Проектирование системы эксплуатации средств радиотехнического обеспечения полетов ВС иавиационной электросвязи

Этавероятностьиопределяетфактическийуровеньнадежности. Втожевремязависимостьнадёжности отмногочисленныхиразнообразныхфакторовобусловливаетслучайный, стохастическийхарактерпроцессапоявленияотказовинеисправностей [2]. Перечисленные факторы определяют уровень эксплуатационной надёжности систем радиосвязи, т.к. в общем случае носят случайных характер и приводят к тому, что в процессе эксплуатации систем связи происходят изменения технического состояния элементов его конструкции: возникновение и развитие отклонений от технических условий и чертежей; появление отказов и неисправностей, обусловленных различными дефектами АТ. Для количественной характеристики одного или нескольких свойств, составляющих надежность, используются показатели надежности. Различают единичные и комплексные показатели надежности. Единичный показатель надежности — это такой ее показатель, который относится к одному из свойств, составляющих надежность объекта (безотказность, ремонтопригодность и т. д.).комплексный показатель надежности — это такой ее показатель, который относится к нескольким свойствам, составляющим надежность объекта. Таблица 8 — Показатели надежности.

Свойство объекта.

Показатель надежности.

БезотказностьВероятность безотказной работы.

Интенсивность отказов.

Средняя наработка на отказ.

Параметр потока отказов.

Средняя наработка на отказ.

РемонтопригодностьВероятность восстановления.

Интенсивность восстановления.

Среднее время восстановления.

ДолговечностьНазначенный ресурс.

Материальный ресурс.

СохраняемостьСредний срок службы.

Средний срок сохраняемости.

Безотказность и ремонтопригодность.

Коэффициент готовности.

Коэффициент простоя.

Коэффициент технического использования.

Коэффициент оперативной готовности.

Рассмотрим основные показатели надежности для восстанавливаемых изделий:

Вероятность безотказной работы P (t) — это вероятность того, что в пределах заданной наработки t отказ изделия не произойдет:

где — число исправных объектов в начальный момент времени t=0; - число неисправных объектов в момент времени t; - число отказавших объектов за время t. Исходя из того, что отказ и неотказ одного изделия образуют полную группу событий, вероятность отказов восстанавливаемых объектов можно определить по формуле.

На рисунке 5 графически проиллюстрирована эта зависимость. Рисунок 5 — График вероятности отказа и неотказа восстанавливаемых объектов.

Интенсивность отказов X (t) определяется на основании статистических данных как отношение числа отказавших изделий за некоторый интервал времени к числу работоспособных изделий в начале этого интервала:

где — интервал времени;

изделий, отказавших за время ;

— число изделий, исправно работающих к началу интервала времени. График интенсивности отказов приведен на рис. 1.

5. На этом графике можно выделить три характерных участка, характеризующих этапы работы изделий: приработки, нормальной эксплуатации и отказов вследствие старения элементной базы. Рисунок 6 — График интенсивности отказов.

Параметр потока отказов w (t) — это отношение среднего количества отказов восстанавливаемого объекта за произвольно малую его наработку к значению этой наработки. Наработка на отказ (среднее время безотказной работы) — это отношение наработки восстанавливаемого объекта к значению числа отказов в течение этой наработки. Вероятность восстановления работоспособного состояния в заданное время — это вероятность того, что время восстановления работоспособного объекта не превысит заданного. Интенсивность восстановления — это условная плотность вероятности восстановления объекта к времени t, отсчитываемого от момента начала восстановления, при условии, что до момента времени t восстановления объекта не произошло. Среднее время восстановления представляет собой математическое ожидание времени восстановления работоспособного состояния объекта. Назначенный ресурс определяется как суммарная наработка объекта, при достижении которой эксплуатация должна быть прекращена независимо от его состояния. Коэффициент готовности Кг-это вероятность того, что объект окажется работоспособным в произвольный момент времени, кроме планируемых периодов, в течение которых использование объекта по назначению не предусматривается. Коэффициент простоя Кп-это вероятность нахождения объекта в состоянии отказа в произвольный момент времени, кроме периодов планового обслуживания. Коэффициент технического использования Ктиэто отношение математического ожидания времени пребывания объекта в работоспособном состоянии к времени простоев, обусловленных техническим обслуживанием и временем ремонтов за тот же период эксплуатации:

