Пример оценки безотказности ФС (подсистемы)
Рассмотрим в качестве примера топливную систему самолета Ту-154М, принципиальная схема которой приведена на рис.1. Топливная система состоит из:
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
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 может 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.
Рис. 1 Принципиальная схема топливной системы Ту-154М
Для упрощения расчета систему рекомендуется разбить на блоки I-VIII. Блоки целесообразно составлять из элементов, имеющих функциональную связь (рис. 2).
Далее определяется вероятность безотказной работы для каждого блока.
В рассмотренном примере имеем:
1) для блока I: PI=PБ ЗЛ[1-(1-PНП1·PОК1)·(1-PНП2·PОК2)·(1-PНП3·PОК3)]
2) для блока II: PII=PБ2л[1-(1-PНП4·PОК4)·(1-PНП5·PОК5)]
3) для блока III:PIII=PБ4[1-(1-PНП6·PОК6)·(1-PНП7·PОК7)]
4) для блока IV:PIV=PБ2п[1-(1-PНП12·PОК12)·(1-PНП13·PОК13)]
5) для блока V:PV=PБ3п[1-(1-PНП14·PОК14)·(1-PНП15·PОК15)·(1-PНП16·PОК16)]
6) для блока VI:PVI=PП·PБ1
7) для блока VII:PVII=1-(1-PНП8·PОК8)·(1-PНП9·PОК9)·(1-PНП10·PОК10)·(1-PНП11·PОК11)
8) для блока VIII:PVIII=Рпк·Рр·Рдцн·Рф·Рнр·Ртр
В блоке VIII условно представлены все три двигателя
Рис. 2 Детализированная структурная схема надежности
топливной системы самолета Ту-154
Строим укрупненную структурную схему надежности ФС (рис. 3).
Из схемы следует, что вероятность безотказной работы топливной системы будет равна:
PФС=[1-(1-PI)·(1-PII)·(1-PIII)·(1-PIV)·(1-PV)]·PVI ·PVII ·PVIII
Расчет доводится до числовой оценки, подстановкой значений вероятности безотказной работы блоков и изделий в соответствии с табл. 1 и выполняется для t = tБ.П, τФ1, τФ2, τФ3.
Результаты определения показателей безотказности ФС и ее изделий представляются в форме табл. 2.
Рис. 3 Укрупненная структурная схема системы
Задание для самостоятельной проработки
Для выполнения лабораторной работы студенты изучают методические указания (п.2 Пособия), получают от преподавателя вариант задания (табл.3) и решают задачу определения и анализа безотказности ФС (подсистемы) и её изделий на примере участков гидросистемы различных типов ЛА.
Таблица 3
Варианты задания
| № по списку в журнале успеваемости | Тип ЛА | № схемы (приложение 1) | № варианта (приложение 2) |
| Ил-86 | |||
| -//- | |||
| Ил-62 | |||
| -//- | |||
| Як-42 | |||
| -//- | |||
| -//- | |||
| Ту-154 | |||
| -//- | |||
| Ил-62 | |||
| -//- |
В приложении 1 представлены детализированные структурные схемы надёжности участков гидросистемы для различных типов ЛА. Номер схемы соответствует номеру рисунка в приложении 1.
В приложении 2 представлены значения параметра потока отказов ω0 для изделий гидросистемы. Номер варианта для выбора значений ω0 определяется по табл.3 в соответствии с вариантом задания.
В приложении 3 представлены эксплуатационно-технические характеристики для типа ЛА (средняя длительность беспосадочного полёта, периодичность выполнения форм ТО - τф1, τф2, τф3).
Для полученного варианта задания и с использованием исходных данных приложений 1,2,3 студенту требуется:
1) построить укрупненную структурную схему надёжности, состоящую из блоков;
2) определить вероятность безотказность работы изделий и участка гидросистемы ЛА в целом для
t = tБ.П, τф1, τф2, τф3;
3) проанализировать влияние отказа каждого изделия на безопасность полётов ЛА;
4) сформулировать рекомендации по повышению безотказности участка гидросистемы ЛА.