книги / Эксплуатация авиационного радиоэлектронного оборудования

Элементы РЭС, в которых проявляются деградационные процессы, могут быть с точки зрения механизма воздействия последних разделены на две катего­ рии.

Первая категория включает те элементы и устройства, в которых про­ цесс функционального использования не требует расходования вещества, т. е. в течение всей стадии эксплуатации износовые деградационные процес­ сы на проявляются или почти не проявляются. К этим элементам относятся диоды, транзисторы, интегральные микросхемы, резисторы, часть конденса­ торов. Вторая категория содержит элементы, функциональное использова­ ние которых связано с «расходованием» вещества (их перераспределением). Это электровакуумные приборы, лампы большой мощности, электронно-луче­ вые трубки, электромеханические приборы, электрические машины. Тенден­ ция развития и совершенствования РЭС — это реализация аппаратуры на элементах первой категории. Но элементы второй категории должны оста­ ваться в центре внимания при эксплуатации, так как составляют значитель­ ную часть эксплуатируемых устройств.

В процессе эксплуатации именно на этой стадии жизненного цикла (ЖЦ) деградационные процессы приводят к дефектам. В результате совокупный параметр, характеризуемый вектором Пф (/), меняется во времени: Пф (/) ~ =var. Состояние системы при этом также меняется S(/) = vаг. Если параметр

всех параметров, характеризующих способность выполнять заданные функ

нием деградационных процессов.

В неработоспособном состоянии система не может использоваться по функ­ циональному назначению. Следовательно, ее работоспособность должна быть восстановлена. Однако для современных сложных систем процесс восстанов­ ления отказавшего изделия обходится, как правило, очень дорого, так что современное РЭО лучше всего не доводить до отказа, принимая превентив­ ные профилактические меры по поддержанию работоспособности системы пу­ тем проведения операций по ТО.

Деградационные процессы, действующие на систему, переводят РЭУ в состояние, в котором оно как изделие техники испытывает потребность в тех­ ническом обслуживании.

Процесс технического обслуживания с физической точки зрения является процессом парирования результатов воздействий процесса деградации и изно­ са. При техническом обслуживании РЭУ также меняет свои состояния под воздействием управляющих восстанавливающих процессов, среди которых важную роль играет процесс определения технического состояния РЭУ (техни­ ческого диагностирования).

В результате система переходит в предотказное состояние Sn 0 (0- Техниче­ ское обслуживание возвращает РЭС в работоспособное (исправное) состояние

Ут.о (0 fcSn.o (0 Sp (/). Степень воздействия Ут>0 (/) должна быть про­ порциональна степени деградации:

y T.o (0 = M SP ( 0 - s n.o(/)].

Полупроводниковые интегральные микросхемы имеют интенсивность от­ казов менее 10-7 ч-1 , причем каждая такая схема может представлять сотни дискретных элементов. Малые габаритные размеры микросхем позволяют ши­ роко применять дублирование и многократное резервирование. При совер­ шенствовании конструкции интегральных схем их безотказность по сравне­ нию со схемами на дискретных элементах может быть увеличена более чем в

Интенсивность отказов паек составляет 10-7 ч-1 . При этом основные причины отказов — обрыв в месте соединения или возникновение прерывис­ того отказа. Эти отказы возникают внезапно и носят технологический харак­ тер: плохая зачистка, некачественное лужение или плохой прогрев. Они ха­ рактерны для РЭО, подверженного ударно-вибрационным нагрузкам, т. е. в первую очередь для авиационного РЭО.

7.3. ПАРАМЕТРЫ НАДЕЖНОСТИ

Надежность — комплексная характеристика, определяемая четырьмя составляющими: безотказностью, долговечностью, сохраняемостью и ремон­ топригодностью. Каждая из этих составляющих, в свою очередь, описывает­ ся набором параметров, числовые значения которых зависят от структуры РЭО, его функционального назначения, цикличности работы и стратегии ТО.

Показатели надежности позволяют получить количественные значения вероятностей пребывания РЭО в том или ином состоянии. Расчет показателей надежности ориентирует ИТС на возможность получения количественных оценок безотказности, долговечности, сохраняемости с целью проведения сопоставительного анализа расчетных и статистических данных.

