Надежность СИСТЕМЫ ЭЛЕКТРОСНАБЖЕНИЯ КОСМИЧЕСКОГО АППАРАТА и ее расчет

9  Надежность СИСТЕМЫ ЭЛЕКТРОСНАБЖЕНИЯ КОСМИЧЕСКОГО АППАРАТА и ее расчет

9.1  Основные понятия надежности

Рост сложности современных ЛА привел к тому, что одним из важнейших требований к элементам и системам стало требование надежности. Ограниченная надежность существенно снижает эффективность применения механизмов, так как их отказ приводит к нарушению или срыву выполнения возложенных на них задач, значительно увеличивает стоимость эксплуатации за счет необходимости проведения трудоемких профилактических и ремонтных работ при наличии большого количества дорогостоящих запасных элементов. Проблема обеспечения и повышения надежности решается на всех стадиях разработки, конструирования, производства и эксплуатации механизмов.

Под надежностью понимается свойство изделия выполнять заданные функции, сохраняя во времени значения эксплуатационных показателей в заданных пределах, соответствующих установленным режимам и условиям использования, технического обслуживания, ремонта, хранения и транспортирования. В соответствии с действующими нормативно-техническими документами надежность является одной из составляющих качества изделия. Надежность – это комплексное свойство, и в зависимости от назначения объекта и условий его эксплуатации она может включать в себя четыре составляющих – безотказность, ремонтопригодность, сохраняемость и долговечность.

Безотказность – свойство объекта непрерывно сохранять работоспособность в течение некоторого времени (или некоторой наработки).

Ремонтопригодность – свойство объекта, заключающееся в приспособленности к предупреждению и обнаружению причин возникновения отказов, повреждений и устранению их последствий путем проведения ремонта и технического обслуживания.

Сохраняемость – свойство объекта непрерывно сохранять исправное и работоспособное состояние в течение хранения, после него и при транспортировании.

Долговечность – свойство объекта сохранять работоспособность до наступления предельного состояния при установленной системе технического обслуживания и ремонта.

Для механизмов каждую составляющую надежности можно рассматривать по меньшей мере для двух состояний, называемых характеристическими.

Для безотказности и ремонтопригодности характеристическими состояниями будут состояние работоспособности и альтернативное ему состояние отказа, или состояние утраты работоспособности. Работоспособность – состояние объекта, при котором он способен выполнять заданные функции, сохраняя значения заданных параметров в пределах, установленных нормативно-технической документацией. Отказы существенно различаются по характеру появления (внезапные и постепенные); по связи с другими отказами (независимые, зависимые); по наличию внешних признаков отказа; по причине возникновения отказа (конструкционные, технологические, эксплуатационные); по времени возникновения отказа (в период испытаний, в период приработки, при нормальной эксплуатации, в период после гарантированного срока эксплуатации); по последствиям отказа (с незначительным ущербом, со значительным ущербом, отказ-авария); по возможности устранения отказа.

Для сохраняемости характеристическими будут: 1) состояние работоспособности при условии, что изделие имеет обусловленные технической документацией уровни безотказности, ремонтопригодности и долговечности; 2) состояние отказа или состояние работоспособности при не соответствующих техническим условиям уровнях безотказности, ремонтопригодности или долговечности.

Для долговечности характеристическими состояниями являются: 1) так называемое предельное состояние – состояние механизма, при котором его дальнейшая эксплуатация либо технически невозможна, либо экономически нецелесообразна; 2) состояние, альтернативное предельному.

Общей отличительной чертой перечисленных составляющих является то, что каждая из них теснейшим образом связана с некоторой случайной величиной, имеющей размерность времени. Для безотказности такой случайной величиной является время Т безотказной работы (время непрерывной работы изделия от начала функционирования до отказа или время работы между отказами); для ремонтопригодности – время Т_в восстановления работоспособности изделия после отказа (длительность ремонта); для сохраняемости – время Т_с сохранения изделием своих технических характеристик и показателей в условиях хранения; для долговечности – время Т_д от начала эксплуатации до наступления некоторого заранее обусловленного предельного состояния.

Общее свойство четырех составляющих надежности определяет единство способов их количественного описания; так как составляющие надежности связаны со случайными вариантами, основным математическим аппаратом теории надежности является теория вероятностей.

Рассмотрим основные показатели надежности механизмов. Вероятность безотказной работы Р(t) – вероятность того, что в течение времени t непрерывной работы в изделии не произойдет ни одного отказа:

где    N(t) – число изделий, продолжающих работать к моменту времени t;

N_o – число изделий, поставленных на испытание.