Требования по надежности обычно задаются значением одного или нескольких показателей:

средней наработки на отказ Тср;вероятности безотказной работы в течение заданного времениP (t)коэффициента готовности Кг. Если надежность изделия не удовлетворяет заданным требованиям, разрабатывают меры по повышению его надежности. Инженерный расчет показателей безотказности на каждом этапе расчета основан на логико-вероятностном подходе с составлением структурной схемы надежности, которая отражает влияние состояния элементов, входящих в систему, на ее работоспособность. Использование для измерений сложных электрических приборов определяют необходимость количественной оценки надежности и функционирования. Опыт эксплуатации технических систем показывает, что механические воздействия (вибрация, удары, линейные ускорения), атмосферное давление, температура окружающей среды, режим работы элементов существенно влияют на надежностные характеристики элементов и изделия в целом. При увеличении уровня внешних воздействий и более нагруженном режиме работы интенсивность отказов элементов, а значит и системы в целом, возрастает. Реальные условия работы любого элемента, входящего в состав устройства, характеризуются воздействием на него большого количества внешних факторов, существенно изменяющих его надежностные характеристики:

климатические;

механические.Кроме внешних факторов существенное влияние на надежностные характеристики элемента оказывает режим его работы, обусловленный схемотехническими и конструктивными особенностями его включения в состав устройства. Теория надежности изучает процессы возникновения отказов объектов и способы борьбы с ними. Надежность — свойство прибора, установки, системы сохранять во времени, в установленных пределах значения всех параметров, характеризующих способность выполнить заданные функции в заданных режимах и условиях применения технического обслуживания, ремонта, хранения и транспортировки. Надежность можно повысить в процессе конструирования следующими способами:

Применением более надежных элементов;

Снижение уровня электрической нагрузки элементов;

Рациональным выбором номинальных значений, классов точности, их защита и защита всей конструкции от воздействия окружающей среды;

Резервированием;Контролем качества проектирования и производства;

Прогнозированием отказов с последующим профилактическим воздействием. Количественными оценками надежности обычно служит вероятность безотказной работы средств измерения, средняя наработка на отказ, интенсивность отказов. Под средней наработкой на отказ понимают среднее время, которое прибор проработает до отказа. Вероятностью безотказной работы называется вероятность того, что в определенных условиях в пределах заданной продолжительности работы отказов не возникает. Расчет надежности станций производится на основании структурных схем и имеет своей целью оценку надежности работы наземных станций для принятого варианта схемно-конструктивного построения аппаратуры. Исходными данными для расчета эксплуатационной надежности средств ВЧ радиосвязи являются показатели надежности составляющей их аппаратуры, приведенные в таблице 9. Таблица 9 — Среднестатистические показатели надежности радиоаппаратуры.

АппаратураСредняя наработка на отказ, час.

РПУ30 000РПДУ30 000Модуль процессорный GSplatform (GSp)91 500Функциональный модуль (ФМ)174 100Коммутатор339 000ИБП40 000Блок питания (БП)105 500Комплекс доступа и административного управления GSMC200018 880Nport279 122ОСП35 000С точки зрения надежности составные части подсистемы относятся к изделиям вида I (два уровня качества функционирования — работоспособное и неработоспособное).По режиму применения — к аппаратуре, основную часть времени эксплуатации находящуюся в режиме функционирования. По возможности восстановления работоспособного состояния после отказа — восстанавливаемым изделиям. Под отказом понимается событие, приводящее к полному отсутствию радиосвязи в одном из частотных каналов, обеспечиваемых наземной станцией, на время более 3 секунд. В соответствии с ГОСТ 27.301−95 «Надежность в технике. Расчет надежности. Основные положения» и ГОСТ РВ 20,57.304−98 «Методы оценки соответствия требованиям надежности» расчет надежности проводится с построением схемы расчета надежности, представляющей собой условное графическое изображение функциональной зависимости между показателями надежности комплектующей аппаратуры и наземной станции в целом, соответствующей заданному критерию отказа. В качестве элементов схемы расчета надежности приняты функционально и конструктивно законченные устройства и совокупности таких устройств. На схемах расчета надежности последовательное соединение аппаратуры говорит о том, что отказ каждого составляющего последовательной цепочки приводит к отказу всего изделия. Аппаратура, имеющая значительно более высокий уровень надежности, не приводится в схемах для расчета надежности, так как оказывает несущественное влияние на возникновение отказа изделия. При выполнении расчетов использовались следующие допущения:

каждая аппаратура СхРН может находиться в одном из двух состояний, работоспособном или в состоянии отказа;

отказы элементов СхРН — события независимые;

закон распределения времени работы каждой аппаратуры между отказами — экспоненциальный;

среднее время восстановления любого вышедшего из строя элемента, приведшего к отказу наземной станции, принимается равным 120.

5 час (время доставки исправного изделия 120 часов и время замены 0.5 часа).Используются следующие формулы для расчета надежности (К} - коэффициент готовности, — наработка до отказа).

а)Формулы для расчета надежности дублированной системы с нагруженным резервом:

где — среднее время восстановления элемента, — средняя наработка на отказ элемента.

б) Формулы для расчета надежности системы с последовательным соединением к элементов где — среднее время восстановленияi-го элемента, — средняя наработка на отказ i-го элемента. Оптимальная периодичность. В качестве основного критерия для оценки эксплуатационных свойств РЭО непрерывного действия принимается коэффициент использования аппаратуры Ки или коэффициент простоя Кп. Периодичность регламентных работ, при которой коэффициент использования РЭО будет наибольшим, является оптимальной. При определении оптимального периода Тр. опт принимаются следующие допущения:

отказами аппаратуры контроля можно пренебречь;

— аппаратура контроля обеспечивает абсолютную достоверность проверки. В этом случае:

где ТПРОФ — среднее время выполнения одной профилактики;λПО = 1/ТП — интенсивность постепенных отказов РЭО, обнаруживаемых с помощью контроля;

ТПО — средняя наработка РЭО на отказ с учётом постепенных отказов. Для ОРЛ-А «ДРЛ-7 СМ» имеем:

ТПРОФ = 12 ч. ТПО = 11 500 ч.Тр.опт = 547 ч. Длительность проведения технического обслуживания. Длительность проведения технического обслуживания для всех видов ритмики работы РЭО определяется так же, как и для оптимальной периодичности профилактики, исходя из условия заданной эффективности использования РЭО. Длительность профилактики вычисляется по формуле:

где.

То, ТВ, А, n — параметры надежности;

ТПО, β, m — параметры, характеризующие систему профилактики;d = A (1- β) — коэффициент, характеризующий число предотвращенных отказов и качество их устранения (β).Коэффициентdможет принимать значения от 0,2 до 0,8, причём, чем меньше коэффициент d, тем меньше эффективность использования РЭО. Параметр

А характеризует вероятность предотвращения отказов (принято, что, А принимает значения от 0,5 до 0,9). Чем менее приспособлено РЭО к предотвращению отказов, тем меньше параметр А. Параметр β характеризует вероятность выявления неисправности по причине недостаточной точности измерительной аппаратуры. При заданных пределах изменения параметра, А и коэффициента d, параметр β изменяется в пределах 0,1 — 0,6. Чем ниже качество предотвращения отказов, тем выше значение параметра β.ТП_ОПТоптимальная длительность профилактики;

ТПО — длительность профилактического обслуживания;

Тосреднее время наработки на отказ;

ТВ — время восстановления РЭО;t — требуемое время безотказной работы РЭО;m — коэффициент, характеризующий частоту технического обслуживания (число профилактик за время работы РЭО t);n — число отказов обслуживаемого оборудования. Необходимо учитывать, что: — То >> ТВ; То >> t; ТПО > ТВ;m > n ;Кроме того,, то есть длительность профилактического обслуживания всегда больше оптимальной. Найдём длительность проведения технического обслуживания для ДРЛ-7 СМ. Для расчета воспользуемся численными значениями, полученными при выполнении расчетов. Расчеты сведем в таблицу 10. Таблица 10.Параметры.

ТПОТоtАβdTBnmTП_ОПТДРЛ-7 СМ1 211 500 720,850,140,7310,52 108.