Показатели надежности невосстанавливаемых элементов РЭО следую­

щие.

Вероятность безотказной работы за время / — И (/) = Р (Т > /) — вероятность того, что время безотказной работы Т будет больше заданного. Величина Т является случайной. Любой из элементов аппаратуры может от­ казать в любое время. Альтернативой величине Н (t) является вероятность отказа за время t — Q О) = 1 — Р (t) = Р (Т < /). Статистические значе­ ния Q (/) оцениваются отношением Q*(t) = п (/)/л0, где п (/) —число экземп­ ляров, отказавших к моменту времени /, а п0 — число экземпляров элемен­ тов, исправных к этому моменту.

отношением /* (/) = An/n0At, где п (t + At) — число элементов, отказав­ ших к моменту времени t + At; An = п (t + At) — n (t).

Интенсивность отказов k (t) = f (/)/H (t) представляет условную плот­ ность распределения вероятности времени безотказной работы в момент / при условии, что до этого отказ не наступил.

Средняя наработка до отказа, являющаяся наиболее распространенным показателем безотказности и долговечности невосстанавливаемой системы,

оо

В случае экспоненциального закона Т0 = —- и P(t) = exp {— tlT 0). Стати-

Л

стически средняя наработка до отказа однотипных элементов РЭО

где ti — время наработки до отказа *-го элемента.

Технический ресурс (или срок службы) —показатель долговечности невосстанавливаемых элементов. Он подразделяется на три вида: назначенный — суммарная наработка изделия, по достижении которой эксплуатация долж­ на быть прекращена; средний —математические ожидания ресурса гамма-про­ центный — наработка, в течение которой изделие не достигнет предельного состояния с заданной вероятностью у процентов.

Показатели сохраняемости невосстанавливаемых элементов — вероят­ ность безотказного хранения в течение заданного времени /хр, интенсивностьотказов при хранении Д.хр и срок сохраняемости Тхр. Они характеризуют в. первую очередь надежность ЗИП РЭО, находящегося в эксплуатации, по­ этому являются весьма важными.

Беспрофилактическое хранение — вид хранения, когда одновременно снимается п0 элементов (расчетный гипотетический случай, для которого,

Т*р - л/хр/г, где /хр —время хранения; г — число отказавших элементов за это время). Если в процессе хранения элементы периодически проверяются, то

где Tj — число отказавших элементов из общего числа п0 за время между двумя проверками; m — число циклов проверок при хранении.

Восстанавливаемые радиотехнические устройства — это устройства несложные схемотехнически и работоспособные. В неработоспособном состоя­ нии хотя бы один параметр выходит за пределы установленного допуска.

Показатели надежности восстанавливаемых радиотехнических устройств^ следующие.

Параметр потока отказа А (/) и наработка на отказ Гср — показатели безотказности. В случае, когда потоки отказов являются простейшими, Л (/)=

— k (t) = const, т. е. параметр потока отказов группы восстанавливаемых уст­ ройств равен интенсивности отказов соответствующих невосстанавливаемых устройств.

Наработка на отказ для одного экземпляра РЭО

Если имеются данные по отказам л0 однотипных устройств, то

ние параметра потока отказов восстанавливаемых устройств

Игл Х (О = Я = 1 /Г 0. t-*■ао

Долговечность восстанавливаемой аппаратуры — свойство сохранять работоспособность до определенного состояния при определенной системе ТОиР. Показателями долговечности восстанавливаемых изделий являются ресурсы: гамма-процентный, средний, назначенный, средний между ремонта­ ми, средний до списания, обусловленный наступлением предельного состоя­ ния.

При замене показателя «ресурс» показателем «срок службы» наработка изделия заменяется понятием «календарная продолжительность эксплуата­ ции». Показатели долговечности для восстанавливаемой аппаратуры чис­ ленно превосходят показатели долговечности невосстанавливаемых устройств. В отличие от показателей безотказности показатели долговечности обычно назначаются в технической документации с учетом опыта эксплуатации, эко­ номических и моральных факторов (моральное старение, моральный износ).

Сохраняемость РЭО, определяемая теми же формулами и показателями, что и сохраняемость невосстанавливаемых объектов. К сроку сохраняемости предъявляются определенные требования по условиям хранения (отаплива­ емые помещения, наличие комплекта ЗИП и др.).

