автореферат диссертации по информатике, вычислительной технике и управлению, 05.13.01, диссертация на тему:Системный анализ и синтез моделей надежности и безопасности ЛА

Оглавление 3 Основные обозначения математических объектов (по Г.Б. Петухону [43]).

Общая характеристика работы.

Введение.

Глава I. Модели и методы прямых измерений (оценивания) надежности технических объектов

1.1 Надежность ^восстанавливаемых объектов.

1.1.1 Критерии и показатели надежности.

1.1.2. Интенсивность отказа.

1.1.3. Числовые характеристики распределения времени безотказной работы.

1.1.4. Характерные периоды изменения надежности

1.2. Надежность восстанавливаемых объектов 47 ; 1.2.1. Основные характеристики потока отказов и потока восстановлений.

1.2.2. Показатели надежности восстанавливаемых объектов

1.2.3 Свойства потоков отказов и восстановлений.

1.3. Модели расчета надежности СТС по известным характеристикам надежности их элементов.

1.3.1. Способы повышения надежности СТС.

1.3.2. Модели расчета надежности резервированных систем

1.3.3. Функциональное и временное резервирование СТС

1.3.4. Структурная схема моделей надежности.

1.4. Выводы к главе I.

Глава II. Модели и методы косвенного измерения (оценивания) надежности технических объектов

2.1. Расчеты надежности конструкций механических систем

2.1.1. Учет случайности нагрузки и прочности в расчетах надежности конструкций.

2.1.2. Модели частных случаев расчета надежности.

2.2. Принципы формирования моделей функциональной надежности

2.2.1 Критерии и показатели функциональной надежности

2.2.2. Принципы построения моделей типа «нагрузка - сопротивляемость»

2.2.3. Факторы, влияющие на надежность технических объектов, и их аналитическое представление.

2.3. Математические модели нагрузки.

2.3.1. Случайные процессы и их аналитические модели.

2.3.2. Корреляционный анализ случайных процессов. «Метод некоррелированных максимумов».

2.3.3. Представление функции распределения случайного процесса функцией распределения «крайнего члена выборки».

2.4. Сопротивляемость технических объектов. Модели сопротивляемости

2.4.1 .Факторы, определяющие стохастическую природу сопротивляемости

2.4.2 Типовые зависимости сопротивляемости от времени работы объектов.

2.4.3. Математические модели сингулярных случайных процессов старения.

2.4.4. Дискретная форма представления процессов старения

2.5. Модели отказов, без учета старения

2.5.1. Предикативная форма описания моделей отказов.

2.5.2 Модель отказа: «выброс» случайного процесса за заданный уровень.

2.5.3. Пример использования модели «случайного выброса» при гауссовском законе распределения случайных величин ûим'

2.5.4. Пример использования модели «случайного выброса» при пуассоновском распределении вероятности «выброса».

2.5.5. Модель надежности: «нагрузка - случайный процесс, сопротивляемость - случайная величина».

2.5.6. Вывод основных соотношений для определения показателей надежности.

2.5.7. Сравнительный анализ показателей надежности, полученных из уравнений прямых и косвенных измерений

2.5.8. Отличительные особенности моделей косвенного измерения (прогнозирования) надежности.

2.6. Модели оценивания надежности с учетом старения сопротивляемости

2.6.1 .Исходные положения для описания модели, учитывающей старение объекта.

2.6.2. Вывод основных соотношений для оценивания показателей надежности по модели (2.6.4).

2.6.3. Сравнительный анализ показателей надежности.

2.6.4. Особые случаи оценивания показателей надежности

2.6.5. Модель оценивания надежности: «сопротивляемость -равномерный сингулярный процесс, нагрузка - неслучайная постоянная величина».

2.6.6. Модель оценивания надежности: «нагрузка - стационарный, случайный процесс, сопротивляемость - неслучайная функция времени».

2.6.7. Модель оценивания надежности: «нагрузка -неслучайная циклически повторяющаяся величина, сопротивляемость - случайная сингулярная функция времени».

2.7 Апостериорные показатели надежности.

2.7.1. Неопределенность (случайность) апостериорных характеристик надежности.

2.7.2. Гарантированная функция надежности.

2.7.3. Модель оценивания надежности восстанавливаемого объекта с учетом его старения.

2.7.4. Структурная схеме моделей косвенного оценивания показателей надежности.

2.8. Выводы к главе II.

Глава III. Испытания и оценивание надежности технических объектов

3.1. Натурные испытания: методология, классификация, организация, методы проведения, обработка результатов, принятие решения.

3.1.1. Общие сведения об испытаниях и измерениях.

3.1.2. Классификация испытаний.

3.1.3. Программа испытаний.

3.1.4. Обоснование необходимости наземной отработки СТС

3.1.5. Принципы формирования наземных отработочных испытаний.

3.1.6. Декомпозиция нагрузочных факторов и формирование программы наземной отработки.

3.2. Особенности оценивания надежности СТС в ходе отработки

3.2.1. Влияние этапов отработки на надежность ЛА.

3.2.1. Логико-вероятностная модель изменения надежности в процессе отработки.

3.2.3. Статистическое оценивание параметров нормального закона распределения вероятностей по результатам испытаний

3.2.4. Оценивание вероятности безотказной работы при испытаниях по схеме Бернулли.

3.2.5. Оценивание вероятности безотказной работы в случае экспоненциального закона распределения £.

3.2.6. Объединение результатов испытаний при оценивании надежности.

3.3. Методы прогнозирования функциональной надежности бортовых систем космических аппаратов.

3.3.1 Краткий анализ функционирования и характерные отказы некоторых систем космического объекта.

3.3.2. Прогнозирование функциональной надежности СОК в отношении тепловых нагрузок.

3.3.3. Прогнозирование показателей надежности системы терморегулирования в условиях «квазистационарного» нагружения.

3.4. Выводы к главе III.

Глава IV. Модели надежности и безопасности СТС человек-машина»

4.1. Показатели качества подготовки оператора к управлению

4.1.1. Состояние вопроса.

4.1.2. Модель контроля качества подготовки оператора к управлению СТС.

4.1.3. Модель учета взаимосвязи различных учебных дисциплин, разделов и планов и их влияния на качество подготовки оператора

3.1.4. Показатели качества подготовки оператора.

4.1.5. Показатель способностей оператора к управлению СТС

4.1.6. Модель динамики процесса обучения оператора.

4.1.7. Моделирование процессов освоения и утраты знаний

4.2. Критерии и показатели надежности СТС, управляемой человеком.

4.2.1. Основной показатель надежности СТС, управляемой человеком

4.2.2. Вероятностный критерий безопасного управления СТС

4.2.3. Вероятностный критерий безаварийной работы СТС

4.3. Методики оценивания надежности СТС, управляемой человеком (на примере авиационных газотурбинных двигателей).

4.3.1. Методика оценивания вероятности безопасного управления ГТД.