75 Разработка эксплуатационной документации.

К каждому РЭО прилагается следующая эксплуатационная документация:

Техническое описание. Составляется для всех видов изделий и предназначено для изучения изделий ТО. Содержит описание устройства изделия и принципа его действия, а также эксплуатационно-технические характеристики и характеристики эксплуатационной технологичности. В техническом описании изложены: состав изделия, устройство и работа изделия в целом и его составных частей, контрольно-измерительные приборы и т. д. Принцип работы изделия и его составных частей описан согласно структурным, функциональным, принципиальным и другим схемам.

Инструкция по эксплуатации (ИЭ). Составляется для всех видов изделий. Содержит сведения, необходимые для правильной эксплуатации (использования, транспортировки, хранения и ТО) изделия и поддержания его постоянной готовности к действию с момента его отправки с предприятия-изготовителя. ИЭ должны состоять из разделов, располагаемых в такой последовательности: введение, общие указания, указания мер безопасности, порядок установки изделия, подготовка изделия к работе, порядок работы, измерение параметров, регулирование, настройка, проверка технического состояния, характерные неисправности и методы их устранения, порядок технического обслуживания, правила хранения и транспортирования. Описание работ и операций ИЭ располагается в технологической последовательности их выполнения с указанием способов выполнения работ, необходимых приборов, инструментов, принадлежностей и специального оборудования.

Кроме того, в ИЭ приводится повременный (сетевой) график выполнения работ, содержащий укрупненный перечень операций, а также указывается время выполнения каждой операции. Руководство по технической эксплуатации (РТЭ) — один из основных документов, поставляемых вместе с техникой, для которой предусмотрены восстановление и техническое обслуживание. Состав РТЭ (разделы): описание и работа, отыскание и устранение неисправностей, технология обслуживания, правила хранения, транспортирование, приложения. РТЭ составляет разработчик аппаратуры. Этим документом он заменяет технологические указания по выполнению регламентных работ по проверке РЭО на соответствие нормам технических параметров в лабораториях АТБ. Раздел «Описание и работа» состоит из подразделов: назначение и принцип действия, основные данные и характеристики, описание схемы электрической функциональной схемы электрической принципиальной.

Раздел «Отыскание и устранение неисправностей» содержит указания по замене отказавших блоков изделия и указания по отысканию места отказа в демонтированных изделиях в лаборатории АТБ. Здесь приведены таблицы наиболее часто встречающихся неисправностей, их вид, формы проявления и способ устранения. В разделе «Технология обслуживания» содержатся данные попроверке изделия перед установкой, после установки, правила выполнения регламентных работ. В этом же разделе приведены сведения о КПА, КИА, даются указания обслуживающемуперсоналу. Здесь же должныбытьприведены указания по выполнению монтажных и демонтажных работ, требования к размещению изделия РЭО, а также технология ремонта. Таим образом.

РТЭ — единственный универсальный документ, по которому можно проводить как изучение работы изделия, так и его ТО и ремонт. Регламент технического обслуживания. Технологические карты.Ремонтная документация:

Пооперационная технология содержит набор карт технологических операций (с указанием последовательности), комплектовочных карт с указанием технологического оборудования оснастки, мер безопасности, маршрута, организации и культуры производства, контроля качества продукции. Технологическая инструкция имеет в своем составе описание приемов работ или технологических процессов изготовления, ремонта (включая контроль и перемещение), правил эксплуатации средств технологического оснащения оборудования и средств измерения физических и химических явлений, возникающих при отдельных операциях. Руководство по капитальному ремонту изделия издает предприятие промышленности. Его составляют в полном соответствии с требованиями стандартов. Пооперационная технологическая карта. В ней излагают, в определенной последовательности, технологический процесс всех видов работ (разборка, промывка, ремонт, испытания и т. д.). Операции и переходы во всех технологических картах располагают в соответствии с их технологической последовательностью. Технологическая инструкция составляется на типовые технологические процессы ремонта, сборки и испытания средств навигации и УВД, такие, как промывка, окраска, пайка, гидравлические и пневматические испытания, гальванические покрытия различных видов и т.