Ремонтопригодность — показатель восстанавливаемых объектов ТО. В оценке работы РЭО в заданной системе эксплуатации ремонтопригодность оказывается емким понятием. Оценка ремонтопригодности тесно связана не только с самим изделием РЭО как объектом ТО, но и с системой ТО и Р и со­ ставляющими этой системы. Для одних средств ТО и Р аппаратура может оказаться ремонтопригодной, а для других нет. Для одних условий степень ремонтопригодности РЭО может оказаться высокой, для других — недоста­ точной.

Временные затраты на восстановление и ТО — основной показатель ре­ монтопригодности, поскольку на поддержание или восстановление работо­ способности и исправности расходуется то или иное время обслуживающего персонала. Для оценки ремонтопригодности следует пользоваться такими по­ казателями, как время выполнения операций по восстановлению /в, вероят­

По статистическим данным,

\i; = AnBHn0B— n B (/)] Д/.

Вероятность восстановления связана с интенсивностью формулой

Рв (0 = 1—ехр

Если поток моментов завершения операций простейший, то

^в (0 — 1—ехр {—рв (0 dt)

Экспериментальные данные показывают, что экспоненциальный закон восстановления при ТО РЭО наблюдается редко. В большинстве случаев име­ ет место так называемый нулевой цикл ТО, по времени занимающий интер­ вал /т 1п, причем PB(tmin) — 0. Поэтому для учета этого обстоятельства следует использовать выражение

0 при / < /mi„;

Р в

1—exp ( —рв (/ —fmm)} при < > /min-

Среднее время восстановления

Т

Т в = $ [ 1 - Р * (Т )]Л .

О

Если поток рассматривать как простейший, то Тв = 1/JJ,b.

По статистическим данным, среднее время восстановлений однотипных экземпляров аппаратуры

",

Т в— 2 «= 1

параметр потока восстановлений Цв = Алв/(л 0в АО-

Помимо временных показателей продолжительности, восстановление РЭО связано с работой обслуживающего персонала и стоимостными затратами на проведение ТО и Р.

Затраты на восстановление характеризуются такими показателями: средняя суммарная трудоемкость ТО и математическое ожидание сум­ марных трудозатрат на проведение ТО за определенный период эксплуата­

ции №т.0; средняя суммарная стоимость ТО — математическое ожидание суммар­

ных затрат на проведение ТО за определенный период эксплуатации СТв0; средняя суммарная оперативная трудоемкость ТО — часть средней сум­ марной трудоемкости ТО, определяемая конструкцией и техническим состо­

янием объекта, 1Г'т о ; средняя суммарная оперативная стоимость ТО — то же, что и трудоем­

кость, Ст>0.

Функциональная избыточность РЭО присуща сложным радиотехниче­ ским системам. В изделиях РЭО имеются резервные комплекты (полукомплекты) «Курс МП-70», два комплекта АРК-15М, блоки (приемопередатчики ГР-2 и индикаторы ГР-4) РЛС «Гроза» и т. д. Вследствие избыточности появ­ ление отказов определенных элементов, узлов и блоков может не приводить к отказу системы данного функционального назначения. Тем не менее отказ даже не используемого по назначению резервного комплекта или блока (не говоря об используемых) требует проведения диагностических и восстанови­ тельных работ. Следовательно, такие показатели системы, как долговечность, сохраняемость, ремонтопригодность, определяются соответствующими пока­ зателями устройств, входящих в систему. В системе РЭО за счет комплексирования, резервирования и избыточности можно увеличить вероятность безот­ казной работы и наработку до отказа всей системы.

Виды резервирования:

общее, при котором дублируется в целом изделие РЭО (на бо.рту ТУ-154 два комплекта АРК-15);

раздельное, при реализации которого изделие РЭО резервируется по от­ дельным блокам (два индикатора РЛ «Гроза» у первого и второго пилотов) Резервные блоки до момента включения их в работу могут находиться: в ненагруженном резерве, т. е. в нерабочем состоянии; в нагруженном резерве, когда резервные блоки находятся в том же состоянии, что и основные; в об­ легченном резерве, когда, например, питающие напряжения включены час­ тично.