4.3.2. Методика оценивания вероятности безаварийной работы

4.4. Выводы к главе IV.

Глава 1. Отказы ГТД и их весовые коэффициенты.423

Глава 2. Обобщенные показатели надежности ГТД.436

Выводы.444

Литература.445

Основные обозначения математических объектов (по Г.Б. Петухову [43]).

5,1и,у,х,у,г,со,. - произвольные переменные, ц,к,1т,п,г,5,.- целочисленные переменные, а, Ъ, с, с1, а,р,ц,Х,. - параметры, а а,Ъ) ={х:а<х<Ь}- открытый интервал значений переменнойх, [т=к(г)п] - последовательность значений переменной т от к до п с шагом г, й и<т>~<и\,и2,--ит> ~ т ~ мерный вектор (упорядоченная последовательность переменных и\,и2>-ит), ит} ' множество (пространство) значений вектора ит, А,В,. ,М,. ,и,У,. ■- произвольные множества, 0 - пустое множество, р/ДД Ф,. - функция, О при г<а а

1при а

- единичная функция (функция Хевисайда), ка), dfЛ(t-a)]d\coYmиt=a , ,, ^

5и-а)=———————-- - дельта-функция (функция Дират 0 при гФа

ААП - конъюнкция высказываний («А и Б»),

А=>В - импликация высказываний («из А следует В»),

V - квантор общности, с1 - равенство по определению, е - знак принадлежности элемента множеству, ё - знак непринадлежности элемента множеству, с - знак включения одного множества в другое, с - знак строгого включения одного множества в другое,

П -знак пересечения (произведения) множеств, и -знак объединения (суммы) множеств,

В[т,п)>В[т] - матрица размерности т*п или порядка т,

- транспонированная квадратная матрица, |5[от| - определитель квадратной матрицы В[т], В^ -матрица обратная для матрицы В[т], У<п> ~ п~ мерный вектор столбец, В[т] - евклидова норма квадратной матрицы В[т]-> А - символ случайного объекта,

А,В,С,.,А,В,С - события (множества элементарных событий), А - случайное событие,

Р(А)= Вер А - безусловная (априорная) вероятность случайного события А,

РА/В)

- условная (апостериорная) вероятность события А относительно события В, х,й,уЛЛ - случайные величины, к,1 ,т,п - случайные величины (целочисленные) и<п> " «-мерный, случайный вектор, й(г) - скалярная случайная функция, и<п>(О ~ векторная случайная функция, I и)-Р(й<и) - безусловная (маргинальная) функция распределения случайной величины й, й рй(и)-Р(й>и) - дополнительная функция распределения случайной величины и, рй(и) ^Яц(и) ^ —ск—=----безусловная плотность распределения случайной величины и, й

Ря(п)=Р(п=п)> [п=\(\)^>\ - ряд распределения дискретной случайной величины п,

Р~1(оз)=Ки(\-со) - функция обратная для функции распределения случайной величины и, й=Ми=М[й] - математическое ожидание случайной величины й, й=й-й - центрированная случайная величина й, £)г = £)[м]=^2 - дисперсия случайной величины и, сгй=ст[м]=л/Бй " среднее квадратическое отклонение случайной величины и, р0<п>(и<п>) ~ функция распределения ^-мерного случайного вектора и<п> '

РЙ(п)=Р(п<п), \п=\(\)<п\ - функция распределения дискретной случайной величины п,

Яп(п)~Р(^>п), \п=1(1)оо\ - дополнительная функция распределения случайной величины п, й

- условная функция распределения случайной величины й\ относительно случайной величины йг, 1 ¿Рц^иъиг) °°г ^^(■иьиг)^--г-= ] <Ро<2(иьиг)с1т условная плотность

- щ -со и<2> распределения случайной величины щ относительно случайной величины йг ■>

Фт'/п*/- " условная плотность распределения оставшегося интервала времени ?' при условии, что с начала интервала 7 уже прошло время равное 7, й

Гх/а(и)=Р(х<х/ А) - условная функция распределения случайной величины х относительно события А, й

Рх(х!х2)==Р\х(Х2)^х] - одномерная функция распределения случайной функции х(хг), 1 3 х>хг) Ф~(х;хг)~-—— - одномерная плотность распределения случаиил ной функции х(хг) ■>

Кй'(т) ~ автокорреляционная функция стационарной, случайной функции 7л'(г

Кй'(т) " нормированная корреляционная функция стационарной, случайной функции й'((),

Кй<(т) - нормированная корреляционная функция центрированной случайной функции й'({), спектральная плотность стационарной, случайной функции

7л'Ц),

Р*(П)(А) - статистическая частота случайного события А в п испытаниях,

Тл-Бирй'(т) - наибольшее случайное значение случайной функции те(1,1+Ткор) и'(г) на интервале времени равном ткор» й(П)=$Щ> эир и'(г) - наибольшее случайное значение функции й'(1) за п}, ТЬ(Ц+Ткор) п испытаний.

Общая характеристика работы

Актуальность проблемы. В настоящее время в связи с резким сокращением объемов производства, высокой степенью изношенности производственного и испытательного оборудования резко сократились работы по обеспечению надежности и безопасности сложных технических систем (СТС). Отсутствие средств на поддержание необходимого уровня испытательной базы наукоемких отраслей производства и на ее обновление, создает настоятельную необходимость поиска иных путей решения проблемы надежности и безопасности отечественных СТС.

Одним из направлений решения проблемы надежности и безопасности сложных систем является моделирование, т.е. использование различного типа моделей для отработки изделий и совершенствования показателей их качества.

Моделирование и раньше использовалось в сочетании с натурными испытаниями для сокращения сроков и объемов отработки новой техники. Однако при уменьшении возможностей проведения натурных испытаний, роль моделирования резко возросла.

К настоящему времени разработаны разнообразные модели оценивания надежности и безопасности систем. Однако при отсутствии жестких ограничений на способы получения исходной информации и ее объемы многие методики прошлых лет ориентированы на использование результатов испытаний представительных выборок технических объектов. Исходной информацией, используемой для оценивания надежности СТС, служили временные ряды реализаций времени безотказной работы (наработки между отказами) испытываемых или эксплуатируемых систем. Получение информации такого качества и требуемых объемов возможно только при массовом производстве и развитой испытательной базе.

В последние годы существенно увеличилось число аварийных ситуаций при эксплуатации сложных транспортных систем. Поэтому особую актуальность приобретают модели оценивания показателей надежности и безопасности систем типа «человек- машина».

В связи с изменением условий производства и испытаний технических объектов возникла необходимость проведения анализа применяемых моделей и методов оценивания надежности и сопоставления их с возможностями получения исходной информации.

Проведение такого анализа возможно только на основе системного подхода к рассмотрению как проблемы оценивания надежности в целом, так и системного анализа и синтеза самих моделей.

