Резервирование РЭО

Комплексные показатели надежности.

Комплексные показатели надежности характеризуют определенные свойства надежности, из которых главными являются безотказность и ремонтопригодность. Поскольку изделие может находиться или в рабочем состоянии или в состоянии ремонта, то одним из параметров является коэффициент готовности k _г – вероятность того, что объект окажется в работоспособном состоянии в произвольный момент времени, кроме планируемых периодов, в течение которых использование объекта по назначению не предусматривается. Коэффициент готовности для любых распределений времени работы между отказами, имеющих конечные средние значения наработки до отказа – T ₀ и среднее время восстановления – T _в, в установившемся режиме эксплуатации (при t →∞), можно представить в виде предела

Или

Коэффициент простоя – вероятность того, что объект находится в состоянии отказов произвольный момент времени, кроме периодов планового обслуживания. Коэффициент простоя можно записать

Или

Коэффициент технического использования – отношение математического ожидания интервалов времени пребывания объекта в работоспособном состоянии за некоторый период эксплуатации к сумме математических ожиданий объекта в работоспособном состоянии, простоев, обусловленных техническим обслуживанием, и ремонтов за тот же период эксплуатации. Статистически его можно представить в виде

Где t _раб – суммарная наработка всех объектов; t _рем – суммарное время простоев из-за плановых и внеплановых ремонтов всех объектов; t _обсл – суммарное время простоев из-за планового и внепланового технических обслуживаний всех объектов.

Коэффициент оперативной готовности k _ог – вероятность того, что объект окажется в работоспособном состоянии в произвольный момент времени, кроме планируемых периодов, когда применение объекта по назначению не предусматривается, предполагая, что, начиная с этого момента объект будет работать безотказно в течение заданного момента времени.

Коэффициент оперативной готовности k _ог – характеризует надежность объектов, необходимость применения которых возникает в определенные моменты времени.

В радиоэлектронном оборудовании применяется несколько видов резервирования: структурное, временное, информационное, функциональное и нагрузочное.

Структурное (схемное, аппаратурное) резервирование – это применение резервных элементов в структуре технической системы для повышения ее надежности. Это могут быть дополнительные устройства, блоки, агрегаты, функциональные и другие элементы, включаемые в процессе работы взамен отказавших. Операция замены не должна прерывать нормального функционирования всей системы (Т _в=0), иначе такая замена превращается в ремонт.

Временное резервирование – метод повышения надежности аппаратуры, предусматривающий использование резервного рабочего времени. Это может быть: увеличенное по сравнению с минимально необходимым для решения поставленных задач оперативное рабочее время, запас производительности объекта, накопление выходшой информации («продукции») объекта в запоминающем, или в записывающих устройствах. Резерв времени позволяет в ряде случаев обнаружить и устранить отказ без нарушения нормального функционирования всей системы. Например, резерв времени при предполетной проверке аппаратуры позволяет отремонтировать, или заменить отказавший прибор, или агрегат.

Информационное резервирование – повышение надежности объекта путем использования резервной информации. Например, при отказе системы ближней навигации может использоваться система инерциальной навигации, барометрический высотомер в режиме малых высот резервируется радиовысотомером, и (или) спутниковой дифференциальной навигационной системой.

Функциональное резервирование – повышение надежности объекта (элемента), предусматривающее выполнение некоторых дополнительных функций. Например, в метеонавигационной РЛС предусмотрен режим «снос», позволяющий определить направление и скорость сноса ВС в случае выхода из строя ДИСС. Другой пример – возможность передачи информации на борт ЛА через приводную радиостанцию, используемую совместно с бортовым радиокомпасом для определения курсового угла радиостанции.

Нагрузочное резервирование – повышение надежности объекта (элемента), предусматривающее его возможности принимать дополнительные нагрузки.

Перечисленные виды резервирования могут использоваться совместно в различных комбинациях. Наиболее распространенным является структурное резервирование. Оно имеет несколько вариантов применения. Резервная аппаратура связи, навигации и посадки позволяет повысить в целом надежнсть бортового оборудования. Примером являются резервные бортовые радиостанции, навигационно-посадочная аппаратура, радиокомпасы и радиовысотомеры.

Повышение надежности методом структурного резервирования достигается включением в оборудование резервных элементов, которые выполняют функции основных элементов в случаеих отказа. Следовательно, повышение надежности методом резервирования основано на введении в оборудование дополнительных элементов.

