Рис. 3.10 Окно параметров резервирования
В данное случае используем дублирование, то есть на один оригинальный (основной) блок приходится один резервный. После этого при тех же начальных условиях проводим перерасчёт надёжности БСТ гироскопа на лазере. Итоговая гистограмма влияния эксплуатационной интенсивности отказов радиоэлементов на общую надёжность приведена на рисунке 3.11.
Рис. 3.11 Гистограмма эксплуатационных интенсивностей отказов узлов БСТ лазерного гироскопа самолёта на борту самолёта с учётом резервирования
На данной гистограмме видно, что общего нагруженного резервирования с кратностью резервирования равной единице оказалось достаточно, чтобы предотвратить возможные проблемы в области надёжности в связи с повышенным временем эксплуатации, потому что эксплуатационная интенсивность отказов была понижена до 1.688*10-6 1/ч и вероятность безотказной работы стала равной 0.9992. Дальнейшие изменения в конструкции не требуются, так как нормированная вероятность безотказной работы, равная 0.997 достигнута.
3.4 Зависимость интенсивности отказа от температуры
Блок стабилизации тока лазерного гироскопа работает при температурах от -50? до 60?. Прошлый расчёт надёжности был проведён исключительно для температуры окружающей среды, равной 60?. Для того, чтобы не строить дополнительные гистограммы эксплуатационных интенсивностей отказов, в подсистеме АСОНИКА-К-СЧ возможно построить зависимость эксплуатационной интенсивности отказов блока от температуры. Для данного диапазона температур построим график зависимости (рис. 3.12). График строится для БСТ лазерного гироскопа, в условиях эксплуатации самолёта без учёта резервирования.
Рис. 3.12 Окно графического анализа результатов расчёта
Также в АСОНИКА-К-СЧ можно отдельно создать таблицу в формате HTML. Данная таблица приведена на рисунке 3.13.
Рис. 3.13 Таблица значений эксплуатационной интенсивности отказов в соответствии с температурой эксплуатации
По данным значениям видно, что с понижением температуры окружающей среды эксплуатационная интенсивность отказов блока стабилизации тока лазерного гироскопа также постепенно снижается: с 2.53*10-6 1/ч при 60 ? до 1.59*10-6 1/ч при -50 ?. Также видно, что эксплуатационная интенсивность отказов БСТ при температуре -30 ? без учёта резервирования равна 1.705*10-6 1/ч, что приблизительно равно эксплуатационной интенсивности отказа при температуре 60 ? с учётом резервирования (1.688*10-6 1/ч). Тем самым можно понять, что начиная с температуры окружающей среды приблизительно -30 ? и ниже возможно использования блока стабилизации тока лазерного гироскопа в условиях работы самолёта без использования нагруженного резервирования.
3.5 Анализ полученных результатов
В результате выполнения работы в подсистеме автоматизированного расчёта надёжности радиоэлектронный изделий и систем АСОНИКА-К-СЧ был проведён расчёт надёжности блока стабилизации тока Зеемановского лазерного гироскопа.
Сначала была проведена оценка надёжности БСТ лазерного гироскопа в условиях применения в ракетной технике, по итогу которой эксплуатационная интенсивность отказов была равна 2.53 * 10-6 1/ч, а вероятность безотказной работы была равна 0.99994 при требуемой вероятности равной 0.997, в результате чего не требовалось дальнейших изменений. Затем был проведен расчет для самолёта, однако программа выявила вероятность безотказной работы ниже требуемой (0.973), что потребовало разработки мер, снижающих эксплуатационную интенсивность отказов блока с последующим повышением вероятности безотказной работы. В итоге было предложено применить к БСТ лазерного гироскопа общее нагруженное резервирование, кратное единице, которое привело к понижению эксплуатационной интенсивности отказов до 1.688*10-6 1/ч, чего оказалось достаточно для достижения вероятности безотказной работы выше требуемой и равной 0.9992.
Также в подсистеме АСОНИКА-К-СЧ был построен график зависимости интенсивности отказов от температур в условиях самолётной техники без учёта резервирования. В результате было выявлено, что при температурах окружающей среды от -30 ? и ниже появляется возможность не использовать нагруженное резервирование, в связи достижением необходимой эксплуатационной интенсивности отказов (1.688*10-6 1/ч) из-за понижения температуры, в которой самолёт эксплуатируется.
