.

Задача № 3. Статистический анализ показателей безотказности невосстанавливаемых изделий ЛА непараметрическим методом.

3.1). Оценка показателей безотказности по полным данным.

а) определить число невосстанавливаемых изделий N и число отказавших изделий n. Найти доверительные границы для вероятности безотказной работы и при двухсторонней доверительной вероятности α=0,95;

б) обосновать необходимость определения доверительного интервала (нижнюю и верхнюю границы) для доверительной вероятности α.

3.2). Оценка показателей безотказности по многократно цензурованным выборкам: , , .

а) определить точечные оценки вероятности безотказной работы за период наработок до профилактики в пределах выборки ;

б) вычислить гамма-процентную наработку Tγ при γ=85%.

Задача № 4. Статистический анализ показателей безотказности восстанавливаемых изделий ЛА.

4.1). Построение временной диаграммы однотипных восстанавливаемых изделий: , где — число самолетов, — число изделий на самолете, выбор числа интервалов и разбивка временной диаграммы на интервалы.

4.2). Статистическая оценка параметра потока отказов ω(t), построение гистограммы, выравнивание методом наименьших квадратов и определение вероятности безотказной работы восстанавливаемых изделий за интервал наработки до -й формы периодического технического обслуживания ЛА , .

Задача № 5. Расчет показателей безотказности ФС ЛА.

5.1). Анализ функциональной системы.

а) по описанию и принципиальной схеме ФС изучение принципа построения системы, рабочих функций изделий и взаимосвязи между ними;

б) определение условий обеспечения работоспособности системы с учетом состояния ее элементов;

в) определение вероятностей безотказной работы изделий.

5.2). Расчет показателей надежности ФС методом структурных схем.

а) построение структурной схемы ФС для расчета показателей надежности на основе условий безотказной работы системы;

б) составление выражения для расчета вероятности безотказной работы ФС;

в) расчет вероятности безотказной работы ФС по значениям вероятностей безотказной работы изделий.

5.3). Расчет показателей надежности ФС методом логических схем.

а) составление алгебраического уравнения событий безотказной работы ФС;

б) построение логической схемы ФС для расчета показателей надежности на основе условий безотказной работы системы;

в) составление выражения для расчета вероятности безотказной работы ФС;

г) расчет вероятности безотказной работы ФС по известным значениям вероятностей безотказной работы изделий;

д) анализ надежности ФС на соответствие требованиям по уровню надежности при эксплуатации.

 

Таблица 4.3

ПРИЛОЖЕНИЕ 1

Таблица П.1.1

Варианты заданий

№ варианта	Тип самолета	Длительность беспосадочного полета, ч	ФС	Наименование изделия	Тип изделия
	Ил-62	4,0	СКВ	Турбохолодильник	2280T
	Ил-62	4,0	СКВ	Заслонка	2574T
	Ил-62	4,0	СКВ	Обратный клапан	2269T
	Ил-62	4,0	СКВ	Воздухо-воздушный радиатор	2217T
	Ил-62	4,0	СКВ	Регулятор избыточного давления	2940T
	Ту-154	2,5	СКВ	Обратный клапан
	Ту-154	2,5	СКВ	Обратный клапан
	Ту-154	2,5	СКВ	Заслонка регулирующая
	Ту-154	2,5	СКВ	Воздухо-воздушный радиатор	4487T
	Ту-154	2,5	СКВ	Фильтр-отстойник	5701T
	Ту-154	2,5	СКВ	Регулятор избыточного давления
	Ту-154	2,5	СКВ	Заслонка
	Як-40	1,3	СКВ	Обратный клапан
	Як-40	1,3	СКВ	Заслонка	4064AT
	Як-40	1,3	СКВ	Регулятор избыточного давления	4608T
	Як-40	1,3	СКВ	Турбохолодильник	4629T
	Як-40	1,3	СКВ	Обратный клапан	4488T
	Як-40	1,3	СКВ	Регулятор подачи воздуха	1408T

 

 

 

ПРИЛОЖЕНИЕ 2

Исходные данные для выполнения задания

Приложение 2.1

Таблица П.2.1

Статистические данные наработок до отказа заслонок СКВ

Тип самолета	Объем парка	Наименование изделия	Наработка до отказа, ч
Ил-62		Заслонка 2574Т	920; 970; 1010; 1080; 1095; 1120; 1140; 1300; 1350; 1380; 1700; 1950; 2150; 2300; 2500; 2600
Ту-154		Заслонка 5670	840; 845; 970; 1110; 1230; 1280; 1350; 1600; 1720; 1790; 1900; 2100; 2250; 2400; 2500
Заслонка 3161	560; 580; 610; 730; 870; 925; 1010; 1050; 1100; 1340; 1420; 1560; 2100; 2150; 2500
Як-40		Заслонка 4064АТ	725; 780; 840; 890; 910; 915; 945; 980; 1025; 1038; 1200; 1310; 1820; 1950; 2400

