автореферат диссертации по приборостроению, метрологии и информационно-измерительным приборам и системам, 05.11.16, диссертация на тему:Построение и исследование структуры бортового информационно-измерительного комплекса с повышенной отказоустойчивостью

ю

На правах рукописи

ООЗОБ79ЭБ

НОВИЧКОВ ВАДИМ МИХАЙЛОВИЧ

ПОСТРОЕНИЕ И ИССЛЕДОВАНИЕ СТРУКТУРЫ БОРТОВОГО ИНФОРМАЦИОННО-ИЗМЕРИТЕЛЬНОГО КОМПЛЕКСА С ПОВЫШЕННОЙ ОТКАЗОУСТОЙЧИВОСТЬЮ

Специальность 05.11.16 - Информационно-измерительные и управляющие системы (авиационная и ракетно-космическая техника)

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Москва - 2006

003067996

Работа выполнена на кафедре «Приборы и измерительно-вычислительные комплексы» Московского авиационного института (государственного технического университета).

Научный руководитель: доктор технических наук, профессор

Гордеев Анатолий Александрович

Официальные оппоненты: доктор технических наук, профессор

Акопов Михаил Георгиевич

кандидат технических наук Сычев Александр Петрович

Ведущая организация: ФГУП «Научно-исследовательский институт

авиационного оборудования» («НИИАО»)

Защита диссертации состоится «_»_2007 г. в_час.

на заседании диссертационного совета Д 212.125.11 в Московском авиационном институте (государственном техническом университете) по адресу: 125993, г. Москва, Волоколамское шоссе, д. 4.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке МАИ.

Отзывы на автореферат, заверенные печатью организации, просьба направлять по адресу: «МАИ», Волоколамское шоссе, д. 4, г. Москва, А-80, ГСП-3, 125993.

Автореферат разослан 28 декабря 2006 г.

Ученый секретарь диссертационного совета, канд. техн. наук, доцент

Ю.В. Горбачев

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Диссертационная работа посвящена вопросу повышения отказоустойчивости бортовых информационно-измерительных комплексов с оценкой основных количественных показателей отказоустойчивости. Информационно-измерительный комплекс летательного аппарата в современной практике авиационной промышленности принято называть авионикой. При расчете оценок показателей отказоустойчивости авиони-ки учитывается разнородный характер влияния внешних воздействующих факторов (ВВФ) на возникновение отказов ее компонентов Значение оценок дается на примере анализа функциональных отказов авиони-ки в расчетных условиях эксплуатации с совместным учетом традиционно учитываемых ВВФ и внешних электромагнитных воздействий HIRF (high intensity radiated fields).

Актуальность темы. Бортовое оборудование самолетов постоянно модернизируется. Это связано с необходимостью решения следующих четырех основных задач: повышения безопасности эксплуатации самолетов, увеличения надежности, обеспечения возможности полетов в условиях возросшей интенсивности воздушного движения, облегчения технического обслуживания и ремонта. При этом возрастает количество функций, выполняемых авионикой, что приводит к необходимости обработки в темпе со временем больших объемов данных, поступающих от различных датчиков, в том числе и от систем-датчиков, установленных на борту самолета. Это в свою очередь приводит к необходимости увеличения вычислительной мощности бортовых вычислителей, входящих в состав авионики. Увеличение вычислительной мощности часто осуществляется за счет повышения тактовой частоты процессоров и шин данных.

Повышение функциональности за счет применения быстродействующих цифровых средств привело к восприимчивости авионики к электромагнитным полям высокой интенсивности HIRF. Эти поля излучаются: радиолокационными станциями слежения за воздушным движением; передатчиками промышленного, военного и бытового назначения; спутниковыми системами; наземными радиоэлектронными станциями широкого диапазона; радиорелейными и тропосферными линиями связи системы Интернет; корпоративными информационными системами; сотовыми и пейджерскими системами связи; местными теле- и радиостанциями; отказывающими коммерческими информационными системами, теле- и радиостанциями. При этом на возникновение отказных состояний цифровой аппаратуры влияет не только мощность и частота микроволнового пакета, но и количество импульсов в этом пакете, так как современная цифровая аппаратура способна монотонно увеличивать остаток запасенной энергии до тех пор, пока он не превысит критическое значение и не возникнет отказ.

Поскольку отказоустойчивость авионики влияет на обеспечение безопасности полетов, то в соответствии с Авиационными правилами и международными нормами к ней помимо стойкости к традиционно учитываемым ВВФ, таким как, например, вибрация и температура, предъявляются также и требования по стойкости к воздействию HIRF. В настоящее время вопрос влияния HiRF на работоспособность авионики (в связи с недавним появлением этого фактора) недостаточно изучен. При этом, стоит вопрос оценки отказоустойчивости авионики при всей совокупности ВВФ, влияющих на работоспособность ее компонентов.

Отличие внешнего воздействия HIRF от традиционно учитываемых ВВФ состоит в том, что длительность воздействия HIRF не только составляет доли секунды, но и по классификации Авиационных правил является событием умеренно вероятным, которое может возникнуть в течение срока службы самолета лишь один или максимум несколько раз, тогда как остальные ВВФ обычно действуют на авионику во время каждого полета и соизмеримы с этим временем. Такое несоответствие масштабов времени позволяет говорить о том, что (в масштабе среднего времени полета самолета) отказы компонентов авионики из-за воздействия HIRF могут происходить одновременно. При этом отказы, происходящие по причине других ВВФ, как и принято рассматривать их на практике, происходят в разные моменты времени. Это говорит не только о разнородном, но и о разнотемповом характере влияния ВВФ на работоспособность авионики. А так как существующие методы анализа отказоустойчивости авионики базируются на предположении о возникновении отказов в различные моменты времени, то их нельзя без доработки использовать для проведения расчетов при одновременном учете ВВФ с разнотемповым характером влияния на работоспособность ее компонентов.

Таким образом, потребности в создании отказоустойчивой авионики, изменившийся состав внешних факторов, влияющих на ее работоспособность, и отсутствие общей теории анализа и расчета, позволяющей оценить количественные показатели отказоустойчивости авионики в новых условиях, объясняют необходимость и актуальность исследований, проведенных в диссертационной работе.

Объектом исследования является бортовой информационно-измерительный комплекс (авионика), состоящий из взаимодействующих систем: системы-датчики, бортовая вычислительная система, средства передачи и отображения информации.

Предмет исследования — отказоустойчивая структура бортового информационно-измерительного комплекса (авионики) в условиях разнородных (разнотемповых) ВВФ.

Цель диссертационной работы — повышение отказоустойчивости бортового информационно-измерительного комплекса (авионики) без увеличения числа его основных компонентов и разработка средств для оценки основных количественных показателей отказоустойчивости в условиях разнородных (разнотемповых) ВВФ.

Задачи диссертационной работы:

- обоснование необходимости учета разнотемповости характера влияния ВВФ на возникновение отказов компонентов авионики при оценке ее отказоустойчивости;

- построение структуры перспективного информационно-измерительного комплекса (авионики), обеспечивающей повышенную отказоустойчивость без увеличения числа его основных компонентов;

-разработка математической модели процесса изменения во времени состояния резервированной системы, учитывающей разнородный (разнотемповый) характер влияния ВВФ на возникновение отказов элементов этой системы;

-разработка программно-алгоритмических средств для получения оценок основных количественных показателей отказоустойчивости резервированных компонентов авионики с учетом разнородного (разнотем-пового) характера влияния ВВФ на их работоспособность;

- разработка методики расчета среднего времени до функционального отказа и дисперсии времени до функционального отказа для резервированной модульной системы при вероятном появлении отказов ее компонентов в условиях разнородных (разнотемповых) ВВФ.

Методы исследования базируются на методах теории надежности, теории марковских процессов, элементах теории графов и теории вероятности.

Научная новизна работы заключается в следующем:

1. Показана необходимость учета разнотемповости характера влияния независимых ВВФ на возникновение отказов компонентов авионики при оценке показателей ее отказоустойчивости.

2. Разработана математическая модель процесса возникновения отказов в обобщенном резервированном компоненте модульной авионики, учитывающая фактор времени, разнородность (разнотемповость) характера влияния ВВФ на работоспособность элементов ресурса этого компонента и позволяющая рассчитать количественные оценки показателей его отказоустойчивости.

3. На основании сформированной модели и созданных программно-алгоритмических средств разработана методика расчета количественных показателей отказоустойчивости резервированной модульной системы бортового информационно-измерительного комплекса (авионики).

Научные результаты, выносимые на защиту.

- математическая модель процесса возникновения отказов в обобщенном резервированном компоненте модульной авионики, учитывающая фактор времени, разнородность (разнотемповость) характера влияния ВВФ на работоспособность элементов ресурса этого компонента и позволяющая рассчитать количественные оценки показателей его отказоустойчивости;

- методика моделирования процесса изменения во времени количества элементов ресурса резервированной модульной системы, основанная на алгоритмах расчета оценок значений вероятностей состояний ее ресурса и учитывающая время функционирования системы,

- алгоритмы расчета оценок среднего времени до функционального отказа резервированной системы и дисперсии времени до функционального отказа, основанные на методике моделирования процессов изменения во времени состояния ресурса резервированной системы.

Достоверность полученных результатов обусловлена корректным использованием математического аппарата и проверкой адекватности разработанных аналитических моделей методом имитационного моделирования процессов возникновения отказов элементов ресурса в условиях разнородных (разнотемповых) внешних воздействий.

Практическая ценность работы состоит в следующем:

- дано предложение по структуре перспективного бортового информационно-измерительного комплекса (авионики), обеспечивающей повышенную отказоустойчивость без увеличения числа его основных компонентов;

-разработано программно-алгоритмическое обеспечение, описывающее процесс изменения во времени состояния ресурсов резервированной модульной системы и позволяющее получить оценки (без статистического разброса) среднего времени до функционального отказа системы и дисперсии времени до функционального отказа и тем самым обеспечить возможность сравнения различных вариантов структур перспективной системы в условиях разнородных (разнотемповых) внешних воздействий;

- при формировании модулей программного обеспечения заложена наиболее общая форма описания начальных условий для математического моделирования, что делает его применимым для получения оценок и для иных видов внешних воздействий, имеющих характер влияния на аппаратуру, аналогичный воздействиям НШР, совместно с традиционно учитываемыми ВВФ;

-все разработанные средства реализованы в виде программных модулей, ориентированных на стандартное программное обеспечение

ПЭВМ, и допускают непосредственное включение в другие, более общие программные модели.