Научная проблема, решаемая в диссертации формулируется так: разработка методологических основ и построение типовых моделей косвенного оценивания показателей надежности и безопасности технических объектов.

Цели и основные задачи исследований.

Целью исследования является разработка методологии и методов построения моделей, обеспечивающих косвенное оценивание показателей надежности и безопасности сложных систем на основе ограниченного объема опытной информации.

Основные задачи:

1. Системный анализ и классификация моделей оценивания показателей надежности технических объектов.

2. Разработка методологических основ косвенного оценивания показателей надежности и безопасности систем.

3. Разработка типовых моделей и методов косвенного оценивания показателей надежности и безопасности систем.

4. Разработка методов обработки и анализа опытной информации, используемой при построении моделей надежности и безопасности.

5. Разработка моделей оценивания надежности и безопасности систем «человек - машина».

6. Формирование моделей оценивания уровня теоретической и практической подготовки оператора, управляющего системой.

7. Разработка обобщенной модели оценивания уровня безаварийной работы СТС с учетом человеческого фактора и надежности системы.

Научный базис решения проблемы.

Современная теория надежности располагает большим арсеналом моделей оценивания надежности технических объектов различного назначения. В области безопасности систем успехи теории значительно скромнее. Так, например, проблема оценивания безопасности управления СТС, типа самолета, является одной из актуальных и мало исследованных проблем.

Теория надежности, которую с полным правом можно назвать «классической», базируется, в основном, на моделях и методах прямых измерений показателей надежности. Такие модели строятся на использовании уравнений прямых измерений времени наработки до отказа (нагружений, циклов, включений и т.п.) технических объектов

Существенный вклад в развитие теории надежности и использование ее моделей и методов на практике внесли советские ученые. Яркими представителями советской школы надежности являются профессора Б.В Гнеден-ко, А.Д Соловьев, И.Н. Коваленко, A.M. Половко, А .Я. Маслов, P.C. Судаков, A.M. Широков, И.А. Рябинин, В.А. Каштанов, A.B. Ильичев, Г.Д. Карташев и многие другие.

В целом ряде крупных научных центров страны выросли и консолидировались научные школы в области теории и практики надежности, наиболее известными из которых были: Московская, Ленинградская, Киевская и Минская, внесшие весомый вклад в мировую науку. Безусловно, ведущая роль принадлежала и принадлежит Московской школе во главе с академиками Б.В. Гнеденко, Н.Г. Бруевичем и, ныне здравствующими академиками, B.C. Авдуевским, В.П. Мишиным и чл.-корр. В.В. Болотиным.

Значительным вкладом в теорию надежности и ее прикладные методы явилась разработка группой известных ученых, возглавляемой академиком B.C. Авдуевским и, входившими в эту группу, академиками В.Ф. Уткиным, В.И. Кузнецовым, В.А. Мельниковым, профессорами А.И. Рымбезой, В.А. Кузнецовым и др., уникального для мировой науки научного труда «Надежность и эффективность в технике», изданного в 10-и томах.

В.В. Болотин возглавляет разработку второго направления в теории надежности, основанного на использовании уравнений косвенных измерений показателей надежности. К этому направлению принадлежат труды таких известных ученых в области теории надежности как Г.В. Дружинин, В.В. Еки-мов, Н.С. Данилин, Б.С. Сотсков, В.А. Острейковский, Х.Б. Кордонский и др. Работы этих ученых послужили основой проблематики, которой посвящена данная диссертационная работа. Возросшая актуальность разработки моделей и методов косвенного измерения показателей надежности, обусловленная приведенными выше причинами, вместе с научным базисом, заложенным предшествующими работами указанных ученых, создали предпосылки для решения поставленной в диссертации проблемы.

В рамках второго направления в теории надежности особая роль принадлежит эргатическим системам, обусловившим разработку моделей надежности типа «человек-машина». К исследованиям, посвященным проблеме безопасности систем типа «человек-машина», в первую очередь следует отнести работы таких ученых как P.C. Судаков, Г.Г. Маньшин, В.Ф. Воскобоев, Б.Г. Креденцер, Е.Ю. Барзилович и др.

Научная новизна полученных в диссертационной работе результатов заключается в установлении принципиально новых зависимостей между показателями надежности и физическими переменными, измеряемыми при проведении испытаний. Разработаны модели, обеспечивающие принципиальную возможность сокращения объемов испытаний при оценивании показателей надежности.

Принципиально, новыми не имеющими аналогов являются разработанные в диссертации модели и показатели уровня подготовленности оператора к управлению СТС и его склонности к управлению, а также модели оценивания безопасности СТС, управляемой человеком.

Достоверность результатов, полученных в диссертации, обеспечивается строгостью применения математического аппарата, используемого для построения уравнений косвенного измерения показателей надежности и безопасности, и верификацией, полученных с помощью моделей результатов, путем сопоставления их с данными натурных испытаний.

На защиту выносятся следующие научные результаты:

- классификация моделей оценивания показателей надежности технических объектов на основе информационно - измерительных принципов;

- методологические основы косвенного оценивания показателей надежности и безопасности технических объектов;

- принципы построения моделей надежности на основе уравнений косвенных измерений, аргументами которых являются составляющие комплекса условий испытаний (эксплуатации) технических объектов;

- методология и методы обработки опытной информации, используемой при построении моделей надежности и безопасности;

- модели оценивания уровня теоретической и практической подготовки оператора и уровня его склонности к управлению сложной технической системой (СТС);

- динамические модели приобретения и утраты знаний и навыков оператором в процессе обучения и во время работы;

- обобщенная модель оценивания уровня безопасности и безаварийности СТС, управляемой человеком;

- методики оценивания показателей уровня безаварийной работы СТС с учетом компенсационных возможностей системы (с учетом «весовых коэффициентов»);

- инженерная методика оценивания безаварийной работы газотурбинных двигателей.

Практическая ценность работы.

Тема диссертационной работы связана с плановой темой ВЦ РАН «Моделирование надежности и системной безопасности», утвержденной Президиумом РАН. Основным исполнителем этой темы является Отдел надежности и устойчивости систем.

Практическая ценность диссертационной работы состоит в том, что в ней впервые с позиций системного подхода дан анализ всего многообразия моделей, созданных теорией надежности, и определены актуальные направления дальнейших исследований в части разработки моделей надежности, отвечающих современному состоянию производственной и испытательной базы «реформированной» России.

Разработанные, на основе уравнений косвенных измерений показателей надежности, модели позволяют:

- оценивать надежность технических объектов по ограниченным реализациям отработочных и нагрузочных параметров, измеренных при испытаниях;

- оценивать надежность технических объектов при неоднократном проведении восстановительных работ с заменой или ремонтом отказавших элементов (блоков);

- оценивать надежность технических объектов, подверженных старению и износу в процессе эксплуатации или испытаний;

- оценивать уровень подготовки оператора к управлению СТС и его склонность к управлению;

- оценивать уровень безопасности и безаварийности систем, управляемых оператором, по результатам работы оператора на тренажере.

