Определение показателей безотказности ФС (подсистемы)

 

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, t_Ф1, t_Ф2, t_Ф3) 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 в построенной схеме), и изделия, отказы которых влияют на безопасность полетов (последовательное соединение в схеме).

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

Расположение элемента в структурной схеме		Выражение для вероятности безотказной работы	Примечание
Вид соединения	Графическое изображение
Последо-вательное     Парал-лельное	1          2...      m		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 следующих агрегатов и комплектующих изделий (АиКИ):

№	Наименование АиКИ	Обозначение в схеме
1	Топливный бак	Б1, Б2 (Л, П), Б3 (Л, П), Б4
2	Насос подкачки ЭЦН-325	НП8 – НП11
3	Перекрывной клапан	ПК
4	Центробежный насос	ДЦН
5	Насос регулятор	HP
6	Порционер	П
7	Фильтр	Ф
8	Трубопроводы	Тр
9	Насос перекачки ЭЦН-323	НП1 – НП7, НП12 – НП16
10	Расходомер	Р

 

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

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 могут 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: P_I=P_{Б ЗЛ}[1-(1-P_НП1 ·P_ОК1)·(1-P_НП2 ·P_ОК2)·(1-P_НП3 ·P_ОК3)]

2)   для блока II: P_I=P_Б2л[1-(1-P_НП4 ·P_ОК4)·(1-P_НП5 ·P_ОК5)]

3)   для блока III:P_III=P_Б4[1-(1-P_НП6 ·P_ОК6)·(1-P_НП7 ·P_ОК7)]

4)   для блока IV:P_IV=P_Б2п[1-(1-P_НП12 ·P_ОК12)·(1-P_НП13 ·P_ОК13)]

5)   для блока V:P_V=P_Б3п[1-(1-P_НП14 ·P_ОК14)·(1-P_НП15 ·P_ОК15)·(1-P_НП16 ·P_ОК16)]

6)   для блока VI:P_VI=P_П ·P_Б1

7)   для блока VII:P_VII=1-(1-P_НП8 ·P_ОК8)·(1-P_НП9 ·P_ОК9)·(1-P_НП10 ·P_ОК10)·(1-P_НП11 ·P_ОК11)

8)   для блока VIII:P_VIII=Рпк·Рр·Рдцн·Рф·Рнр·Ртр

 

В блоке VIII условно представлены все три двигателя

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:

 

P_ФС=[1-(1-P_I)·(1-P_II)·(1-P_III)·(1-P_IV)·(1-P_V)]·P_VI ·P_VII ·P_VIII

 

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, t_Ф1, t_Ф2, t_Ф3.

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

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.

Таблица 3.2 Результаты определения показателей безотказности отдельных изделий, блоков и ФС в целом

Объект			Вероятность безотказной работы объекта для соответствующей наработки				Влияние отказа изделия на безопасность полёта.
Наименование		Обозначение на схеме	` t Б.П	tФ1	t Ф2	tФ3	да	нет
АиКИ	Топл. бак	Б1
	Насос подк.	НП
	…	…
Блоки		I
		II
		…
Функционал. система		ФС