Реализация результатов диссертационной работы. Прикладные результаты диссертационной работы, а именно: «Проект структуры перспективной авионики для самолета» и «Методика расчета оценок количественных показателей отказоустойчивости резервированной модульной системы с учетом разнотемпового характера внешних воздействий» использованы ОАО «Туполев» при разработке технических предложений по выбору структуры авионики для модернизации самолетов семейства ТУ-204 и ТУ-334. В проекте структуры перспективной авионики представлены состав оборудования и схема информационных связей между ее компонентами (системами). На основе методики рассчитываются значения оценок среднего времени до функционального отказа, дисперсии времени до функционального отказа и вероятности функционального отказа резервированной модульной системы, которые с учетом характера внешних воздействий, влияющих на возникновение отказов компонентов системы, входящей в состав авионики, позволяют сделать обоснованный выбор количества элементов ресурса этой системы. Внедрение проекта структуры перспективной авионики и методики расчета дает технический эффект, заключающийся в повышении отказоустойчивости, облегчении технического обслуживания и ремонта авионики гражданского самолета, отвечающего всем современным и перспективным требованиям безопасности в условиях высокой интенсивности полетов.

Теоретические результаты внедрены в учебный процесс в рамках курсов «Надежность и диагностика» и «Авиационные приборы и измерительно-вычислительные комплексы» на кафедре «Приборы и измерительно-вычислительные комплексы» Московского авиационного института (государственного технического университета) «МАИ».

Апробация работы. Основные положения диссертационной работы докладывались и обсуждались на научно-технических конференциях и семинарах:

-всероссийская научно-техническая конференция «(Вычислительные системы бортового базирования — 95», г. Москва, 1995 г.;

- международный научно-технический семинар «Современные технологии в задачах управления и обработки информации», г. Алушта, 1996 г.;

-международные научно-технические семинары «Современные технологии в задачах управления, автоматики и обработки информации», г. Алушта, 1997 — 2004, 2006 гг.;

- международные научно-технические конференции: «Современные проблемы аэрокосмической науки», г. Жуковский, 1999, 2000 гг.;

- научные чтения по авиации, посвященные памяти Н. Е. Жуков-

ского, г. Москва, 2004 г.

Публикации. По материалам диссертационной работы опубликована 21 печатная работа Результаты исследований отражены в 5 отчетах о научно-исследовательской работе (включая 3 опубликованных рукописных отчета).

Структура диссертации. Диссертационная работа состоит из списка обозначений и сокращений, введения, четырех глав, заключения, списка литературы (111 наименований) и трех приложений. Общий объем основного текста работы составляет 165 страниц, включая 41 рисунок и 7 таблиц. Приложения представлены на 9 страницах.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении показана актуальность выбора темы диссертационной работы, определены объект и предмет исследования, сформулированы цель и вытекающие из нее задачи диссертационного исследования, отражены научная новизна и практическая ценность работы, дана общая характеристика работы.

Первая глава диссертации посвящена исследованию условий эксплуатации и методов повышения отказоустойчивости бортовых информационно-измерительных комплексов (авионики).

Проведенный анализ взаимосвязей компонентов современной авионики показал, что для достижения поставленной цели авионику современного гражданского самолета целесообразно представить в виде обобщенной схемы, показанной на рис. 1. Такая схема позволяет упростить формальное описание процесса реконфигурации структуры авио-

Окружающая среда

с>

<0

Датчики внутреннего состояния

Рис. 1. Обобщенная схема авионики гражданского самолета

Рис. 2. Упрощенная функциональная схема аппаратуры при обработке информации и индикации

ники при автоматическом выявлении отказов, которые могут возникать в процессе эксплуатации авионики из-за разнородных внешних воздействий. При этом с функциональной точки зрения связи между компонентами авионики реализуются так, как показано на рис. 2. Здесь для удобства дальнейшего анализа структур все датчики и органы управления объединены в систему подготовки данных, а вычислительная система (ВС) с учетом реализуемых ею функций именуется бортовой системой обработки информации (БСОИ).

При рассмотрении общих вопросов анализа отказоустойчивости авионики, обеспечения безотказности аппаратуры и надежности программного обеспечения (ПО) ее компонентов выявлено, что 1) обеспечение отказоустойчивости авионики целесообразно реализовать с применением структурных методов за счет введения функциональной избыточности ее аппаратуры, 2) при разработке бортового ПО не подразумевается определение интенсивности его отказов. В дальнейшем эго позволило упростить модель процесса изменения состояний резервированной системы в условиях разнородных (разнотемповых) внешних воздействий за счет уменьшения количества параметров модели.

Анализ условий эксплуатации гражданских летательных аппаратов показал, что структурные и параметрические отказы компонентов авионики имеют равноценные последствия для изменения ее структуры. Поэтому такие типы отказов в диссертации рассматриваются в целом и названы функциональными отказами элементов структуры авионики.

В Авиационных правилах, часть 25 отмечается, что при анализе последствий функциональных отказов оценка безотказности авионики должна учитывать критичные (определяющие) ВВФ и их вероятность. При типовом анализе функциональных отказов компонентов авионики внешние воздействия учитываются с помощью соответствующих коэффициентов. Однако, в связи с тем, что в нормативной документации требования по учету HIRF появились недавно, для этого внешнего воздействия такого коэффициента нет. Для учета HIRF при разработке модели,

были рассмотрены условия возникновения отказов компонентов авиони-ки по причине внешних воздействий HIRF и дана их характеристика. При этом выявлено, что внешние электромагнитные поля HIRF имеют искусственное происхождение и, как следствие, их появление не зависит от наличия или отсутствия каких-либо ВВФ естественного происхождения. При этом интенсивность отказов компонентов авионики по причине традиционно учитываемых ВВФ и интенсивность появления HIRF являются величинами одного порядка и соизмеримы между собой. По классификации Авиационных правил события с такими интенсивностями появления относятся к разряду умеренно вероятных и могут произойти один или несколько раз в течение срока службы каждого самолета рассматриваемого типа В связи с этим их следует рассматривать совместно.

Анализ характеристик отказов по причине HIRF и по причине традиционно учитываемых ВВФ показал, что эти внешние воздействия имеют разнотемповый характер влияния на возникновение отказов аппаратуры авионики. Это связано с тем, что внешнее воздействие HIRF может возникнуть в течение срока службы самолета лишь один или максимум несколько раз, а его длительность составит доли секунды, в то время как остальные ВВФ воздействуют на авионику часто во время каждого полета, длящегося иногда часами, и соизмеримы со временем этого полета. При этом за короткое время воздействия HIRF возможен отказ одного или даже сразу всех элементов (оценка вероятности этого события приводится). Поэтому с учетом общего масштаба времени моделирования в диссертации считается, что если при появлении HIRF в каких-то восприимчивых к этому воздействию компонентах авионики будут возникать отказы, то они будут возникать одновременно.

В связи с такой разнотемповостыо процесс возникновения отказов компонентов авионики разделен на два независимых подпроцесса: 1) процесс возникновения отказов по причине традиционно учитываемых ВВФ и 2) процесс возникновения отказов по причине воздействий HIRF. Для обеспечения возможности совместного рассмотрения этих двух подпроцессов в одной модели, сформулированы допущения, отражающие разнотемповость характера этих внешних воздействий.

Исходя из цели диссертационной работы, в этой главе также проведена постановка задач для исследования показателей отказоустойчивости авионики с совместным учетом внешних воздействий, имеющих различный характер влияния на процесс возникновения отказов.

Во второй главе в результате обзора и анализа современных структур авионики (КСЦПНО для самолета Ил 96-300, ПНК АРИА-200М самолета Бе-200ЧС, система EASy самолета Falcon 2000ЕХ) синтезирована структура перспективной авионики, которая обладает повышенной отказоустойчивостью при том же количестве основных компонентов

Рис. 3. Упрощенная структурная схема перспективной авионики

авионики. Ее упрощенная структурная схема приведена на рис. 3. Здесь показаны: многофункциональные индикаторы (ИМ); пульты управления (ПУ) левого и правого бортов; два блока систем радиосвязи (БСР); два комплекта датчиков; две ВС, в совокупности представляющие собой БСОИ и объединенные между собой коммутационной средой обмена данными. Все ВС и БСР соединены локальной сетью технического обслуживания (ТО), используемой для облегчения ТО и ремонта перспективной авионики. Контур резервных приборов на этой схеме не показан.

В перспективной авионике такая единая БСОИ (см. рис. 3) обеспечивает выполнение следующих функций: 1) прием, обработку и выдачу на ИМ пилотажно-навигационной информации, информации о состоянии систем авионики и самолетных систем; 2) контроль функционирования и реконфигурации авионики в зависимости от отказов ее блоков, а также выдачу на ИМ результатов встроенного контроля; 3) долусковый контроль наиболее важной пилотажно-навигационной информации, поступающей от однотипных датчиков, а также контроль этой информации; 4) формирование и выдачу кодовых сообщений в сопрягаемые системы.

Анализ отказоустойчивости перспективной авионики проведен на примере наиболее критичной ее функции — определение параметров пространственного положения (крен, тангаж), — утрата которой наиболее часто приводит к авариям и катастрофам. При этом рассматривались следующие компоненты авионики: датчики (или системы-датчики) пилотажной информации; БСОИ, состоящая из унифицированных вычислительных модулей; широкоформатные ИМ системы индикации; резервный авиагоризонт.

С целью выбора структуры авионики с повышенной отказоустойчивостью рассмотрены два варианта перспективных структур: 1) с разделением и 2) с объединением аппаратуры информационных каналов. Сравнение этих двух вариантов структур проводилось со структурой ПНК АРИА-200М методом статистического имитационного моделирования, для чего была сформулирована задача и разработаны методика и алгоритм моделирования. В результате выбрана структура с объединением аппаратуры информационных каналов, которая обладает наилучшими показателями отказоустойчивости.

Рассмотренные варианты отличалась связями между компонентами БСОИ. Связи между остальными компонентами авионики не менялись. Поэтому для сравнения этих трех вариантов структур авионики достаточно было получить только оценки показателей отказоустойчивости БСОИ. При этом моделировался процесс возникновения отказов каждого из элементов резервированной БСОИ. Оценки показателей отказоустойчивости давались на основе полученных при моделировании случайных значений времен отказов, происходящих по причине разнородных (разнотемповых) внешних воздействий. Случайные времена отказов элементов БСОИ определялись следующим образом.