Реализация результатов исследований.

Новые научные результаты, полученные в диссертации, внедрены в учебном процессе ряда высших учебных заведений и учебных центров, в научно - производственном комбинате «Рыбинские моторы», в АЗОТ «Пермские моторы», на заводе «Сокол» и в НПО Машиностроения. Практическое использование результатов работы указанными организациями подтверждено актами о внедрении. Результаты диссертационной работы докладывались на международных научно-практических конференциях, в том числе: на 2-й и 3-й Международных научно-практических конференциях: «Космонватика. Радиоэлектроника. Геоинформатика». Рязань 1998 и 2000 г.г., на Международной научно-практической конференции «Надежность и управление». Архангельск. 2000 г., на Международном симпозиуме «Надежность и качество». Пенза. 2000 г. и др.

Инженерные методики оценивания надежности и безопасности ГТД, управляемых оператором, используются тренажерными центрами при подготовке летного состава.

Публикация результатов работы.

Основные результаты исследований, представленные в диссертации, опубликованы в:

- монографии «Надежность и безопасность систем» М,: «Наука», Физико-математическая литература, 2001 г., объемом 29,0 п. л.;

- статьях, опубликованных в сборниках ВЦ РАН №2 и №3 «Вопросы теории безопасности и устойчивости систем», в сборниках трудов Международных конференций, Препринте Совета по кибернетике при Президиуме РАН и других издательствах, входящих в список, утвержденный ВАК РФ для докторских диссертаций.

Структура и объем работы

Диссертационная работа состоит из введения, четырех глав и заключения по работе, изложенных на 450 страницах, списка литературы, включающего 104 наименования и «Приложения» на 30 стр.

4.4. Выводы к главе IV

1. Разработаны математические модели оценивания уровня теоретической и практической подготовленности оператора к управлению сложной технической системой.

2. Разработаны критерии оценивания достаточности уровня теоретической и практической подготовленности оператора к управлению СТС с заданным качеством.

3. Разработана модель оценивания уровня способности (склонности) оператора к управлению сложной технической системой.

4. Установлено, что в настоящее время не имеется методов количественного описания процессов освоения и утраты знаний в системах обучения.

5. Разработаны динамические модели процесса приобретения и утраты знаний в процессе обучения и при работе оператора по управлению СТС.

6. Разработана методика прогнозирования надежности и безопасности СТС, управляемой человеком.

7. Разработана инженерная методика оценивания показателя безаварийной работы авиационных газотурбинных двигателей с учетом компенсационных возможностей системы, т.е. с учетом весовых коэффициентов параметрических отказов.

Заключение по работе

Впервые системный анализ, нередко используемый в работах по обеспечению надежности сложных систем, применен к комплексу моделей оценивания надежности, составляющему содержание теории надежности.

Если в «классической» теории надежности, т.е. в области моделей прямого измерения надежности, имелись работы, систематизирующие методы оценивания разнообразных показателей надежности, то в области моделей косвенного измерения таких работ пока нет. К работам, в которых дано систематизированное изложение методов прямых измерений показателей надежности, в первую очередь, следует отнести широко известную монографию Б.В. Гнеденко, Ю.К. Беляева и А.Д. Соловьева «Математические методы в теории надежности», изданную в 1965 г.

Имеющиеся работы в области моделей косвенного измерения надежности относятся, в основном, либо к решению конкретных задач с применением методов теории вероятностей, как, например, «Расчет конструкций на прочность при динамическом нагружении», либо к оцениванию надежности конкретных типов технических объектов, например, «Надежность систем автоматики», или «Надежность землеройных машин», «Надежность электронных ламп», «Надежность полупроводниковых устройств» и т.д.

Следует заметить, что термины «прямое» и «косвенное» оценивание надежности впервые введены автором диссертации в классификацию моделей надежности в монографии «Надежность и безопасность систем», выпущенной издательством «Наука» в 2001 г. [101].

В соответствии с методологий системного анализа, комплекс моделей надежности, рассматривается в диссертации как единая система моделей (элементов), связанных системой отношений, целевым назначением которой является оценивание надежности, как одного из важнейших свойств технических объектов.

В диссертации рассмотрен состав моделей надежности и выявлены как отличительные признаки моделей (групп моделей), так и признаки, объединяющие их в единую систему.

Обоснована структура моделей надежности и построены структурные схемы моделей надежности в соответствии с отличительными и объединяющими признаками моделей. Обоснованы системообразующие факторы, положенные в основу разработки информационно-измерительных принципов построения моделей надежности.

Исходя из анализа системообразующих факторов, разработана классификация моделей надежности, предопределившая направления и проблематику системного анализа моделей надежности в части: структуры моделей прямого и косвенного оценивания показателей, их внутренних функциональных связей, логического, (критериального) построения моделей и их системно-компонентного состава.

На основе системно-эволюционного аспекта рассмотрена динамика развития и совершенствования моделей косвенного оценивания надежности: от простейших расчетов на прочность «по коэффициентам запаса прочности», через модели «параметрической надежности» и модели «случайного выброса» к моделям, построенным на корреляционном анализе случайных процессов.

Системно-ситуационный аспект положен в основу формирования «комплекса условий испытания», определяющего характер взаимодействия рассматриваемого технического объекта с внешней средой и динамику изменения внутренних свойств самого объекта, т.е. старение его сопротивляемости.

Ситуационный аспект анализа предопределяет необходимость проведения натурного эксперимента при измерении показателей надежности как прямым, так и косвенным методом, поскольку «измеряемая величина не может быть определена сама по себе, а может быть воспринята только вместе с тем физическим процессом, в котором она проявляется».

Анализу планирования, организации, построения программ отработочных испытаний и декомпозиции сложной системы, такой как космический аппарат, посвящена третья глава диссертации. Там же даны примеры прогнозирования показателей надежности бортовых систем космических аппаратов по методике, разработанной в диссертации.

Проблемам синтеза моделей оценивания показателей надежности и безопасности технических объектов посвящены вторая и четвертая главы диссертации.

На основе системного подхода произведен анализ существующих моделей надежности и разработан комплекс новых моделей, обеспечивающих оценивание надежности и безопасности СТС в современных условиях. Проведенный анализ позволил разделить все существующие модели на два класса, соответствующие двум направлениям в оценивании характеристик надежности СТС в зависимости от способов получения и смыслового значения исходной информации.

1. На основе системного анализа и информационной теорий измерений обоснована и разработана классификация моделей оценивания показателей надежности и безопасности технических объектов. Все модели по информационно - измерительному признаку делятся на два класса:

- модели прямого оценивания показателей надежности и

- модели косвенного оценивания.

2. Информационной основой моделей прямого оценивания надежности служат временные ряды реализаций времени безотказной работы (наработки между отказами), получаемые путем испытаний представительных выборок технических объектов.

