Натурные испытания как метод моделирования систем

Физические испытания могут подразделяться:

• • на испытания, которые проводятся при внешних воздействующих факторах (стендовые и лабораторные);
• • испытания, которые проводятся при естественно воздействующих факторах (полигонные и натурные);
• • эксплуатационные испытания (опытная эксплуатация).

Стендовые испытания проводятся при внешних воздействующих факторах, создаваемых искусственным путем с помощью испытательных стендов (стендовые испытания).

Лабораторные испытания проводятся при использовании специальных методов и средств, применяемых в лабораторных условиях.

Отличие лабораторные и стендовых испытаний от реальной эксплуатации заключается в том, что при их проведении отсутствует возможность моделирования случайной совокупности всех внешних воздействий одновременно, как это имеет место при реальной эксплуатации. Как правило, при лабораторных и стендовых испытаниях объект подвергают воздействию одной или нескольких определенных нагрузок, что приводит к результатам, несколько отличающимся от результатов, получаемых при реальной эксплуатации.

В зависимости от условий и места проведения испытаний при естественно воздействующих факторах различают полигонные и натурные испытания.

Полигонные испытания проводятся на специально оборудованном полигоне в условиях воздействия внешних климатических факторов. При этом испытания, предназначенные для эксплуатации и хранения объекта только в определенных климатических зонах, проводят на полигонах, расположенных в районах с соответствующим климатом.

Целью как полигонных, так и и натурных испытаний является исследование комплексного влияния естественно воздействующих факторов на изменение параметров, свойств и механизмов отказов при их эксплуатации и хранении. По результатам проведения полигонных и натурных испытаний разрабатываются рекомендации по защите от влияния внешних факторов.

В последнее время информация о надежности системы, получаемая в результате натурных испытаний, приобретает большое практическое значение.

Проведение натурных испытаний позволяет уточнить план эксперимента, необходимого для построения моделей. В процессе проведения натурных испытаний обрабатываются экспериментальные данные, анализируются результаты испытаний.

Реализация натурных испытаний связана с выполнением трех основных условий:

• 1) испытаниям должна быть подвержена непосредственно изготовленная система (изделие), являющаяся объектом испытаний, не допускается применение моделей изделия или его составных частей;
• 2) испытания должны проводиться в условиях и при воздействиях на систему, которые соответствуют условиям и воздействиям использования по целевому назначению;
• 3) показатели, отражающие свойства объекта испытаний, должны измеряться непосредственно без использования аналитических зависимостей, представляющих физическую структуру объекта испытаний и его составных частей. Однако математический аппарат допускается для статистической обработки экспериментальных данных.

К специфическим особенностями натурных испытаний можно отнести их достаточно большую продолжительность, сложность проведения и высокую стоимость, что требует четкой организации и оптимального планирования. Наибольшая эффективность проведения всего комплекса работ связана с цикличностью их проведения после каждого периодического измерения показателей и исследования свойств объекта моделирования.

Ограничить объем натурных испытаний позволяет использование анализа результатов эксплуатации, лабораторных и стендовых испытаний наряду с требованиями, предъявляемыми к объекту.

Рациональный подход к организации проведения натурных испытаний, уменьшающей их объем и стоимость, сводится к следующим положениям:

• • испытания объекта рекомендуется проводить только в тех естественных условиях, в которых влияние дестабилизирующих факторов наиболее значительно;
• • испытания объекта целесообразно проводить с «типичными представителями» групп (имеющих близкие конструктивно-технологические решения), а затем результаты испытаний распространять на всю группу.

Основными видами эксплуатационных испытаний являются:

• • опытная эксплуатация;
• • подконтрольная эксплуатация.

При подготовке к проведению подконтрольной эксплуатации на основе специально разработанной документации осуществляются сбор, учет и первичная обработка информации.

В настоящее время довольно широко используется метод статистических испытаний, предусматривающий проведение испытаний как на реальных объектах, так и их физических моделях. Испытания на реальных объектах производят для исследования возможных причин отказов и их последствий, при этом искусственно вводят в схему обрывы, короткие замыкания или устанавливают элементы с параметрами, выходящими за допустимые нормы. При проведении испытаний на моделях ряд элементов заменяют их физическими моделями, параметры которых можно менять. Такое моделирование проводят с использованием специальных стендов для воспроизведения случайных изменений указанных параметров.

Частным видом статистических испытаний являются граничные испытания. Они проводятся с целью определения зависимостей предельно допустимых значений параметров от режимов эксплуатации.