Сначала формировался вектор случайных значений времен отказов для каждого из элементов системы с учетом лишь традиционно учитываемых ВВФ. Затем определялся случайный момент времени появления воздействия HIRF. Если случайное значение времени отказа элемента системы было меньше случайного момента времени появления воздействия HIRF, то такой элемент считался отказавшим до момента времени появления воздействия HIRF, а если нет, то работоспособным. После этого определялось случайное число элементов, которые откажут из-за воздействия H1RF (по условиям моделирования доложен отказать как минимум один элемент). В случае если случайное число отказавших элементов оказывалось меньше числа работоспособных элементов, то из работоспособных элементов случайным образом определялись те, которые должны отказать по причине этого воздействия. Для таких случайно выбранных еще бывших работоспособными элементов время отказа считалось равным моменту времени появления внешнего воздействия HIRF. Если после первого появления HIRF какие-либо элементы системы еще оставались работоспособными, то определялся случайный момент времени появления следующего воздействия HIRF. Затем снова определялись элементы, отказавшие до момента нового воздействия HIRF и отказавшие по причине этого воздействия. Так повторялось до тех пор, пока время появления следующего нового воздействия HIRF не превышало момент времени отказа самого надежного из элементов БСОИ.

После этого, с учетом схем соединения элементов БСОИ в анали-

зируемом информационном канале, по значениям времен отказов элементов рассчитывалось время возникновения функционального отказа по каналу определения параметров пространственного положения. По результатам многократного моделирования случайного процесса возникновения функционального отказа для трех видов оцениваемых структур рассчитывались: 1) среднее время до функционального (полного) отказа канала определения параметров пространственного положения и 2) вероятность отказа выполнения функции за 1 час полета.

При проведении сравнительной оценки были выявлены следующие недостатки метода статистического имитационного моделирования: 1) наличие статистического разброса в оценках количественных показателей отказоустойчивости приводит к неоднозначности этих оценок, что в свою очередь может привести к выработке ошибочного решения при сравнении нескольких вариантов перспективной системы с одинаковой структурой, но с элементами разного типа; 2) на процесс получения этих оценок затрачивается слишком много времени, что приводит к неэффективной трате рабочего времени.

В третьей главе с целью исключения статистического разброса в оценках показателей отказоустойчивости, получаемых методом статистического имитационного моделирования, и сокращения времени на их получение разработаны программно-алгоритмические средства, которые путем аналитического моделирования обеспечивают получение оценок этих показателей без статистического разброса и с учетом разнородного (разнотемпового) характера влияния внешних воздействий на возникновение отказов аппаратуры.

При этом с помощью выбранного математического аппарата резервированные компоненты системы описываются с помощью стохасти-ко-временной модели комбинации двух марковских процессов. Первый процесс описывает изменение структуры системы по причине отказов ее компонентов из-за традиционно учитываемых ВВФ, а второй — изменение структуры по причине отказов из-за влияния Н1ЯР.

Наложение этих двух процессов представляется в виде обобщенной схемы изменения ресурса резервированной системы (рис. 4). Полное

Рис. 4. Обобщенная схема изменения ресурса резервированной системы

вероятностное описание марковского процесса изменения состояния резервированной системы дается заданием интенсивностей переходов между его состояниями и вероятностей состояния процесса в начальный момент времени. На схеме (рис. 4) показаны возможные переходы между состояниями системы, интенсивность которых задается матрицей переходов Л, где , — это элементы матрицы Л, определяемые как

У к: 2 <к<И\

Л =

1 _1тр . чнгег Кк,к-\ ~ к-1 + Л

к,к-\ 1> Ш-Ы

л1,о -л1,о + 2-,К 1,о, >

ч,о

л. _ ^пигг Кк,1 - Кк,1

(1)

\/к, V/: Ъ<к<И, 0<у <¿-1;

ЛЫУ

к,о = Мл'. 2< к <М.

1=о

Здесь к — номер состояния марковского процесса, Хтр — интенсивность перехода по причине традиционно учитываемых ВВФ, Хшкг — интенсивность перехода по причине влияния НТЯР, Ш — количество однотипных унифицированных элементов в системе, N — количество работоспособных состояний резервированной системы (количество элементов резерва).

При этом в соответствии с практикой обеспечения безопасности полетов в начальный момент времени (непосредственно перед взлетом) все бортовые системы должны находиться в исправном состоянии — марковский процесс пребывает в состоянии N,1 = 0. Следовательно Гр*(0) = 1, при к = |р*(0) = 0, при£*ЛГ.

Однородный марковский процесс с конечным числом N + 1 состояний, соответствующий всем возможным изменениям состояний резервированной системы, в соответствии со схемой рис. 4 описывается следующей системой дифференциальных уравнений:

(2)

Фо(0 _ ул „ ,л.

dp.it)

к-1

Л

*М0

Л

/=0 J=k^■ I

N-1 1=0

(3)

где коэффициенты X есть суть интенсивности перехода, которые определяются в соответствии с (1).

Для поиска решения системы уравнений (3) — нахождения зависящих от времени вероятностей рк(1) — используется преобразование Лапласа. После применения преобразования Лапласа к элементам матрицы линейной системы уравнений с постоянными коэффициентами, сделав подстановку начальных условий (2) и проведя простейшие преобразования, получим следующую систему линейных алгебраических уравнений

■V /=|

к-1

1=0 у /=¿+1

(4)

N-1

4 '=0 J

Система уравнений (4) решается по правилу Крамера. Наличие второго подпроцесса, связанного с НШР, значительно усложняет получение решения системы уравнений вида (4) в аналитическом виде. В связи с этим необходимые числовые характеристики получаются с применением символьных вычислений в программе для математических расчетов МаЛсас! 2000.

Явное выражение для функций ак{£) имеет вид

А, М

Д (s)

к = 0, N,

(5)

где A(s) — определитель системы уравнений, Ak(s) — определитель, получаемый из Д(я) заменой ¿-го столбца свободными членами. Из выражений (5) вероятности pk{t) получаются по известной формуле обращения. После таких преобразований имеем (s, — корни многочлена А(.?)):

PkO) = Ako+tгде4,=4тГТ- (6)

1=1 Д (*,)

Вероятности pk(t) дают решение системы уравнений (3).

Из (6) для вероятности пребывания процесса в состоянии «0» (к = 0) в некоторый момент времени t, получаем

„to.ul-bbü.

i=1

•e*

(7)

Н

J*|

Известная формула для определения расчетного значения среднего времени до функционального отказа системы имеет вид:

т0 = \t-mdt,

о

а для определения дисперсии —

О7Ь=]/2./(0Л-7Ь2,

о

гдеу(г) — плотность вероятности функционального отказа, /(/) =

(8)

(9)

Фо(0 Л '

а роМ — вероятность этого отказа, определяемая согласно (7).

Аналитические значения интегралов (8) и (9) берутся путем интегрирования по частям. В результате для среднего времени до функционального отказа получено следующее выражение

То-т „Ао(° , (10)

<=1 л

7=1 1*>

а для дисперсии времени до функционального отказа —

г \2

О 7л

N

= 1

/=1

-2-Л0(О

5<3 -П^'

/=1 1*1

N

2 // (=1 „2

(П)

•У, №

7=1

На основе формул (6), (7), (10) и (11) разработаны программно-алгоритмические средства, позволяющие рассчитывать оценки количественных показателей функциональной безотказности без статистического разброса и с учетом разнородного характера влияния ВВФ на работоспособность резервированных компонентов авионики.

Проведенная сравнительная оценка результатов расчета показателей отказоустойчивости модульной авионики по каналу пространственного положения показала высокую точность разработанных средств: отклонение в расчетах по двум методам составляет а) для среднего времени до функционального отказа не более 1,8% и б) для вероятности возникновения функционального отказа за 1 час полета около 5,1%.

При этом применение разработанных программно-алгоритмических средств обеспечивает получение оценок показателей функциональной безотказности без статистического разброса и дополнительно приводит к существенной экономии времени по отношению к процессу получения результатов расчетов этих же показателей методом статистического имитационного моделирования, что говорит об их эффективности.

В четвертой главе рассмотрены практические результаты диссертационной работы, где представлены функциональное назначение и описание структуры перспективного отказоустойчивого бортового информационно-измерительного комплекса (авионики) для самолета, а также методика расчета основных показателей отказоустойчивости резервированной системы в условиях разнородных (разнотемповых) внесших воздействий, созданная на основе разработанных в диссертации алгоритмов аналитического моделирования.

Перспективная авионика предназначена для представ пения экипажу информации о пилотажно-навигационной обстановке, о параметрах и состоянии силовой установки, самолетных систем и сигнальной информации. В состав этой авионики входят: датчики/системы-датчики, модульная БСОИ, пульты управления и индикаторы.

Повышение отказоустойчивости в перспективной авионике по отношению к существующим отечественным разработкам достигнуто за счет объединения ресурсов аппаратуры левого и правого бортов с помощью единой БСОИ (см. рис. 3). БСОИ, состоящая из конструктивно унифицированных модулей, которые способны менять свое функциональное назначение в полете, предназначена для приема и обработки входной информации, логической обработки сигнальной информации, выдачи информации в индикаторы, смежные системы и наземное оборудование, а также для формирования специальных звуковых сигналов и речевых сообщений, выдачи сигналов на включение центральных сигнальных огней. Модульная структура БСОИ позволяет облегчить произволе гво, техническое обслуживание и ремонт перспективной авионики.

Проверка работоспособности авионики с выбранной структурой осуществлена на моделирующем стенде. В состав этого стенда входят адаптивная толерантная сеть транспьютеров, исполняющая роль БСОИ, и ПЭВМ, исполняющая роль ЖКИ, пультов управления и эмулятора систем-датчиков в виде программного обеспечения этой ПЭВМ. В рамках этого стенда рассмотрена модель бортового реконфигурируемого много-версионного ПО. Эта модель показала принципиальную возможность организации БСОИ по модульному принципу с обеспечением реконфигурации структуры БСОИ путем способности загрузки ПО функциональных задач в любой ее модуль. Реконфигурация осуществлялась при изменении количества транспьютерных модулей, а вычисления проводились в параллельном режиме в реальном масштабе времени, что является необходимым условием для бортового ПО. Такая сеть транспьютеров, каждый модуль которой содержит процессор, память и устройства ввода-вывода, правомерно служит моделью аппаратной реализации перспективной БСОИ.