3. Показатели надежности (ненадежности), оцениваемые прямым измерением, являются характеристиками вероятности появления события, связанного с потерей работоспособности техническим объектом, независимо от физической природы этого события.

4. Под прямым измерением надежности сложной системы подразумег"' вается расчет надежности СТС в соответствии с ее структурной схемой с использованием показателей надежности составных частей: элементов, блоков, подсистем, полученных прямым измерением. При этом декомпозиция систему на составные части осуществляется, как правило, по конструктивным и функциональным признакам.

5. Разработана методология косвенного оценивания показателей надежности и безопасности технических объектов.

6. Разработаны типовые модели косвенного измерения показателей надежности для различных вариантов комплекса условий испытаний (эксплуатации) технических объектов.

7. Разработаны предикативные формы, являющиеся отображением условий отказа на множестве возможных значений логических функций, аргументами которых служат составляющие комплекса условий испытаний. Зависимости составляющих комплекса условий испытания от времени обеспечивают прогнозирование показателей надежности в форме функций (законов) распределений вероятностей от времени косвенным путем.

8. На основе корреляционного анализа случайных процессов разработаны методы преобразования реализаций непрерывных случайных процессов в дискретные последовательности независимых случайных величин, обеспечивающие их использование в моделях косвенных измерений показателей надежности.

9. Разработаны типовые математические модели косвенного оценивания показателей надежности технических объектов, обеспечивающие прогнозирование надежности

- при отсутствии старения,

- с учетом различных форм процессов старения,

- с учетом восстановления работоспособности при отказах функциональных элементов (блоков), систем.

10. При косвенном оценивании показателей надежности сложная система рассматривается как многопараметрический объект, функциональными характеристиками которого являются отработочные параметры. Декомпозиция сложной системы по отработочным параметрам предусматривает последующий синтез показателей надежности всей системы как отображение логической функции отказа системы, т.е. множества {/)"}, где п - число аргументов функции, В - область значений аргументов, в множестве истинностных значений функции {И,Л}.

11. Для критериев отказов, выраженных в форме двухместных дважды неопределенных предикатов, разработаны аналитические представления апостериорных показателей надежности как функций распределения случайных величин (условных вероятностей). Такое представление показателей надежности дает исчерпывающую информацию об измеряемой величине, поскольку функция распределения намного информативней любых числовых характеристик случайной величины.

12. На основе системного подхода к анализу имеющихся моделей косвенного оценивания надежности и синтеза моделей, разработанных в диссертации, построена структурная схема моделей косвенного оценивания показателей надежности. Структурная схема взаимоувязанных и сгруппированных по определенным признакам моделей построена впервые, и потому дает представление о достигнутых в этой области результатах и о состоянии теоретических и практических разработок на данном направлении. Модели, отмеченные на схеме, дают представление о вкладе автора диссертации в решение проблемы косвенных измерений.

13. Проведен системный анализ наземных и летных испытаний летательных аппаратов, позволивший увязать цели, задачи, способы проведения, структуру и содержание натурных испытаний, а также характер информации, получаемой в результате их проведения, с моделями надежности.

14. С позиций системного подхода дано обоснование порядка формирования программы отработочных испытаний и декомпозиции комического аппарата на составные части по нагрузочным и отработочным параметрам. Церечень этих параметров и их значимость определяют место моделей косвенного оценивания надежности в структуре информации, обеспечивающей принятие решения о качестве КА.

15. Разработана инженерная методика, обеспечивающая применение моделей косвенного измерения показателей надежности на практике, и выполнено прогнозирование показателей надежности некоторых бортовых систем космических аппаратов.

16. Расчеты надежности бортовых систем космических аппаратов, свидетельствуют о слабом влиянии формы закона распределения сопротивляемости на величину прогнозируемого показателя надежности. Полученный экспериментальным путем результат позволяет сделать вывод о возможности сокращения объемов испытаний с целью установления предельных величин отработочных параметров.

17. Верификация результатов прогноза, путем сопоставления их с результатами наблюдений, полученными на основании не менее чем 2-х лет эксплуатации бортовых систем КА, показывает удовлетворительную сходимость прогнозных данных с опытными.

18. Разработаны математические модели оценивания уровня теоретической и практической подготовленности оператора к управлению сложной технической системой.

19. Разработаны критерии оценивания достаточности уровня теоретической и практической подготовленности оператора к управлению СТС с заданным качеством.

20. Разработана модель оценивания уровня способности (склонности) оператора к управлению сложной технической системой.

21. Установлено, что в настоящее время не имеется методов количественного описания процессов накопления и утраты знаний в системах обучения.

22. Разработаны динамические модели процесса приобретения и утраты знаний в процессе обучения и при работе оператора по управлению СТС.

23. Разработана методика прогнозирования надежности и безопасности СТС, управляемой человеком.

24. Разработана инженерная методика оценивания показателя безаварийной работы авиационных газотурбинных двигателей с учетом компенсационных возможностей системы, т.е. с учетом весовых коэффициентов параметрических отказов.

25. На основе методов, разработанных в диссертации, произведен расчет прогнозируемых показателей надежности бортовых систем космических аппаратов и показателей надежности и безопасности авиационных ГТД (см. Приложение).

1. Болотин В.В. Статистические методы в строительной механике. - М: Издательство литературы по строительству, 1965.

2. Болотин В.В. Применение методов теории вероятностей и теории надежности в расчетах сооружений. М.: Издательство литературы по строительству, 1971.

3. Гнеденко Б.В., Беляев Ю.К., Соловьев А.Д. Математические методы в теории надежности. М: Наука, 1965.

4. Бендат Дж., Пирсол А. Измерение и анализ случайных процессов. -М.: Мир, 1974.

5. Буш Э., Мостеллер Ф. Математическая теория обучения. М.: Мир,1965.

6. Вентцель Е.С. Теория вероятностей. М.: Наука, 1964.

7. Вентцель Е.С. Исследование операций. М.: Наука, 1980.

8. Волков Л.И., Шишкевич A.M. Надежность летательных аппаратов. -М.: Высшая школа, 1975.

9. Герцбах И.Б., Кордонский Х.Б. Модели отказов. М.: Советское радио, 1966.

10. ГОСТ 27.002-83. Надежность в технике. Термины и определения. -М.: Государственный комитет по стандартам. 1983.

11. Городецкий В.И., Иоффе А.Я., Морозов JIM., Петухов Г.Б., Сидоров В.Н., Юсупов P.M. Статистические методы в прикладной кибернетике. Вып. 7. Л.: Мин. Обороны СССР, 1980.

12. Гумбель Э. Статистика экстремальных значений. М.: Мир, 1965.

13. Дедков В.К., Северцев H.A. Основные вопросы эксплуатации сложных систем. М.: Высшая школа, 1976.

14. Дедков В.К., Пупков К.А., Чинаев П.И. Автоматизированное программируемое машиностроительное производство. М.: Наука, 1985.