д. Технологическая инструкция определяет технику выполнения типовых технологических процессов. Являясь общим документом, технологическая инструкция конкретизируется в операционных технологиях в части применение ее для ремонта отдельных конкретных деталей, узлов, систем и т. п. Технологическая инструкция включает в себя такие разделы: назначение инструкций, типовой технологический процесс; описание частей типового технологического процесса с указанием параметров процесса; описание средств и методики контроля, указание по технике безопасности. Инструкция по учету специфических особенностей РЭООсновные конструктивные приемы, которыми пользуется конструктор для обеспечения нормального функционирования РЭА при больших механических нагрузках на носители, следующие: отстройка системы от резонанса путем изменения упругой жесткости или массы РЭА; уменьшение амплитуды колебаний аппаратуры при возникновении механического резонанса путем демпфирования системы; уменьшение амплитуды колебаний на РЭА путем применения элементов вибро — и удароизоляции. Для выбора метода защиты аппаратуры от механических нагрузок составляют на основе реальной конструкции ее механическую модель, анализируя которую и решают вопрос о наиболее рациональном методе защиты. Параметры колебаний отдельных масс блока и блока в целом могут быть определены аналитически, но для сложных систем такие расчеты оказываются слишком громоздкими. Поэтому всегда при инженерных расчетах стремятся ввести некоторые упрощения. Это приводит к снижению точности расчетов, но зато дает большую экономию времени, что важно при жестких сроках проектирования. Аналитические методы позволяют: 1) выявить физическую сущность явлений при колебаниях различных механических систем; 2) проанализировать зависимость параметров колебательных систем от различных внешних воздействий; 3) рассчитать основные характеристики и параметры системы в процессе проектирования. Определение механических нагрузок, действующих на аппаратуру, начинается с определения собственных резонансных частот устройства.

Если аппаратура установлена на амортизаторах, то характеристики упругой жесткости и демпфирования будут определяться параметрами амортизаторов. При непосредственном креплении несущих конструкций РЭА на носителе жесткость системы находится на основе анализа элементов крепления и несущей конструкции устройства.

Заключение

.

Очевидно, что нарушение работы, снижение качества функционирования систем РТОП оказывают огромное влияние не только на безопасность полетов, но также и регулярность, и общую экономическую эффективность воздушного движения. Все это, помимо общего снижения безопасности из-за невозможности оперативной связи с экипажем ВС, ведет к возникновению задержек и простоев, нарушению графика движения самолетов. Следовательно, в итоге нарушение регулярности воздушного сообщения приводит к экономическим потерям за счет неэффективного управления воздушным движением, вследствие недостатка получаемых данных. В ходе выполнения курсового проекта были решены следующие задачи были закреплены и расширены теоретические и практические знания по РЭО радиотехнического обеспечения полетов, системе технического обслуживания, ремонту и организации технологических процессов в такой системе;

выполнена работа, направленная на разработку проекта системы эксплуатации (вторая часть курсового проекта). При этом согласно ученическому шифру, в качестве рабочей была выбрана стратегия технического обслуживания по наработке. Для выбранного оборудования были произведены необходимые расчёты оптимальной периодичности и длительности проведения технического обслуживания. Рассмотрена эксплуатационная документация и составлена инструкция по учёту специфических особенностей РЭО.

Список литературы

Фролов В. И. Кондряков В.А. Колосова Л. А. Организация и средства авиационной связи. Ленинград 1989.

Козлов А. В. Справочник по расчету надежности аппаратуры радиоэлектроники и автоматики. М.: Радио и связь. 2005.

Смирнов Н.Н., Андронов А. М., Владимиров Н. И., Лемин Ю. И. Эксплуатационная надежность и режимы технического обслуживания самолетов. — М.: Транспорт, 1974.

Александров В. Г. Техническая эксплуатация авиационной техники. М.: Военное издательство, 1967. 416 с. ФАП «Радиотехническое обеспечение полетов и авиационная электросвязь. Сертификационные требования» — Москва, 2000 г. Дубровский В. И. Эксплуатация средств навигации и УВД. М.: Транспорт, 1996 г. Табель оснащенности аэродромов и воздушных трасс. ФАП «Радиотехническое обеспечение полетов воздушных судов и авиационная электросвязь» — Москва, 2007 г.