Далее с помощью стандартных средств показано, что при добавле-

нии коммутационной среды обмена данными вероятность отказа БСОИ, состоящей из шести унифицированных вычислительных модулей (УВМ) и трех дисплейных унифицированных вычислительных модулей (ДВМ), существенно уменьшается и сравнима с величиной порядка 1(Г12. Это говорит о том, что событие, заключающееся в утрате функций перспективной БСОИ, может быть отнесено к событиям практически невероятным и согласно Авиационным правилам, часть 25, раздел А-0 может быть исключено из дальнейшего рассмотрения при анализе функциональных отказов бортового оборудования.

С применением разработанной в диссертации методики расчета основных показателей отказоустойчивости резервированной системы, которая основана на разработанной модели процесса реконфигурации системы, показано, что построенная структура даже в жестких условиях моделирования разнородных (разнотемповых) внешних воздействий обладает приемлемой отказоустойчивостью (вероятность функционального отказа имеет порядок 1 (Г8). При этом на примере расчета показателей отказоустойчивости подсистемы УВМ БСОИ для условий разнотемповых внешних воздействий показан подход к применению разработанных средств. На графике (рис. 5) представлены зависимости изменения во времени вероятностей пребывания подсистемы УВМ БСОИ перспективной авионики в своих состояниях. Здесь линии «1», «2», «3» и «4» соответствуют изменяющимся во времени вероятностям работоспособных состояний, рассчитанным по формуле (6). При этом линия «£» соответствует вероятности безотказной работы подсистемы УВМ, равной сумме вероятностей пребывания этой подсистемы в состояниях 1—4. Линия «О»

(. час

Рис. 5. График изменения во времени вероятностей пребывания подсистемы УВМ БСОИ в своих состояниях

соответствует вероятности отказа подсистемы, рассчитанной по формуле (7). Расположение вертикальной линии Т0 соответствует моменту времени функционального отказа подсистемы УВМ, который рассчитан по формуле (10). Момент времени Т- соответствует тому моменту времени, когда вероятность безотказной работы и вероятность функционального отказа подсистемы УВМ сравняются. В данном случае следует учитывать момент времени 7=, так как Т=< Т0.

В этой главе на примере синтезированной структуры перспективной авионики также показано, как по разработанной в диссертации методике провести анализ результатов расчетов с целью выявления резерва для дальнейшего повышения отказоустойчивости перспективного информационно-измерительного комплекса (авионики).

Заключение содержит выводы по основным результатам диссертационной работы.

Приложения содержат пример текста программы для проведения расчетов основных показателей безотказности с учетом разнородности характера внешних воздействий, акты внедрения прикладных результатов работы в производство и теоретических результатов в учебный процесс.

ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ РАБОТЫ

1. В результате проведенного сравнительного анализа современных бортовых информационно-измерительных комплексов (авионики) выработаны практические рекомендации по организации структуры, обеспечивающей повышение отказоустойчивости авионики за счет применения структурных методов теории надежности. Повышение отказоустойчивости достигается за счет введения коммутационной среды обмена данными, обеспечивающей более высокую степень интеграции, позволяющей сохранить общепринятое количество блоков функциональных систем.

2. Исследована структура бортовой резервированной системы обработки информации, которая является одним из основных компонентов авионики. Система обработки информации, имеющая исследованную структуру, состоит из унифицированных модулей, объединенных между собой с помощью коммутационной среды обмена данными, обладает повышенной устойчивостью к внешним воздействиям НТЯР и имеет средства для облегчения ее технического обслуживания и ремонта. Наличие унифицированных модулей, которые могут быть оперативно перепрограммированы, позволяет поддерживать функциональные качества авионики, связанные с решением критических задач, в процессе эксплуатации гражданского самолета.

3. Разработана математическая модель процесса возникновения отказов в обобщенном резервированном компоненте модульной авиони-ки, учитывающая фактор времени, разнородность (разнотемповость) характера влияния внешних воздействий на работоспособность элементов ресурса этого компонента и позволяющая рассчитать количественные оценки показателей отказоустойчивости этого компонента

4. Предложена методика моделирования процесса изменения во времени количества элементов ресурса резервированной модульной системы. Предложенная методика основана на разработанных алгоритмах расчета оценок значений вероятностей состояний ресурса этой системы, а также учитывает фактор времени, в котором развивается моделируемый процесс, и позволяет рассчитывать оценки количественных показателей отказоустойчивости резервированной модульной авионики с унифицированными компонентами. При моделировании учитывается разнородный (разнотемповый) характер влияния внешних воздействий на процесс возникновения отказов системы.

5. На основе созданной математической модели и алгоритмов, необходимых для проведения моделирования, разработано программное обеспечение, позволяющее рассчитывать оценки функциональной безотказности системы на начальном этапе ее проектирования. Рассчитываемые оценки учитывают разнородный и разнотемповый характер внешних воздействий. При этом рассчитываются: среднее время и дисперсия времени до функционального отказа, а также вероятность функционального отказа и вероятности работоспособных состояний для произвольно выбранного момента времени.

6. Разработанные при выполнении диссертационной работы «Проект структуры перспективной авионики для самолета» и «Методика расчета оценок количественных показателей отказоустойчивости резервированной модульной системы с учетом разнотемпового характера внешних воздействий» внедрены на ОАО «Туполев». Внедрение проекта структуры перспективной авионики и методики расчета дает технический эффект, заключающийся в повышении отказоустойчивости, облегчении технического обслуживания и ремонта авионики гражданского самолета, отвечающего всем современным и перспективным требованиям безопасности в условиях высокой интенсивности полетов.

ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ ДИССЕРТАЦИИ ОТРАЖЕНЫ В СЛЕДУЮЩИХ ПЕЧАТНЫХ РАБОТАХ

1. Гордеев A.A., Новичков В.М. Методология формализации моделей и оценка качества проектируемых сложных ИИС // Современные технологии в задачах управления, автоматики и обработки информации: Сборник трудов VIII международного научно-технического семинара. —

М.: Изд-во МАИ, 1999. — С. 377—379.

2. Новичков В.М. Автоматизация разработки средств управления приборной индикацией // Автоматизация и современные технологии. — 1995, № 4. — С. 5—7.

3. Новичков В.М. Адаптивная система информационного обеспечения экипажа летательного аппарата // Автоматизация и современные технологии. — 1996, № 4. — С. 36 — 40.

4. Новичков В.М. Анализ вероятностных характеристик аппаратурных состояний многопроцессорных систем // Автоматизация и современные технологии. — 1998. — № 10. — С. 9—16.

5. Новичков В.М. Анализ живучести сложных технических систем при возможном влиянии неблагоприятных воздействий со стороны окружающей среды // Автоматизация и современные технологии. — 2003. — № 10, — С. 27—32.

6. Новичков В.М. Анализ характеристик живучести и оценка эффективности перспективных ИИС II Современные технологии в задачах управления, автоматизации и обработки информации: Сборник трудов X международного научно-технического семинара. — М.: И:;д-во «Науч-техлитиздат», 2001. — С. 72—73.

7. Новичков В.М. Анализ характеристик живучести и оценка эффективности перспективных ИИС при неблагоприятных воздействиях окружающей среды // Современные технологии в задачах управления, автоматики и обработки информации: Сборник трудов XI международного научно-технического семинара. — М.: Изд-во МАИ, 2002.— С. 377—379.

8. Новичков В.М. Анализ характеристик программного обеспечения системы предоставления информации // Автоматизация и современные технологии. — 1999. — № 1. — С. 14—20.

9. Новичков В.М. Вопросы анализа живучести управляющих информационно-вычислительных комплексов // Приборы и системы. Управление, контроль, диагностика. — 2000. — № 9. — С. 72—74.

10. Новичков В.М. Информационное обеспечение в самонастраивающихся технических системах // Современные технологии в задачах управления и обработки информации: Сборник трудов международного научно-технического семинара. — М.: Изд-во МАИ, 1996.— С. 136—137.

11. Новичков В.М. Информационное обеспечение экипажа в самонастраивающихся системах управления ЛА // Авиационная промышленность. — 1996, № 3-4. — С. 18—22.

12. Новичков В.М. Методология проектирования измерительно-вычислительных комплексов для беспилотных ЛА // Современные проблемы аэрокосмической науки: Тезисы докладов II Всероссийской научно-технической конференции молодых ученых. — Жуковский: ЦАГИ, 1999, —С. 216—217.

13 Новичков В М Обеспечение живучести управляющих информационно-вычислительных комплексов // Современные проблемы аэрокосмической науки и техники: Тезисы докладов международной научно-технической конференции молодых ученых и специалистов — Жуковский — Москва: Издательский отдел Совета молодых ученых и специалистов ЦАГИ, 2000 г. — С. 467—468.

14. Новичков В.М. Об одном подходе к структурной организации резервных приборов // Материалы научных чтений по авиации, посвященных памяти Н.Е. Жуковского. Часть I. — М.: ВВИА им. Н. Е. Жуковского, 2004. — С. 92—93.

15. Новичков В.М. Оценка безотказности модульной авионики с совместным учетом разнородных внешних воздействий // Современные технологии в задачах управления, автоматики и обработки информации Сборник трудов XV международного научно-технического семинара. — М.: Изд-во МИФИ, 2006. — С. 137.

16. Новичков В.М. Оценка эффективности электронных приборов со встроенными датчиками // Современные технологии в задачах управления, автоматики и обработки информации: Сборник трудов XII международного научно-технического семинара. — М.: Изд-во МЭИ, 2003. — С. 378—379.

17. Новичков В.М. Повышение эффективности программно-аппаратных средств ИИС автономных объектов // Современные технологии в задачах управления, автоматики и обработки информации: Сборник трудов IX международного научно-технического семинара, посвященного 70-летию МАИ и 70-летию МЭИ. — М.: Изд-во «Научтехлитиздат», 2000. — С. 95—96.

18. Новичков В.М. Подход к формализации моделей и оценке качества проектируемых информационно-вычислительных комплексов // Автоматизация и современные технологии. — 2000. — № 7. — С. 26—29.

19. Новичков В.М. Реализация свойств живучести в резервных приборах // Современные технологии в задачах управления, автоматики и обработки информации: Сборник трудов XIII международного научно-технического семинара. Часть III.— М.: Изд-во МГУ,2004.—С. 445—446.