15. Дедков В.К. Прогнозирование надежности.// Сборник трудов СИП РИА№6.-1998.-С 30-36.

16. Дедков В.К. Математические модели случайных процессов в задачах прогнозирования надежности. //Двойные технологии 2000. - №1. - С. 51-56.

17. Дедков В.К. Математические модели сингулярных случайных процессов в задачах прогнозирования надежности. //Двойные технологии -2000. №1.-С. 56-61.

18. Дедков В.К. Управление надежностью. //Двойные технологии. -2000. -№2.-С. 54-58.

19. Дедков В.К. Эксплуатационная надежность и научно-технический прогресс.// Вопросы теории безопасности и устойчивости систем. ВЦ РАН. -№1.- 1999-С 4-19.

20. Дедков В.К., Северцев H.A., Петухов Г.Б., Тихон Н.К. Критерии и показатели безопасности.// Вопросы теории безопасности и устойчивости систем. ВЦ РАН - №11999. - С. 32-54.

21. Дружинин Г.В. Надежность автоматизированных систем. М.: Энергия, 1977.

22. Дунин Барковский И.В., Смирнов Н.В. Теория вероятностей и математическая статистика в технике (общая часть). - М.: Гостехиздат, 1955.

23. Екимов B.B. Вероятностные методы в строительной механике корабля. Л.: Судостроение, 1966.

24. Жигилей B.C. Основы теории планирования многофакторых испытаний. Л.: ВИКИ им. А.Ф. Можайского, 1982.

25. Жигилей B.C. Основы теории планирования испытаний. Л.: ВИКИ им. А.Ф. Можайского, 1974.

26. Катулев А.Н., Северцев H.A. Исследование операций, принципы принятия решений и обеспечение безопасности. М.: Физико-математическая литература, 2000.

27. Кемени Дж., Снелл Дж. Конечные цепи Маркова. М.: Наука, 1971.

28. Краснощеков П.С., Петров A.A. Принципы построения моделей. -М.: ФАЗИС; ВЦ РАН, 2000.

29. Куюнджич С. Модели надежности технических объектов.// Сб. трудов Международной конференции «Надежность и управление». Архангельск -2000. С. 12-17.

30. Куюнджич С. Критерии надежности сложной технической системы, управляемой человеком.// Вопросы теории безопасности и устойчивости систем. ВЦ РАН, №3, 2000. С. 26-33.

31. Куюнджич. С. Садыхов Г.С. Влияние остаточного ресурса системы на ее надежность.//Вопросы теории безопасности и устойчивости систем. ВЦ РАН, №2, 2000. С. 52-61.

32. Куюнджич С., Катулев А.Н. Весовая функция фильтрации и безопасность систем.// Вопросы теории безопасности и устойчивости систем. ВЧ РАН №2, 2000. С. 4-12.

33. Куюнджич С. Метод расчета весовых коэффициентов при оценке надежности сложных технических систем с учетом их компенсационных возможностей.// Вопросы теории безопасности и устойчивости систем. ВЦ РАН№3, 2000. С. 17-28.

34. Куюнджич С., .Северцев H.A. Математические модели управления надежностью космических объектов. //3-я Международная научно-техническая конференция. Космонавтика. Радиоэлектроника. Геоинформатика. Рязань: 2000, С. 105-107.

35. Куюнджич С. Северцев H.A. Обеспечение живучести сложных технических систем. //3-я Международная научно-техническая конференция. Космонавтика. Радиоэлектроника. Геоинформатика. Рязань: 2000, С.68-70.

36. Куюнджич С. Вопросы моделирования надежности и безопасности систем. М.: Препринт. Совет по кибернетике при Президиуме РАН, 2000, 35С.

37. Марков В.М. Эффективность и экономика заводских испытаний и контроля качества. Часть I. Эффективность контроля качества. JL: ВИКИ им. А.Ф. Можайского, 1974.

38. Марков В.М. Эффективность и экономика заводских испытаний и контроля качества. Часть II. Эффективность и экономика заводских испытаний. Л.: ВИКИ им. А.Ф. Можайского, 1976.

39. Налимов В.В. Теория эксперимента. М.: Наука 1971.

40. Нарусбаев A.A. Введение в теорию обоснования проектных решений. Л.: Судостроение, 1975.

41. Новицкий П.В. Основы информационной теории измерительных " устройств. Л.: Энергия, 1968.

42. Острейковский В. А. Многофакторные испытания на надежность. -М.: Энергия, 1978.

43. Петухов Г.Б. Методы теории стохастической индикации в прикладной кибернетике. Л. ВИКИ им. А.Ф. Можайского, 1975.

44. Петухов Г.Б. Прикладная математика. Вып. I. Основы комбинаторного анализа. Л.: ВИКИ им. А.Ф. Можайского, 1973.

45. Петухов Г.Б., Иоффе А .Я. Морозов Л.М. Справочное пособие по прикладной математике. Л.: ВИКИ им. А.Ф. Можайского, 1975.

46. Петухов Г.Б., Иоффе А.Я., Марков В.М., Юсупов P.M. Вероятностные методы в прикладной кибернетике. JL: ВИКИ им. А.Ф. Можайского, 1976.

47. Петухов Г.Б. Основы теории эффективности целенаправленных процессов. Часть I. Методология, методы, модели. JI.: Министерство обороны СССР, 1980.

48. Половко A.M. Основы теории надежности. М.: Наука, 1969.

49. Пугачев B.C. Теория случайных функций и ее приложение к задачам автоматического управления. -М.: Физматгиз, 1962.

50. Рябинин И.А. Основы теории и расчета надежности судовых электроэнергетических систем. Л.: Судостроение, 1971.

51. Рябинин И.А., Киреев Ю.Н. Надежности судовых электроэнергетических систем и судового электрооборудования. Л.: Судостроение, 1974.

52. Скляренко В.А. Методы теории испытаний технических систем. -Л.: ВИКИ им. А.Ф. Можайского, 1976.

53. Судаков P.C. Испытания систем. М.: Машиностроение, 1988.

54. Судаков P.C. Матричные информационные модели. М.: МГАУ им. Горячкина, 1999.

55. Тихонов В.И. Выбросы случайных процессов. М.: Наука, 1970.

56. Хевиленд Р. Инженерная надежность и расчет на долговечность. -М-Л.: Энергия 1966.

57. Маслов А.Я., Абраменко Б.С., Немудрук Л.Н. Эксплуатация автоматизированных систем управления. Л.: Министерство обороны СССР, 1984.

58. Волков Е.Б., Судаков P.C., Сырицын Т.А. Основы теории надежности ракетных двигателей. М.: Машиностроение, 1974.

59. Кренделл С. Случайные колебания. М.: Мир, 1967.

60. Хейвуд Р.Б. Проектирование с учетом усталости.- М.: Машиностроение, 1969.