 

Таблица П.2.2

Таблица П.2.3

Таблица П.2.6

Приложение 2.2

Принципиальные схемы СКВ

Самолетов Ил-62, Ту-154, Як-40

Таблица П.2.8

ПРИЛОЖЕНИЕ 3

ПРИЛОЖЕНИЕ 4

Примеры оценок показателей безотказности изделий

Непараметрическим методом

Пример П.4.1. При испытании N=100 невосстанавливаемых изделий получено n = 10 отказов. Найти доверительные границы для вероятности безотказной работы P при α=0,95, где α - доверительная вероятность.

По табл. П.5.5, П.5.6 приложения 4 для n=10 и n/N=0,l находим R1=l,81, R2=0,61.

По уравнениям (4.13) находим

Для вероятности безотказной работы

P= 1-0,1=0,9,

P_н=l-q_в =1-0,164 = 0,836,

P_в = 1- q_н = 1 -0,055 = 0,945.

Пример П.4.2. При испытании N = 100 невосстанавливаемых изделий не получено ни одного отказа. Найти доверительные границы для вероятности безотказной работы при α =0,90. По табл. П.5.4 приложения 5 для доверительной вероятности α = 0,95, n = 0, N = 100

находим Ro = 2,28. По уравнению (4.12) для вероятности отказа получим q_н = 0;

q_в = R₀/N = 2,28/100 = 0,0228.

Рис. П. 4.4. Алгоритм анализа надежности СКВ самолета и ее изделий

на соответствие требованиям надежности при эксплуатации

 

 

ПРИЛОЖЕНИЕ 5

Таблица П. 5.3

ПРИЛОЖЕНИЕ 6

ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНТСТВО ВОЗДУШНОГО ТРАНСПОРТА

ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ БЮДЖЕТНОЕ

ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО

ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ

УНИВЕРСИТЕТ ГРАЖДАНСКОЙ АВИАЦИИ

Руководитель курсовой

работы с оценкой ____________________

________________________

(степень, звание, Ф. И. О.

_____________________________

(подпись, дата) (подпись)(Ф. И. О.)

 

КУРСОВАЯ РАБОТА

«Оценка показателей надежности

Авиационной техники»

 

ПО ДИСЦИПЛИНЕ

«ОСНОВЫ ТЕОРИИ НАДЕЖНОСТИ»

Шифр студента: Курсовую работу

вариант №______выполнил

 

студент

(Ф. И. О.)

группа

_____________ __________

( подпись) (дата)

 

Москва – 20____ г.

ЛИТЕРАТУРА

1. Ицкович А.А., Файнбург И.А. Основы теории надежности. Ч.1. Учебное пособие. – М.: МГТУ ГА, 2013.

2. Ицкович А.А. Надежность летательных аппаратов и авиадвигателей. Ч.2. Учебное пособие. – М.: МГТУ ГА, 1995.

3. Смирнов Н.Н., Ицкович А.А. и др. Надежность и эксплуатационная технологичность ЛА. – М.: МИИГА, 1989.

4.

 

СОДЕРЖАНИЕ

1. Общие положения……………………………………………………….
2.Структура курсовой работы…………………………………………..
3.Техническое задание……………………………………………………....
4. Методические указания по решению задач ……………………………..
Приложения: Приложение 1. Варианты заданий …………………………………………
Приложение 2. Исходные данные для выполнения задания ……………..
Приложение 3. Оценка показателей безотказности изделий параметрическим методом ………………………………………………….
Приложение 4. Примеры оценок показателей безотказности изделий непараметрическим методом ……………………………………………….
Приложение 5. Таблицы характеристик распределения случайных величин………………………………………………………………………..
Приложение 6. Титульный лист курсовой работы ……………………
Список литературы…………………………………………………………..

 

УНИВЕРСИТЕТ

ГРАЖДАНСКОЙ АВИАЦИИ

А.А. Ицкович, И.А. Файнбург

 

ОСНОВЫ ТЕОРИИ НАДЕЖНОСТИ

 

 

Пособие

по выполнению курсовой работы

«Оценка показателей надежности

авиационной техники»

 

 

для студентов

направления 162300

4 курса дневного обучения

 

Москва – 2014

ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНТСТВО ВОЗДУШНОГО ТРАНСПОРТА

ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ БЮДЖЕТНОЕ

ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО

ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ

МОСКОВСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ

УНИВЕРСИТЕТ ГРАЖДАНСКОЙ АВИАЦИИ