20. Новичков В.М. Управление потоками данных в сложных ИИС // Современные технологии в задачах управления, автоматики и обработки информации: Сборник трудов международного научно-технического семинара. — М.: Изд-во МАИ, 1997, —С. 180—181.

21. Новичков В.М. Формирование модульной структуры программного обеспечения для сложных технических систем // Современные технологии в задачах управления, автоматики и обработки информации: Сборник трудов международного научно-технического семинара. — М.: Изд-во МАИ, 1998. — С. 118—119.

Введение.

Глава 1 Исследование условий эксплуатации и методов повышения отказоустойчивости бортовых информационно-измерительных комплексов.

1.1 Информационно-измерительный комплекс летательного аппарата (авионика) и его основные компоненты.

1.2 Условия эксплуатации гражданских летательных аппаратов, виды и причины возникновения отказов авионики.

1.3. Отказоустойчивость авионики, методы и способы повышения безотказности ее компонентов.

1.3.1. Общие вопросы анализа отказоустойчивости авионики.

1.3.2. Обеспечение безотказности аппаратуры.

1.3.3. Вопросы надежности программного обеспечения.

1.4. Обоснование необходимости учета разнородности (разнотемповости) характера влияния внешних воздействий на возникновение отказов компонентов авионики при оценке ее отказоустойчивости.

14.1. Особенности анализа функциональных отказов систем авионики в расчетных условиях эксплуатации.

1.4.2. Условия возникновения и характеристика отказов компонентов резервированной системы по причине внешних воздействий HIRF.

1.4.3. Оценка значения вероятности отказа компонентов авионики по причине внешних воздействий HIRF.

1.4.4. Допущения, принимаемые при анализе отказоустойчивости авионики в условиях разнотемповых внешних воздействий.

1.5. Задачи исследования показателей отказоустойчивости авионики с совместным учетом внешних воздействий, имеющих разнородный (разнотемповый) характер влияния на процесс возникновения отказов.

1.6. Выводы.

Глава 2. Выбор отказоустойчивой структуры перспективного информационноизмерительного комплекса (авионики).

2 1. Анализ структур современных бортовых систем авионики.

2.1.1. КСЦПНО для самолета Ил 96-300.

2 1 2 Комплекс АРИА-200М самолета Бе-200ЧС.

2.1 3. Бортовая модульная система EASy самолета Falcon 2000ЕХ.

2.1.4. Обобщение описанных структур.

2 2. Структура перспективной авионики, обеспечивающая повышенную отказоустойчивость в условиях разнородных внешних воздействий.

2 3. Выбор информационного канала для анализа отказоустойчивости авионики.

2 4 Сравнительная оценка отказоустойчивости перспективной авионики по каналу определения пространственного положения методом имитационного моделирования.

2.4.1. Структура информационного канала.

2.4.2. Задача и методика проведения моделирования.

2.4.3. Алгоритм моделирования.

2.4.4 Результаты моделирования и их оценка.

2 5 Выводы.

Глава 3. Разработка программно-алгоритмических средств для расчета оценок показателей отказоустойчивости с учетом разнородного (разнотемпового) характера внешних воздействий.

3.1. Модель процесса изменения состояния резервированной системы в условиях разнородных внешних воздействий.

3.1.1. Выбор математического аппарата для целей аналитического моделирования.

3.1.2. Разработка модели и формальное описание процесса изменения структуры перспективной системы.

3 2. Разработка программно-алгоритмических средств.

3 2.1. Требования к программному обеспечению.

3.2.2. Обоснование выбора средств для программирования.

3 2 3. Разработка алгоритма для расчета зависящих от времени значений вероятностей состояний резервированной системы.

3 2.4. Разработка алгоритма для расчета зависящего от времени значения вероятности функционального отказа перспективной резервированной системы.

3.2.5. Алгоритм расчета среднего времени и дисперсии времени до функционального отказа резервированной системы.

3.3 Сравнительная оценка результатов расчета показателей отказоустойчивости авионики по каналу пространственного положения по результатам проведенного аналитического и имитационного моделирования с учетом разнородности характера внешних воздействий.

3 4. Выводы

Глава 4 Применение полученных результатов при оценке характеристик функциональной безотказности перспективного бортового информационноизмерительного комплекса (авионики).

4 1. Функциональное назначение, состав и структура перспективной авионики. „131 4 2. Модель реконфигурируемого программного обеспечения для перспективного отказоустойчивого информационно-измерительного комплекса (авионики).

4 3. Оценка безотказности перспективной авионики по каналу определения параметров пространственного положения в типовых условиях.

4.4. Методика расчета основных показателей отказоустойчивости резервированной системы в условиях разнородных внешних воздействий.

4.5. Оценка основных показателей откакзоустойчивости перспективного информационно-измерительного комплекса с применением разработанных средств

4.6. Выводы

Диссертационная работа посвящена вопросу повышения отказоустойчивости бортовых информационно-измерительных комплексов с оценкой основных количественных показателей отказоустойчивости Информационно-измерительный комплекс летательного аппарата в современной практике авиационной промышленности принято называть авионикой [42, 83] При расчете оценок показателей отказоустойчивости авионики учитывается разнородный характер влияния внешних воздействующих факторов (ВВФ) на возникновение отказов ее компонентов. Значение оценок дается на примере анализа функциональных отказов авионики в расчетных условиях эксплуатации с совместным учетом традиционно учитываемых ВВФ и внешних электромагнитных воздействий HIRF (high intensity radiated fields)

Актуальность темы. Бортовое оборудование самолетов постоянно модернизируется. На современном этапе развития авиационной техники это связано с необходимостью решения следующих четырех основных задач: повышения безопасности эксплуатации самолетов, увеличения надежности, обеспечения возможности полетов в условиях возросшей интенсивности воздушного движения, облегчения технического обслуживания и ремонта. При этом возрастает количество функций, выполняемых авионикой, что приводит к необходимости обработки в темпе со временем больших объемов данных, поступающих от различных датчиков, в том числе и от систем-датчиков, установленных на борту самолета. Это в свою очередь приводит к необходимости увеличения вычислительной мощности бортовых вычислителей, входящих в состав авионики. Увеличение вычислительной мощности часто осуществляется за счет повышения тактовой частоты процессоров и шин данных.

Повышение функциональности за счет применения быстродействующих цифровых средств привело к восприимчивости авионики к электромагнитным полям высокой интенсивности HIRF, которые излучаются радиолокационными станциями слежения за воздушным движением. Подобные электромагнитные поля также излучаются передатчиками про-мышленно1 о, военного и бытового назначения За последнее время в связи с быстрым развитием техники электромагнитная обстановка вокруг летящего самолета усложнилась [47] — увеличилось количество спутниковых систем, введены в действие наземные радиоэлектронные станции широкого диапазона, быстро развиваются радиорелейные и тропосферные линии связи системы Интернет и корпоративных информационных систем, сотовых и пей-джерских систем связи, местных теле- и радиостанций. Повышенное высокочастотное элек-трома1 нитное излучение, создаваемое также и отказывающими коммерческими информационными системами, теле- и радиостанциями, тоже может привести к функциональным отказам радиоэлектронного оборудования летательных аппаратов [48]. Отмечается [1], что на возникновение отказных состояний цифровой аппаратуры влияет не только мощность и частота микроволнового пакета, но и количество импульсов в этом пакете, так как современная цифровая аппаратура способна монотонно увеличивать остаток запасенной энергии до тех пор, пока он не превысит критическое значение и не возникнет отказ.

Поскольку отказоустойчивость авионики влияет на обеспечение безопасности полетов, то в соответствии с Авиационными правилами [2] и международными нормами к ней помимо стойкости к традиционно учитываемым ВВФ, таким как, например, вибрация и температура, предъявляются также и требования по стойкости к воздействию HIRF. Наличие сложной электромагнитной обстановки, способность современного оборудования накапливать запасенную электромагнитную энергию и наличие технологического разброса в параметрах элементов, входящих в состав радиоэлектронного компонента авионики, в совокупности говорят о существовании вероятности отказа этого компонента в момент воздействия HIRF при эксплуатации самолета. В настоящее время вопрос влияния HIRF на работоспособность авионики (в связи с недавним появлением этого фактора) недостаточно изучен. Тем не менее, стоит вопрос оценки отказоустойчивости авионики при всей совокупности ВВФ, влияющих на работоспособность ее компонентов.

Отличие внешнего воздействия HIRF от традиционно учитываемых ВВФ состоит в том, что длительность воздействия HIRF не только составляет доли секунды [104], но и по классификации Авиационных правил [2] является событием умеренно вероятным, которое может возникнуть в течение срока службы самолета лишь один или максимум несколько раз, тогда как остальные ВВФ обычно действуют на авионику во время каждого полета и соизмеримы с этим временем Такое несоответствие масштабов времени позволяет говорить о том, что (в масштабе среднего времени полета самолета) отказы компонентов авионики из-за воздействия HIRF могут происходить одновременно. При этом отказы, происходящие по причине других ВВФ, как и принято рассматривать их на практике, происходят в разные моменты времени Это говорит не только о разнородном, но и о разнотемповом характере влияния ВВФ на работоспособность авионики. А так как существующие методы анализа отказоустойчивости авионики базируются на предположении о возникновении отказов в различные моменты времени [13, 29, 42, 79], то их нельзя без доработки использовать для проведения расчетов при одновременном учете ВВФ с разнотемповым характером влияния на работоспособность ее компонентов

Таким образом, потребности в создании отказоустойчивой авионики, изменившийся состав внешних факторов, влияющих на ее работоспособность, и отсутствие общей теории анализа и расчета, позволяющей оценить количественные показатели отказоустойчивости авионики в новых условиях, объясняют необходимость и актуальность исследований, проведенных в диссертационной работе.

Объектом исследования является бортовой информационно-измерительный комплекс (авионика), состоящий из взаимодействующих систем: системы-датчики, бортовая вычислительная система, средства передачи и отображения информации.

При проектировании оборудования учитывается состав выполняемых авионикой функций, который в процессе полета самолета может изменяться как в зависимости от этапа полета, так и по причине возникающих отказов компонентов авионики из-за влияния ВВФ. В современной практике анализ функциональных отказов авионики принято проводить по ее структуре. При этом обеспечение отказоустойчивости авионики путем маскирования отказов осуществляется с помощью избыточности структуры аппаратуры и реконфигурируемого программного обеспечения (ПО).