61. Сотсков Б.С. Основы теории и расчета надежности элементов и устройств автоматики и вычислительной техники. М.: Высшая школа, 1970.

62. Вальд А. Последовательный анализ. Пер. с англ. М.: Физматгиз,1960.

63. Кокс Д., Смит В. Теория восстановления. Пер. с англ. М.: Сов. Радио, 1967.

64. Дивеев А. И., Северцев H.A. Оценка безопасности технических изделий.// РАН Проблемы машиностроения и надежность машин. №1, 1998.

65. Федоров В.В. Численные методы максимина. М.: Наука, 1979.

66. Ильичев A.B. Эффективность проектируемой техники. Основы системного анализа. М.: Машиностроение ,1991.

67. Садыхов Г.С. Оценка остаточного ресурса в обеспечении надежности с использованием модели аддитивного накопления повреждений.// Доклады АН СССР №4, 1985.

68. Каштанов В.А. Управление регенерирующими случайными процессами. Том 2. «Надежность и эффективность в технике». М.: Машиностроение, 1982.

69. Ивахненко А.Г., Лапа В.Г. Предсказание случайных процессов. К.: Наукова думка, 1971.

70. Кендалл М. Дж., Стьюарт А. Теория распределений. М.: Наука,1970.

71. Крамер Г., Литбеттер М. Стационарные случайные процессы. М. Мир, 1969.

72. Крамер Г. Математические методы статистики. М.: Мир, 1975.

73. Лебедев В.Л. Случайные процессы в электрических и механических системах. М.: Физматгиз, 1958.

74. Маслов А. Я., Татарский В.Ю. Повышение надежности радиоэлектронной аппаратуры. М.: Сов. радио, 1972.

75. Ржаницын А.Ф Применение статистических методов в расчетах сооружений на прочность и безопасность.// Строительная промышленность №6, 1952.

76. Серенсен С. В., Буглов Е.Ф. Развитие расчета прочности деталей машин в связи с оценкой надежности. // Вестник машиностроения, №2, 1965.

77. Барзилович Е.Ю. Выбор запасного комплекта для обеспечения оптимальной стратегии технического обслуживания. В сб. Основные вопросы теории и практики надежности. М.: Сов. радио, 1975.

78. Стрелецкий Н.С. К вопросу установления коэффициентов запаса прочности сооружений.// Изв. АН СССР ОТН №1, 1947.

79. Стрелецкий Н.С. Основы статистического учета коэффициента запаса прочности сооружений. -М.: Стройиздат, 1947.

80. Феллер В. Введение в теорию вероятностей и ее приложения. Т.1 и 2.-М.: Мир, 1967.

81. Цветков Э.И. Нестационарные случайные процессы и их анализ. -М.: Сов. радио, 1973.

82. Чуев Ю.В., Михайлов Ю.Б. Кузьмин В.И. Прогнозирование количественных характеристик процессов. М.: Сов. радио, 1975.

83. Справочник в 10-и томах «Надежность и эффективность в технике». / Под ред. Авдуевского B.C. М.: Машиностроение, 1990.

84. Коваленко И.Н. Анализ редких событий при оценке эффективности и надежности систем. М.: Наука, 1980.

85. Северцев H.A. Надежность сложных систем в эксплуатации и отработке. М.: Высшая школа, 1989.7

86. Северцев H.A. и др. Статистическая теория подобия. Надежность технических систем. М.: Наука, 1986.

87. Эффективность сложных систем. Динамические модели / Под ред. Ильичева A.B. и Северцева H.A. М.: Наука, 1989.

88. Данилин Н.С. Теория надежности, экономика и стандартизация радиоэлектронной техники. М.: МО СССР, 1980.

89. Тарасов Е.В. Алгоритм оптимального проектирования летательного аппарата. М.: Машиностроение, 1970.

90. Моисеев H.H. Математические основы системного анализа. М.: Наука 1981.

91. Судаков P.C. Теория испытаний. М.: 1985. - (Препр./ МВТУ им. Н.Э. Баумана).

92. Бурба A.A. Прогнозирование эффективности измерительной информационной системы. Автоматика и вычислительная техника Рига.: Изд. Зинанте, №4, 1988 - С. 65-70.

93. Смирнов Н.В., Дунин Барковский И.В. Курс теории вероятностей и математической статистики для технических приложений. М.: Наука. 1965.

94. Чавчанидзе В.В., Кумсишвили В.А. Об определении законов распределения на основе малого числа наблюдений. В кн. Применение вычислительной техники для автоматизации производства. М.: Машгиз, 1961.

95. Креденцер Б.П. Прогнозирование надежности систем с временной избыточностью. Киев.: Наукова думка, 1978.

96. Дедков В.К. Чинаев П.И. Живучесть гибких производственных систем (отдельный оттиск).// М.: Машиноведение, Вып. №6, 1986.

97. Северцев H.A. Надежность сложных систем в отработке и испытаниях. М.: Высшая школа, 1985.

98. Калабро С.О. Принципы и практические вопросы надежности. М.: Машиностроение, 1966.

99. Карташев Г.Д. Принципы расходования ресурса и их использования для оценки надежности. М.: Машиностроение, 1984.

100. Ильичев A.B. и др. Эффективность проектируемых элементов сложных систем. М.: высшая школа, 1982.420

101. Моисеев H.H. Математические основы системного анализа. М.: Наука. 1981.

102. Куюнджич С.М. Надежность и безопасность систем. М.: Наука. Физико-математическая литература, 2001.

103. Куюнджич С.М. Безопасность (живучесть) сложных технических систем. //Журнал РАН «Проблемы машиностроения и надежность машин» -М.: -2001.-16с.

104. Куюнджич С.М., Мухин A.B. Управление надежностью технических объектов. //Вопросы теории безопасности и устойчивости систем. ВЦ РАН, №3. - 2001. - С. 67-80.

105. Куюнджич С.М. Северцев H.A. Функциональная надежность малосерийных технических объектов. Труды Международного симпозиума. -Пенза. 2000. - С. 23-24.1. Введение

106. Практическое значение работы по оценке надежности газотурбинных двигателей (ГТД) состоит в том, что она позволяет обеспечить:

107. Предупреждение тенденций снижения надежности ГТД.

108. Повышение эффективности управления надежностью за счет сокращения времени обработки информации по отказам и конструктивно-производственным мероприятиям.

109. Сокращение сроков и оценка эффективности конструктивно-технологических доработок.

110. Прогноз динамики изменения показателей надежности.

111. Безопасность должна обеспечиваться как в состоянии работоспособности, так и в состоянии отказа. Именно в этой части роль человека (оператора), управляющего СТС, имеет решающее значение.

112. Другой важной задачей диссертации является разработка обобщенного вероятностного критерия надежности СТС, который учитывает как человеческий фактор надежности, так и компенсационные возможности СТС.