Заключение
С развитием технического прогресса количество электронных устройств только увеличивается, и отрасль электроники является одной из самых актуальных на сегодняшний день. Также существует необходимость в качественном проектировании электронной аппаратуры, особенно для авиации. При создании высоконадежного устройства важно провести полную оценку надёжности всех компонентов и систем. Из-за того, что проводить такую оценку вручную довольно сложно, используют такое программное обеспечение, как подсистема АСОНИКА-К-СЧ.
В настоящей выпускной квалификационной работе были рассмотрены факторы, влияющие на надёжность авиационной и ракетной техники. Был рассмотрен алгоритм ручного расчёта эксплуатационной интенсивности отказа и вероятности безотказной работы с помощью справочника и способ уменьшения общей эксплуатационной интенсивности отказов с помощью резервирования. Было дано краткое описание подсистемы автоматизированного расчёта надёжности ЭРИ АСОНИКА-К-СЧ, и с помощью неё был проведён расчёт интенсивности отказов и вероятности безотказной работы всех радиоэлементов и всего БСТ лазерного гироскопа. Расчёт показал соответствие требованием надёжности в условиях эксплуатации ракеты, в связи с вероятностью безотказной работы, равной 0.99994, что выше требуемой вероятности, равной 0.997, но выявил вероятность безотказной работы ниже требуемого значения (0.973) в условиях эксплуатации самолёта. Дальнейшая работа была проведена для повышения данной вероятности, и в итоге для решения данной проблемы было предложено использование общего нагруженного резервирования. Также был создан график зависимости эксплуатационной интенсивности отказов от температуры окружающей среды в условиях эксплуатации на самолёте без учёта резервирования, на котором было выявлено, что повышение показателей надёжности блока стабилизации тока лазерного гироскопа необходимо только при температуре эксплуатации выше -30 ?.
1. Автоматизированная система АСОНИКА для проектирования высоконадёжных радиоэлектронных средств на принципах CALS-технологий. Том 1. / Под ред. Ю.Н. Кофанова, Н. В. Малютина, А.С. Шалумова - М.: Энергоатомиздат, 2007. 368 с.
2. Бычков С.И., Лукьянов Д.П., Бакаляр А.И. Лазерный гироскоп. /Под ред. проф. Бычкова С.И. М.: Советское радио, 1975. 424 с.
3. А.Д. Богданов. Гироскопы на лазерах. М.: Воениздат, 1973.
4. Б.Ф. Фёдоров, А.Г. Шереметьев, В.Н. Умников. Оптический квантовый гироскоп. /Под ред. А.Г. Шереметьева. М.: Машиностроение, 1973.
5. Гироскопические системы: Гироскопические приборы и системы: Учеб. для вузов по спец. «Гироскоп. приборы и устройства» /Д.С. Пельпор, И.А. Михалёв, В.А. Бауман и др.; Под ред. Д.С. Пельпора. 2-е изд., перераб. и доп. М.: Высш. шк., 1988. 424 с.
6. В.Е. Джашитов, В.М. Панкратов. Математические модели теплового дрейфа гироскопических датчиков инерциальных систем /Под общ. Ред. В.Г. Пешехонова; РАН. Научный совет по проблемам управления движением и навигации. СПб, 2001. 149 с
7. Ястребенецкий М.А. Надежность автоматизированных систем управления технологическими процессами [Текст]: учеб. пособие для вузов/ М.А. Ястребенецкий, Г.М. Иванова. - М.: Энергоатомиздат, 1989. - 264 с.
8. ГОСТ 27.002-89. «Надежность в технике. Основные понятия. Термины и определения» // Изд. документ, принятый организацией СНД - институт машиноведения АН СССР; Код МКС 01.040.21; 21.020; Россия: введ. 01.07.2010.
9. ГОСТ 24.701-86. Единая система стандартов автоматизированных систем управления. Надежность автоматизированных систем управления. Основные положения. М.: Издательство стандартов, 1987. - 17 с.
10. ГОСТ 27.301-95. Надежность в технике. Расчет надежности. Основные положения. М.: Издательство стандартов, 1997. - 15 с.
11. Надёжность электрорадиоизделий. Справочник, МО РФ, 2006. 641 с.