Важной особенностью современной авионики является наличие ресурсного обеспечения для осуществления реконфигурации в случае возникновения отказов ее компонентов. Увеличение объема ресурсного обеспечения бортового оборудования на практике часто ограничено вследствие существования естественных ограничений на массогабаритные характеристики и энергопотребление оборудования.

Обеспечение отказоустойчивости авионики во время полета и учет разнородного характера влияния ВВФ на работоспособность ее компонентов, обуславливают необходимость разработки комплексного подхода к оценке количественных показателей безотказности авионики. В связи с этим предметом исследования диссертационной работы является отказоустойчивая структура бортового информационно-измерительного комплекса (авионики) в условиях разнородных (разнотемповых) ВВФ.

Цель диссертационной работы — повышение отказоустойчивости бортового информационно-измерительного комплекса (авионики) без увеличения числа его основных компонентов и разработка средств для оценки основных количественных показателей отказоустойчивости в условиях разнородных (разнотемповых) ВВФ.

В соответствии с поставленной целью в работе решаются следующие задачи:

1. Обоснование необходимости учета разнотемповости характера влияния ВВФ на возникновение отказов компонентов авионики при оценке ее отказоустойчивости;

2. Построение структуры перспективного информационно-измерительного комплекса (авионики), обеспечивающей повышенную отказоустойчивость без увеличения числа его основных компонентов;

3 Разработка математической модели процесса изменения во времени состояния резервированной системы, учитывающей разнородный (разнотемповый) характер влияния ВВФ на возникновение отказов элементов этой системы;

4. Разработка программно-алгоритмических средств для получения оценок основных количественных показателей отказоустойчивости резервированных компонентов авионики с учетом разнородного (разнотемпового) характера влияния ВВФ на их работоспособность;

5 Разработка методики расчета среднего времени до функционального отказа и дисперсии времени до функционального отказа для резервированной модульной системы при вероятном появлении отказов ее компонентов в условиях разнородных (разнотемповых) ВВФ.

Методы исследования базируются на методах теории надежности, теории марковских процессов, элементах теории графов и теории вероятности. Перечисленным аналитическим методам исследования посвящены работы отечественных ученых: B.C. Авдуевского, Б В Гнеденко, Е.С. Вентцель, А.Н Колмлгорова, В.Ф. Крапивина, А.А. Маркова, В.И. Тихонова, А.Н. Ширяева и др., а также зарубежных специалистов: И. Базовского, Д Р. Кокса, Д Ллойда и др.

Научная новизна работы заключается в следующем:

1 Показана необходимость учета разнотемповости характера влияния независимых ВВФ на возникновение отказов компонентов авионики при оценке показателей ее отказоустойчивости

2 Разработана математическая модель процесса возникновения отказов в обобщенном резервированном компоненте модульной авионики, учитывающая фактор времени, разнородность (разнотемповость) характера влияния ВВФ на работоспособность элементов ресурса этого компонента и позволяющая рассчитать количественные оценки показателей его отказоустойчивости.

3 На основании сформированной модели и созданных программно-алгоритмических средств разработана методика расчета количественных показателей отказоустойчивости резервированной модульной системы бортового информационно-измерительного комплекса (авионики).

Научные результаты, выносимые на защиту:

- математическая модель процесса возникновения отказов в обобщенном резервированном компоненте модульной авионики, учитывающая фактор времени, разнородность (разнотемповость) характера влияния ВВФ на работоспособность элементов ресурса этого компонента и позволяющая рассчитать количественные оценки показателей его отказоустойчивости;

- методика моделирования процесса изменения во времени количества элементов ресурса резервированной модульной системы, основанная на алгоритмах расчета оценок значений вероятностей состояний ее ресурса и учитывающая время функционирования системы,

- алгоритмы расчета оценок среднего времени до функционального отказа резервированной системы и дисперсии времени до функционального отказа, основанные на методике моделирования процессов изменения во времени состояния ресурса резервированной системы

Достоверность полученных результатов обусловлена корректным использованием математического аппарата и проверкой адекватности разработанных аналитических моделей методом имитационного моделирования процессов возникновения отказов элементов ресурса в условиях разнородных (разнотемповых) внешних воздействий.

Практическая иешюсть работы состоит в следующем:

-дано предложение по структуре перспективного бортового информационно-измерительного комплекса (авионики), обеспечивающей повышенную отказоустойчивость без увеличения числа его основных компонентов;

-разработано программно-алгоритмическое обеспечение, описывающее процесс изменения во времени состояния ресурсов резервированной модульной системы и позволяющее получить оценки (без статистического разброса) среднего времени до функционального отказа системы и дисперсии времени до функционального отказа и тем самым обеспечить возможность сравнения различных вариантов структур перспективной системы в условиях разнородных (разнотемповых) внешних воздействий;

-при формировании модулей программного обеспечения заложена наиболее общая форма описания начальных условий для математического моделирования, что делает его применимым для получения оценок и для иных видов внешних воздействий, имеющих характер влияния на аппаратуру, аналогичный воздействиям HIRF, совместно с традиционно учитываемыми ВВФ;

- все разработанные средства реализованы в виде программных модулей, ориентированных на стандартное программное обеспечение ПЭВМ, и допускают непосредственное включение в другие, более общие программные модели.

Реализация результатов диссертационной работы. Прикладные результаты диссертационной работы, а именно: «Проект структуры перспективной авионики для самолета» и «Методика расчета оценок количественных показателей отказоустойчивости резервированной модульной системы с учетом разнотемпового характера внешних воздействий» использованы ОАО «Туполев» при разработке технических предложений по выбору структуры авионики для модернизации самолетов семейства ТУ-204 и ТУ-334. В проекте структуры перспективной авионики представлены состав оборудования и схема информационных связей между ее компонентами (системами). На основе методики рассчитываются значения оценок среднего времени до функционального отказа, дисперсии времени до функционального отказа и вероятности функционального отказа резервированной модульной системы, которые с учетом характера внешних воздействий, влияющих на возникновение отказов компонентов системы, входящей в состав авионики, позволяют сделать обоснованный выбор количества элементов ресурса этой системы. Внедрение проекта структуры перспективной авионики и методики расчета дает технический эффект, заключающийся в повышении отказоустойчивости, облегчении технического обслуживания и ремонта авионики гражданского самолета, отвечающего всем современным и перспективным требованиям безопасности в условиях высокой интенсивности полетов.

Теоретические результаты внедрены в учебный процесс в рамках курсов «Надежность и диагностика» и «Авиационные приборы и измерительно-вычислительные комплексы» на кафедре «Приборы и измерительно-вычислительные комплексы» Московского авиационного института (государственного технического университета) «МАИ».

Апробация работы. Основные положения диссертационной работы докладывались и обсуждались на научно-технических конференциях и семинарах:

- всероссийская научно-техническая конференция «Вычислительные системы бортового базирования — 95», г. Москва, 1995 г.;

- международный научно-технический семинар «Современные технологии в задачах управления и обработки информации», г. Алушта, 1996 г. [62];

- международные научно-технические семинары «Современные технологии в задачах управления, автоматики и обработки информации», г. Алушта, 1997 — 2004,2006 гг. [30, 58, 59,67—69,73—75];

-международные научно-технические конференции «Современные проблемы аэрокосмической науки», г. Жуковский, 1999,2000 гг. [64, 65];

- научные чтения по авиации, посвященные памяти Н. Е. Жуковского, г. Москва, 2004 г. [66]

Публикации По материалам диссертационной работы опубликована 21 печатная работа [30, 53, 54, 56—70, 73—75]. Результаты исследований отражены в 5 отчетах [20, 21, 55, 71, 72] о научно-исследовательской работе (включая 3 опубликованных рукописных отчета).

Структура диссертации Диссертационная работа состоит из списка обозначений и сокращений, введения, четырех глав, заключения, списка литературы (111 наименований) и трех приложений Общий объем основного текста работы составляет 165 страниц, включая 41 рисунок и 7 таблиц Приложения представлены на 9 страницах.

Во введении показана актуальность выбора темы диссертационной работы, определены объект и предмет исследования, сформулированы цель и вытекающие из нее задачи диссертационного исследования, отражены научная новизна и практическая ценность работы, дана общая характеристика работы.

В первой главе дано определение объекта исследования, рассмотрены условия его эксплуатации и методы повышения его отказоустойчивости. Обоснована необходимость совместного учета ВВФ, имеющих разнородный характер влияния на работоспособность компонентов объекта исследования. Приведена оценка вероятности отказа компонентов авионики по причине внешних воздействий HIRF. Проведена постановка задач исследования.

Во второй главе дан анализ современных структур авионики, на основе которого синтезирована структура, обладающая повышенной отказоустойчивостью при том же количестве основных компонентов авионики. Методом статистического имитационного моделирования дана сравнительная оценка этих структур, подтверждающая эффективность перспективной структуры.

В третьей главе сформирована математическая модель процесса изменения во времени состояния резервированной системы и описаны разработанные программно-алгоритмические средства, позволяющие рассчитывать не имеющие статистического разброса оценки основных количественных показателей отказоустойчивости авионики с учетом разнородного характера внешних воздействий. Дана оценка разработанных средств.

В четвертой главе приведены функциональное назначение, состав и структура перспективной авионики. Дано описание модели программного обеспечения для перспективной авионики, иллюстрирующее возможности его реконфигурации при возникновении отказов аппаратуры Представлена методика и пример использования этой методики для расчета значений оценок среднего времени до функционального отказа и дисперсии времени до функционального отказа для резервированной системы при вероятном появлении отказов ее компонентов в условиях разнородных внешних воздействий. Показан способ применения разработанных средств.

Заключение содержит выводы по основным результатам диссертационной работы

Приложения содержат пример текста программы для проведения расчетов основных показателей безотказности с учетом разнородности характера внешних воздействий, акты внедрения прикладных результатов работы в производство и теоретических результатов в учебный процесс

4 6 Выводы

1. В результате проведенного исследования определена структура перспективного бортового информационно-измерительного комплекса (авионики), обладающая повышенной отказоустойчивостью по отношению к существующим отечественным разработкам. Повышение отказоустойчивости достигнуто за счет объединения ресурсов левого и правого бортов с помощью единой бортовой системы обработки информации, состоящей из конструктивно унифицированных модулей, которые могут быть оперативно перепрограммированы. При этом применение унифицированных модулей также позволяет облегчить производство, техническое обслуживание и ремонт перспективной авионики.