113. В настоящем приложении на базе работ, указанных ниже в списке литературы, дается применение методов, разработанных в диссертации к задаче оценивания надежности ГТД.

114. Глава 1. Отказы ГТД и их весовые коэффициенты

115. Приведем некоторые статистические данные по отказам ГТД, составленные по зарубежным данным 65.

116. Причины отказов в 1986 и 1987 г.:

117. Попадание посторонних предметов.16,6% и 10,5%.2. Пожар.37,5% и 21,1%.

118. Отказ локализованный.29,2% и 36,8%.

119. Разрушение двигателя. .-- и 1,1%.

120. Выключение в полете. — и 5,3%.

121. Причины, не связанные с ГТД.8,35% и —

122. Причины отказов для двигателей СР-80А и Л9В-7Я4:

123. Отказы контрольной аппаратуры. .29% и 22, 8%.2. Помпаж. -- и 15,8%.

124. Закоксование форсунок. — и 12,3%.

125. Разрушение подшипников.19,35% и 3,5%.

126. Отказы органов управления.9,68% и 8,76%. ,

127. Ошибки в проведении ТО.16,6% и 21%.

128. Эксплуатационные ошибки.6,46% и 7,1%.8. Разное.19,35% и 8,75%.

129. Оценки наработки на отказ и интенсиеностей отказов с учетом весовых коэффициентов.

130. Методы расчета весовых коэффициентов приведены в главе 4 диссертации.

131. В качестве обобщенного показателя надежности ГТД в диссертации предлагается использовать вероятность1. Р = Рбп?6а (О

132. Рва ИЛИ Рба =Р1Р2-.?М, (2)где Р{ = 1 — вероятность невозникновения на О, Т\ неисправности Д (без учета весового коэффициента 7.1), т.е. при возникновении любой неисправности = 1.

133. Для расчета безаварийной работы ГТД используем формулу, предложенную в диссертации и имеющую вид

134. Рба=Р^-Ш)(.~-Ч2П2)-^~ЧмГ1м\ (3)илиг=1где Р{ = 1 — qi7.¡ вероятность возникновения неисправности А1 на О, Т\ с учетом весового коэффициента Г]1 € [ОД].

135. При этом Р0 вероятность выполнения задач ГТД на заданном интервале времени 0,Г., определяемая при условии, что все характеристики ГТД х{ находятся в установленных допусках

136. Значение Р0 определяется по результатам моделирования процесса функционирования системы в целом (например, самолета) на О, Т., и присовременных требованиях к надежности самолета близкой к единице.

137. Критерий (3) безаварийной работы ГТД на заданном интервале времени О, Т. позволяет учесть значимость каждой из неисправностей1. Рба •

138. Из (3) следует, что вероятность невозникновения на 0,7". неисправности А1 с учетом весового коэффициента имеет вид

139. Р,= 1 чл, = 1 ■- (1 ■- ехр(-ЛГ)>?( = ехр(-д;г),где Л1 интенсивность 1-й неисправности с учетом весового коэффициента. Отсюда получаем

140. Л* =- 1п(1 (1 - ехр(->1г-Г)7г)) / Г, (4)

141. Л* =- 1п((1 77) + ехр(-Л;Т)г.;) / Т.

142. Так как по неравенству Коши1 г.) + ехр(-ДгГ)77;) > ехр(-Я/Гт7/),то из последнего выражения получаем оценку сверху для Л1 в виде1. Л*<ЛЛ: (5)

143. Обозначим через Tcpi и Т * среднее значение наработки до iго отказа без учета весового коэффициента (т.е. при rji = 1) и с учетом этого коэффициента (при r.i € 0,l)). Тогда из (4) и (5) следует, что

144. Т • = -771п(1 (1 - ехр(-Т) / ),

145. В результате приходим к выводу: неучет весовых коэффициентов 7.1 приводит к завышению интенсивности неисправностей не менее,чем в Т.1 (и к снижению средней наработки на отказ не менее, чем в 1/ т]1раз), где коэффициент Г.1 е (ОД].

146. При оценке интенсивности отказов используют их следующую классификацию 63.:

147. Отказы, приводящие к выключению в полете (ВП).

148. Отказы в полете, без выключения двигателя (ОП).

149. Отказы, приводящие к досрочному съему двигателя1. ДСД).

150. Л. Отказы, устраняемые в эксплуатации (ОУЭ).

151. Далее при проведении числовых расчетов будут использоваться исходные данные по техническим характеристикам двигателей Д-ЗОКУ, Д-ЗОКУ-154, эксплуатирующиеся в авиации 65.

152. В соответствии с указанной классификацией отказов оцениваются их интенсивности, а также средние значения наработки до отказа. Указанные интенсивности являются показателями надежности и обозначаются как1. Кп-> \п> ^дсд> Азуэ'

153. По результатам анализа получаемой информации принимаются решения о регулировке, о ремонте узлов, о прекращении эксплуатации.

154. Для оценки уровня работоспособности ГТД целесообразно включить максимально возможное количество параметров, позволяющих контролировать все системы двигателя.

155. При оценивании надежности ГТД по выходу его технических характеристик за допуски, последние, с учетом их физического содержания, подразделяются на три группы:

156. Критические характеристики ГТД

157. Характеристика называется критической, если выход Х1 за установленный допуск приводит к выходу из строя системы в целом.

158. Т.j = , где £ = Sj кратность резервирования.

159. ГТД по у -й некритической характеристике.

160. Для определения конкретных числовых значений коэффициентов rjjмогут быть использованы данные тренировочных занятий на авиационных тренажерах, а также результаты испытаний и статистического моделирования (см. главу 4 диссертации).

161. Глава 2. Обобщенные показатели надежности ГТД

162. За счет этого удается избежать необоснованного занижения этих показателей, которое имеет место в обычном случае, когда коэффициенты не используются.

163. Выше упоминалось, что в качестве обобщенного показателя надежности ГТД в диссертации предлагается использовать вероятность Р = РбпР6а ■ Это выражение означает, что вероятность Р успешной работы

164. Рба=(1-д1)(1-д2).(1~<1м), Рба^РА.-Р», (1)где Р1 =■ 1 — ¿/г- вероятность невозникновения на О, Т. неисправности Д без учета весового коэффициента 77., т.е. при всех неисправностях

165. Для расчета используем формулу, предлагаемую для ГТД в диссертации, и имеющую вид

166. Рба^Р^-ШХ^-Чг^-^-диЛм)' (2)

167. Критерий (2) безаварийной работы ГТД на заданном интервале времени О, Т\ позволяет учесть значимость каждой из неисправностей Рба.

168. Если не учитывать предложенные в диссертации весовые коэффициенты 7.1 отказов (неисправностей), то из (2) приходим к критерию вида (1):

169. О порядке вероятностей отказов можно судить по табл. 1, а также табл. 2, исходных данных для оценки этих вероятностей из 66.438

170. Результаты оценивания вероятностей отказов на различныхэтапах испытаний.