Надежность резервированного оборудования может быть значительно выше надежности входящих в него элементов, что является важнейшим преимуществом резервированных систем. Однако следует иметь в виду, что применение резервирования обычно приводит к усложнению системы, увеличению ее веса и габаритов.

N

N

N

N

M

Рис. 3.2. Схема общего резервирования

Различают общееи раздельное (поэлементное) резервированиеавиационного оборудования. Общим называетсятакой методрезервирования, при которомрезервируется вся системав целом (рис. 3.2).

Приобщем резервировании, в случае отказаосновнойсистемы,ее функциивыполняетаналогичная ей резервная система.

Раздельное (поэлементное) резервирование заключается в резервировании отдельных участков системы (рис. 3.3, а). При раздельном резервировании резервируемыми участками могут быть как отдельные блоки и узлы аппаратуры, так иэлементы.

N

N

M

N

N

Рис. 3.3, а. Схема резервирования отдельных участков

В некоторых типах оборудованияобщие и раздельные виды резервирования могут применяться в совокупности: резервироваться как вся система, так и ее элементы. Такое резервирование называют смешанным (рис. 3.3, б).

N

N

N

N

M

Рис. 3.3, б. Схема смешанного резервирования

В основу дальнейшей классификации резервируемых систем положен способ включения резерва. По способу включения резерва различают резервирование постоянное и замещением.

При постоянном резервировании резервные элементы работают в одинаковом режиме с основными. Резервированные системы данного типа проектируются таким образом, чтобы выход из строя основных элементовне приводил к существенному изменению режима работы резервных элементов.

Преимуществом постоянного метода резервирования является его простота и отсутствиедаже кратковременных перерывов вработе при возникновении отказов.Однако постоянное включение резервных элементовимеет ряд существенных недостатков, основным из них является повышенный расходресурса резервных элементов. Другой недостаток обусловлен тем,что при возникновенииотказанарушается режим работырезервных элементов. Поэтому постоянное резервированиевозможно только в том случае, еслипо условиям работыдопускается параллельная работанесколькихэлементов. Рассмотрим, например, резервирование электропитания параллельным включением нескольких аккумуляторных батарей. При отказе одной из них остальные работают по-прежнему, хотя и с повышенной нагрузкой, а при коротком замыкании в одной батарее предохранитель ее отключает.

При резервировании замещением резервные элементы включаются для выполнения рабочих функций приотказе основныхэлементов системы. Замещениеосновных элементов резервными обычно осуществляетсяпри помощи переключателей и реализуется либо вручную, либо автоматически. Соответственно этому различают способы ручного и автоматического резервирования замещением (рис. 3.4).

Резервирование

Общее

Раздельное

Постоянное

Замещения

Ручное

Нагруженный резерв

Облегченный резерв

Ненагруженный резерв

Автоматическое

Рис. 3.4. Классификация резервированных систем

Резервирование замещением обладает рядом преимуществ по сравнению с постоянным способом резервирования. При резервировании замещением обычно не требуется регулировка параметров резервных элементов при отказеосновных; нахождение резервных элементов в ненагруженном состоянии сохраняет ресурс и уменьшает расход электроэнергии на их питание. Преимуществом резервирования методом замещения является такжевозможность применения одного резервного элемента для резервирования нескольких однотипных элементов, что позволяет достигнуть требуемого уровня надежности при незначительном усложнении оборудования.

Недостатком резервирования замещением является необходимость применения дополнительных устройств: переключателей, системы контроля и отыскания неисправностей, что может снизить эффективность применения этого способа резервирования.

Поэтому замещение применяется при резервировании относи­тельно крупных функциональных узлов и блоков авиационного оборудования.

В зависимости от условий работы резервных элементов до их включения,при возникновении отказа различают три режима работы резервных элементов: нагруженный, облегченный и ненагруженный.

В нагруженном режиме резервные элементы работают,как и основные, с самого начала работы системы. Ресурс их расходуетсянаравне с ресурсом основных элементов.

Облегченный режим характерен тем, что до отказа основных элементов резервные работают при меньших нагрузках. Ресурс резервных элементов (до их включения вместо отказавших) расходуется незначительно, а в условиях рабочего режима резервные элементы включаются только при отказе основных.

Ненагруженный резерв характерен тем, что условия работы резервных элементов настолько облегчены по сравнению с условиями работы основных, что можно пренебречь расходом ресурса резервных элементов до момента включения их вместо отказавших.

Дата добавления: 2014-01-07