2. Разработка модели бортового реконфигурируемого программного обеспечения показала принципиальную возможность организации БСОИ перспективной авионики по модульному принципу с обеспечением загрузки функционального программного обеспечения в любой модуль БСОИ.

3. Оценка функциональной безотказности по каналу определения параметров пространственного положения в типовых условиях показала высокую эффективность выбранной структуры БСОИ для перспективной авионики с точки зрения безотказности. Введение коммутационной среды обмена данными привело к уменьшению вероятности отказа БСОИ за

7 —17

1 час полета с величины 1,260-10 до величины 1,729-10 , что по классификации Авиационных правил [2] является событием практически невероятным, которое настолько невероятно, что нет необходимости считать возможным его возникновение.

4. На основе разработанных программно-алгоритмических средств создана методика расчета основных показателей безотказности резервированной системы, позволяющая дать оценку основных показателей отказоустойчивости компонентов перспективного информационно-измерительного комплекса (авионики) в условиях разнородных (разнотемповых) внешних воздействий.

5. Анализ результатов расчетов, проведенных по созданной методике, позволил выявить резервы для дальнейшего повышения отказоустойчивости перспективного информационно-измерительного комплекса (авионики).

Заключение

1. В результате проведенного сравнительного анализа современных бортовых информационно-измерительных комплексов (авионики) выработаны практические рекомендации по организации структуры, обеспечивающей повышение отказоустойчивости авионики за счет применения структурных методов теории надежности. Повышение отказоустойчивости достигается за счет введения коммутационной среды обмена данными, обеспечивающей более высокую степень интеграции, позволяющей сохранить общепринятое количество блоков функциональных систем.

2 Исследована структура бортовой резервированной системы обработки информации, которая является одним из основных компонентов авионики. Система обработки информации, имеющая исследованную структуру, состоит из унифицированных модулей, объединенных между собой с помощью коммутационной среды обмена данными, обладает повышенной устойчивостью к внешним воздействиям HIRF и имеет средства для облегчения ее технического обслуживания и ремонта. Наличие унифицированных модулей, которые могут быть оперативно перепрограммированы, позволяет поддерживать функциональные качества авионики, связанные с решением критических задач, в процессе эксплуатации гражданского самолета.

3 Разработана математическая модель процесса возникновения отказов в обобщенном резервированном компоненте модульной авионики, учитывающая фактор времени, разнородность (разнотемповость) характера влияния внешних воздействий на работоспособность элементов ресурса этого компонента и позволяющая рассчитать количественные оценки показателей отказоустойчивости этого компонента

4. Предложена методика моделирования процесса изменения во времени количества элементов ресурса резервированной модульной системы. Предложенная методика основана на разработанных алгоритмах расчета оценок значений вероятностей состояний ресурса этой системы, а также учитывает фактор времени, в котором развивается моделируемый процесс, и позволяет рассчитывать оценки количественных показателей отказоустойчивости резервированной модульной авионики с унифицированными компонентами. При моделировании учитывается разнородный (разнотемповый) характер влияния внешних воздействий на процесс возникновения отказов системы.

5. На основе созданной математической модели и алгоритмов, необходимых для проведения моделирования, разработано программное обеспечение, позволяющее рассчитывать оценки функциональной безотказности системы на начальном этапе ее проектирования. Рассчитываемые оценки учитывают разнородный и разнотемповый характер внешних воздействий. При этом рассчитываются: среднее время и дисперсия времени до функционального отказа, а также вероятность функционального отказа и вероятности работоспособных состояний для произвольно выбранного момента времени.

6. Разработанные при выполнении диссертационной работы «Проект структуры перспективной авионики для самолета» и «Методика расчета оценок количественных показателей отказоустойчивости резервированной модульной системы с учетом разнотемпового характера внешних воздействий» внедрены на ОАО «Туполев». Внедрение проекта структуры перспективной авионики и методики расчета дает технический эффект, заключающийся в повышении отказоустойчивости, облегчении технического обслуживания и ремонта авионики гражданского самолета, отвечающего всем современным и перспективным требованиям безопасности в условиях высокой интенсивности полетов.

1. Авдеев В.Б., Бердышев А.В. О пороговом числе мощных электромагнитных импульсов, переводящих облучаемую радиоэлектронную аппаратуру в сбойное состояние // Информационное противодействие угрозам терроризма. — 2005. — № 5. — С. 194—197.

2. Авиационные правила. Часть 25. Нормы летной годности самолетов транспортной категории. — М.: АР МАК, 2004. — 332 с.

3. Авиационные цифровые системы контроля и управления / Под ред. д-ра техн. наук В А Мясникова и канд. техн. наук В.П. Петрова. — JI.: Машиностроение, Ленингр. отд-е, 1976. —608 с

4. Авионика России: Энцикл. справ. Науч. изд. / Под общ. ред. С Д. Бодрунова. — СПб.: Национальная ассоциация авиаприборостроителей, 1999. — 780 с.

5. Агеев В М., Павлова Н.В. Приборные комплексы летательных аппаратов и их проектирование / Под ред. В.В. Петрова — М.: Машиностроение, 1990. — 432 с.

6. Александровская Л Н., Афанасьев А.П., Лисов А.А. Современные методы обеспечения безотказности сложных технических систем. — М.: Логос, 2003. — 208 с.

7. Алексеев Э П, Евгенов А.В., Перчаткин М.П. Перспективные интегрированные комплексы авионики гражданских самолетов. — http7/www.niiao.ru/articlemaks200l.htm (Сокращенная версия статьи опубл. газете "Воздушный транспорт" №33, август 2001 г.)

8. Аляутдинов Д.А, Далевич А.Н. Параллельный Си (Parallel С). / Под ред. В.К. Левина // Математическое обеспечение и программирование для многопроцессорных систем: Вып. 5. — М.: Изд-во МАИ, 1991. — 112 с.

9. Анализ функциональных отказов базового авиагоризонта АГБ-96Р. — Арзамас: ОКБ "Темп", 1991.

10. Анализ функциональных отказов, оценка показателей безотказности и контролепригодности системы СБКВ-85 / Утв. 27.07.94 В.Л. Будкин, А.П. Ленивцев. — Рамен-ское РПКБ, 1994.

11. Антипин В.В., Годовицын В.А., Громов Д.В. и др. Влияние мощных импульсных микроволновых помех на полупроводниковые приборы и интегральные микросхемы // Зарубежная радиоэлектроника. — 1995. — № 1. — С. 37—53.

12. Базовский И. Надежность. Теория и практика/ Пер с англ. Ю. Г. Епишина и М. А. Лившиц. Под ред Б Р. Левина. — М.: Мир, 1965. — 374 с.

13. Баруча-Рид А.Т. Элементы теории марковских процессов и их приложения. — М.: Наука, Гл. ред физ.-мат. лит., 1969. — 512 с.

14. Белецкий В.В. Теория и практические методы резервирования радиоэлектронной аппаратуры. — М.: Энергия, 1977. — 360 с.

15. Белоусов Ю.А. Отказоустойчивые бортовые вычислительные системы. Вопросы построения аппаратной части // Авиакосмическое приборостроение. — 2004. — № 3. — С. 18—23.

16. Белоусов Ю.А. Отказоустойчивые бортовые вычислительные системы. Вопросы построения программного обеспечения // Авиакосмическое приборостроение. — 2004. — №4. —С. 22—30.

17. Белоусов Ю.А. Отказоустойчивые бортовые вычислительные системы. Классификация и оценка технических характеристик // Авиакосмическое приборостроение. — 2004. — № П. —С. 26—34

18. Браславский Д.А. Приборы и датчики летательных аппаратов. — М: Машиностроение, 1970. — 392 с.

19. Булеков В.П. Электротехническая совместимость оборудования летательных аппаратов.—М.: МАИ, 1992. —210 с.

20. Воднев В.Т. и др., Наумович А.Ф., Наумович Н.Ф. Основные математические формулы Справочник / В.Т. Воднев, А.Ф. Наумович, Н.Ф. Наумович; Под ред. Ю.С Богданова.— 3-е изд, переаб. и доп. — Минск: Вышэйшая школа, 1995. — 380 с.

21. Волик Б Г., Рябинин И А. Эффективность, надежность и живучесть управляющих систем//Автоматика и телемеханика.— 1984. — № 12. — С. 151—160.

22. Волков JI И., Шишкевич J1.M. Надежность летательных аппаратов. — М.: Высшая школа, 1975, —239 с.

23. Воробьев В.Г., Зыль В.П., Кузнецов С.В. Комплексы стандартного цифрового пи-лотажно-навигационного оборудования / В 2-х частях. — М.: МГТУ ГА, 1998.

24. Гмурман В.Е. Теория вероятностей и математическая статистика. — М.: Высшая школа, 1998. —479 с.

25. Гнеденко Б.В. Курс теории вероятностей. — М.: Гос. изд. физ.-мат. лит., 1970. —406 с.

26. Гнеденко Б.В., Беляев Ю.К., Соловьев А.Д Математические методы в теории надежности. Основные характеристики надежности и их статистический анализ. — М.: Наука, Гл. ред. физ.-мат. лит., 1965. — 524 с.

27. Егер С.М, Матвеенко A.M., Шаталов И.А. Основы авиационной техники / Под ред И. А. Шаталова — Изд. второе, перераб. и. доп — М.: Изд-во МАИ, 1999. — 576 с.

28. Интеграция авионики — основное направление комплексирования бортового радиоэлектронного оборудования перспективных самолетов и вертолетов // Ю.И. Сабо и др — сборник докладов 11 конференции НААП. — М.: НААП, 1999. — С. 13—19.

29. Интеграция — основная тенденция в развитии авионики // Ю.И. Сабо и др. — Датчики и системы. — № 8. — 2001. — С. 47—49.

30. Калинин В Н., Варакин Е.И. Марковские процессы и вероятностные системы массового обслуживания/Методич. пособ. — JI.: ВИКИ им. А.Ф.Можайского, 1975. — 29 с.

31. Кемени Дж Д., Снелл ДжЛ Конечные цепи Маркова: Пер. с англ. / Под ред. А.А. Юшкевича — М.: Наука, Гл. ред. физ.-мат. лит., 1970. — 271 с.

32. Клиорин М.И. и др. Управляющие вычислительные комплексы СМ-2М: Архитектура и программное обеспечение / М.И. Клиорин, В.Я. Кадулин, В.М. Смолкин; Под ред. В В Резанова. — М Энергоатомиздат, 1989. — 296 с.

33. Кокс Д Р., Оукс Д. Анализ данных типа времени жизни. — М. Финансы и статистика, 1988. — 189 с.

34. Колесник В Д., Полтырев Г.Ш. Курс теории информации. — М.: Наука, 1882. —416с

35. Колмогоров А.Н. Цепи Маркова со счетным числом возможных состояний // Бюл. МГУ / Секция А (математика и механика) Вып. 1. —1937. — 1, № 3. — С. 1—16.

36. Копп К. Электронная бомба — оружие электрического массового поражения. — 09-01-2003 04.00 Air & Space Power Chronicles http7/www.aiфower.maxwelI.af.miI/

37. Корн Г., Корн Т. Справочник по математике (для научных работников и инженеров). — М.: Наука, Гл. ред. физ.-мат. лит., 1977. — 832 с.

38. Ларкин Е.В., Сабо Ю.И. Сети Петри-Маркова и отказоустойчивость авионики. — Тула: Тул. гос. ун-т., 2004. — 208 с.

39. Майоров А.В., Мусин С.М., Янковский Б.Ф. Выявление причин отказов авиационного оборудования. — М.: Транспорт, 1996. — 286 с.

40. Мамедли Э.М., Соболев Н.А. Механизмы операционных систем, обеспечивающие отказоустойчивость в управляющих многомашинных вычислительных системах // Автоматика и телемеханика. — 1995. —№8. — С. 3—63.

41. Многоцелевой самолет-амфибия Бе-200. — ТАНТК им. Г. М. Бериева — http //www.beriev.com/rus/be-200/Be-200ES html

42. Модульное бортовое оборудование — ключевая технология в создании перспективных боевых самолетов / Ред. Б.И. Скачков // Новости зарубежной науки и техники. Сер. «Авиационные системы» / НИЦ — 1994. — № 7-8. — С. 8—12.

43. Надежность изделий авиационной техники. Эквивалентно-циклические испытания на безотказность авиационного бортового оборудования / Методические указания МУ 150-95. — 66 с.

44. Надежность и эффективность в технике: Справочник: В Ют. / Ред. совет: В. С. Авдуевский (пред.) и др. — М.: Машиностроение, 1986.

45. Натансон И.П. Конструктивная теория функций. — М.-Л.: ГИТТЛ, 1949. — 688 с.

46. Новичков В.М. Автоматизация разработки средств управления приборной индикацией // Автоматизация и современные технологии. — 1995, № 4. — С. 5—7.

47. Новичков В.М. Адаптивная система информационного обеспечения экипажа летательного аппарата // Автоматизация и современные технологии. — 1996, № 4. -«г С. 36 — 40.

48. Новичков В.М. Анализ вероятностных характеристик аппаратурных состояний многопроцессорных систем // Автоматизация и современные технологии. — 1998. — № 10. — С 9—16

49. Новичков В М. Анализ живучести сложных технических систем при возможном влиянии неблагоприятных воздействий со стороны окружающей среды // Автоматизация и современные технологии —2003 —№10. — С. 27—32.

50. Новичков В М Анализ характеристик программного обеспечения системы предоставления информации // Автоматизация и современные технологии. — 1999. — № 1. — С. 14—20.

51. Новичков В.М. Вопросы анализа живучести управляющих информационно-вычислительных комплексов // Приборы и системы. Управление, контроль, диагностика. — 2000 — №9 — С. 72—74.

52. Новичков В.М. Информационное обеспечение экипажа в самонастраивающихся системах управления J1A // Авиационная промышленность. — 1996, № 3-4. — С. 18—22.

53. Новичков В М. Об одном подходе к структурной организации резервных приборов // Материалы научных чтений по авиации, посвященных памяти Н.Е.Жуковского. Часть I. — М: ВВИА им. Н. Е Жуковского, 2004. — С. 92—93.

54. Новичков В.М. Подход к формализации моделей и оценке качества проектируемых информационно-вычислительных комплексов // Автоматизация и современные технологии — 2000. — № 7. — С. 26—29.

55. Новичков В.М. и др. Разработка методик, алгоритмов и программных средств для исследования и проектирования человеко-машинных приборных систем JIA: Отчет о НИР //

56. Разработка теории, принципов построения и программного обеспечения перспективных приборных человеко-машинных комплексов JIA. Инв. № 02990003207, Г.р. № 01980003419. — М.: МАИ, каф. 303,1998. — 88 с.

57. Оре О. Теория графов. — М.: Наука, 1980. — 336 с.

58. Райншке К., Ушаков И.А. Оценка надежности систем с использованием графов. — М : Радио и связь, 1988. — 209 с.

59. Романов Г.М. и др Человек и дисплей / Г.М. Романов, Н.В. Туркина, JI.C. Колпа-щиков —JI: Машиностроение, Ленингр. отд-е, 1986. — 256 с.

60. Росин М.Ф., Булыгин B.C. Статистическая динамика и теория эффективности систем управления. — М.: Машиностроение, 1981. — 312 с.

61. Руководство по предотвращению авиационных происшествий. ICAO, Doc. 9422-AN/923,1984.

62. Руководство по эксплуатации самолета Бе-200ЧС. Раздел 144.06.00 Комплекс бортового радиоэлектронного оборудования АРИА-200М. — ОАО «ТАНТК им. Г. М. Бериева», 2004. —462 с

63. Руководство по летной эксплуатации самолета Ил-96-300. Подраздел 8.12 Пилотажно-навигационный комплекс. — УКБП, 2003. — 116с. „

64. Сабо Ю.И. Модели структурных отказов в системах авионики // Авиакосмическое приборостроение. — 2004. — № 9. — С. 51—54.

65. Самолет Ил 96-300 / J1.B. Лещинер, Р.В. Скач, В.И. Васильев и др.; Под ред. В.Г. Воробьева, Д.В. Лощинера. — М.: МИИГА, 1989. — 182 с.

66. Таверна М. Управлять самолетом становится легче // Авиатранспортное обозрение (при участии Aviation Week & Space Technology). — январь/февраль, 2004. — № 50 — С 35—36.

67. Теория проектирования вычислительных машин, систем и сетей / В.И. Матов, Г.Т. Артамонов, О.М. Брехов и др.; Под ред. В.И. Матова. — М.: МАИ, 1999. — 460 с.

68. Техническое задание №59-00-111 на разработку вычислительного модуля ввода-вывода и управления полетом (МВВ/МУП) интегрированного комплекса бортового оборудования АРИА-200М. — Жуковский: НИИАО, 2001.

69. Техническое задание на ОКР №58-00-111 на разработку модуля предупреждающей сигнализации (МПС) комплекса бортового оборудования АРИА-200М. — Жуковский: НИИАО, 2001.

70. Техническое задание № 109-01-XII на разработку вычислительного модуля технического обслуживания. — Жуковский: НИИАО, 2001.

71. Тихонов В.И., Миронов М А. Марковские процессы. — М.: Сов. радио, 1977. —488 с.

72. Транспьютеры Архитектура и программное обеспечение: Пер. с англ. / Под ред Г. Харпа. — М.: Радио и связь, 1993. — 304 с.

73. Уильяме Т. ЭМС для разработчиков систем. Книга 1. — М.: Издательский дом «Технологии», 2004. — 508 с.

74. Условия эксплуатации и окружающей среды для бортового авиационного оборудования Требования, нормы и методы испытаний. — Квалификационные требования КТ 160 D. — М : АР МАК, 2005. — 528 с.

75. Фаворов Ю.Н. Проблемы оценки ЭМС оборудования самолетов гражданской авиации // Московский международный авиакосмический салон. Тезисы докладов, 1999.

76. Фомичев К., Юдин Л. Электромагнитное оружие. Перспективы применения в информационной борьбе // Электроника: НТБ. — 1999. —№ 6. — С. 40—44.

77. Херхагер М., Партолль X. Mathcad 2000: полное руководство: Пер. с нем. — Киев: Издательская группа BHV, 200. — 416 с.

78. Чжун Кай-лай. Однородные цепи Маркова / Пер. В.Ф. Колчина; Под ред. С.Х. Сираджинова — М.: Мир, 1964. — 425 с.

79. Ширяев А.Н. Вероятность. — 2-е изд. перераб и доп. — М.: Наука, Гл. ред. физ.-мат лит, 1989. — 640 с.

80. CMOS Databook, National Semiconductor Corporation, Santa Clara, 1978.

81. Electromagnetic Compatibility (EMC) http://www.environlab.com/emc.htm

82. Falcon 2000EX. Flight Crew Operating Manual. Vol. 1 Systems description. — Dassault Aviation, 2004. — 328 p.

83. Jiang J. Design of reconfigurable control systems using eigenstructure assignments // International Journal of Control. — 1994. — 59, № 2. — P. 395—410.

84. High-Intensity Radiated Fields. Transportation Safety Board of Canada http //www tsb.gc ca/en/reports/air/1998/a98h0003/02sti/I8additionalinformation/hirf.asp

85. Manuel W., Gardner W. R., Radasky W. Electromagnetic terrorism and adverse effects of high power electromagnetic environments // Proceedings of 13th International Zurich Symposium on Electromagnetic Compatibility. — February 16-18,1999. — P. 119—122.

86. Micron DRAM Data Book, Micron Technology Inc, Idaho, 1992.

87. Mink A. and oth. Multiprocessor performance-measurement instrumentation / A. Mink, R. Carpenter, G. Nacht, J. Roberts // Computer. — 1990. — № 9. — P. 63—75.

88. Motorola RF Device Data, Motorola Semiconductor Products Inc, Arizona, 1983.

89. Radasky W., Manuel W. An approach to protect civil systems from the adverse effects of high power electromagnetic environments // Proceedings of 13th International Zurich Symposium on Electromagnetic Compatibility. — February 16-18,1999. — P. 146—149.

90. Taylor C.D., Harrison C.W. On the Coupling of Microwave Radiation to Wire Structures, IEEE Transactions on Electromagnetic Compatibility, Vol. 34, No. 3,183, August 1992.

91. The EMP — A Triangular Impulse, 2.29, A Handbook Series on Electromagnetic Interference and Compatibility, Don White Consultants, Maryland, 1978.