飞行器可靠性设计

在可靠性、保守性、保障性的基础、航空学院的比喻空翔、生活中，民间产品和武器系统不仅具有优越的性能，而且价格合理，不易发生故障，希望能够持久耐用。 后者是指产品的可靠性和耐久性。 美国空军的提法是“可靠性和维护性是战斗力的乘数，今天的可靠性和维护性是明天的战斗力。” 产品质量差，可靠性差，耐久性差，不仅会导致巨大的经济损失，而且会降低工厂信誉，威胁人身安全和国家安全。 例如，前苏联的“联盟11号”宇宙飞船返回时，由于压力阀很快打开，3名宇航员全部死亡。 理解和掌握课程目标、1、可靠性、可维护性和保障性的基本概念2、理解可靠性、可维护性和保障性的发展3 .调查知道某些领域的技术发展和趋势。 从第一章的基本概念、一、可靠性的定义、一、工序的角度来看，可靠性可直观定义为产品无故障完成任务的能力，二、从统计学的角度来看： 1957年美国电子设备咨询小组发表的报告，将可靠性定义为“规定时间和规定条件下无故障完成规定功能的概率、可靠性”。 进入4、90年代后，可靠性概念有了新的发展，1991年美国国防部指令国防采办管理政策和程序将可靠性定义为“系统及其组成部分没有故障、没有退化或者没有保障系统而执行功能的能力”。 3、中国军标GJB451-90将可靠性定义为产品在规定条件下和规定时间内完成规定功能的能力。 可靠性的概率测量又称可靠度。 五、七十年代可靠性发展进入成熟阶段六、八十年代以来，可靠性向更深、更广的方向发展三、可靠性问题的分类、二、可靠性问题的提出与发展，一、可靠性概念最早来源于航空领域：二战期间二、四十年代是可靠性的萌芽期间三、 50年代是可靠性的崛起和形成的年代 4、60年代是可靠性工程全面发展的阶段2、从设计的角度来看：基本可靠性和任务可靠性前者考虑到所有要求保障的故障的影响，为了衡量产品不需要保障的工作能力，包括与维修和供给相关的可靠性， 通常以平均故障间隔时间(MTBF )测量后者通常以任务的可靠性(MR )和致命的故障间隔任务时间(MTBCF )测量，以便仅考虑导致任务失败的故障的影响来描述产品完成任务的能力。 1、从应用角度出发：固有可靠性和使用可靠性前者只考虑承包人在设计和生产中能够控制的故障事件，描述产品设计和制造的可靠性水平，后者综合考虑产品设计、制造、安装环境、维护策略等因素，描述产品在计划环境中使用的可靠性水平。 2、可靠性物理：主要研究部件、系统故障机理、物理原因和物理模型，并提出改进措施。 3、可靠性工程：其内容包括可靠性分析、预测与评价、可靠性设计、可靠性管理、可靠性生产、可靠性维护、可靠性试验以及可靠性数据采集处理与交换技术等。 四、可靠性研究的主要内容1、可靠性数学：主要研究可靠性定量描述方法，研究可靠性理论和计算数学规律可靠性指标的方法，提出了提高产品可靠性的方法。 五、现代飞机设计思想的主要概念和关系图，一、可靠性：系统在规定条件下和规定时间内无故障完成规定功能的能力，即系统的设计特性。 一般的可靠性指标是平均无故障的工作时间(MTBF或MTTF )。 2、可维护性：系统在规定的条件下和规定的时间内，按照规定的步骤和方法进行维护的，保持或恢复其规定状态的能力。 可维护性是可靠性的重要补充，指系统易于维护，是设计决策的质量特性，其概率测量是维护度。常用的修理度指标是平均修理时间(MTTR )。 3、保障性：系统设计特性和规划保障资源满足平时和战时使用要求的能力。 保障性包括设计特性和保障资源两个不同性质的内容。 4、可用性：系统在随机时间需要任务并开始运行时处于工作状态或可用状态。 它是将飞机系统RMS (即，可靠性、可维护性和保障性)特性转换为效果的总体参数。 5、任务可靠性：系统在规定任务截面内完成规定功能的能力。 这反映了系统对任务成功性的要求，是在平时的自然环境和战时的敌对环境中，不考虑人为的敌对因素，系统完成任务的能力。 6、生存性：飞机系统避免与人为敌的环境的能力或承受能力；7、可靠性：全任务期间，飞机系统继续工作的能力。 综合飞机的生存性和任务可靠性，是反映系统实战能力的重要特性。 8、能力：表示飞机在自然使用环境和敌对环境下正常连续工作时，飞机能否完成任务(破坏目标等)，在理想的任务状态下表示可能的结果，表示系统的纯作战能力，它受系统的机动性、武器精度、作用距离、杀伤力和其他设备性能的影响。 9、有效性：飞机系统的性能是其可用性、可靠性和性能的综合反映，它是系统实战能力的最终测量。 有效性可以写成E=ADC，式中e是系统有效性。 飞机的可用性、可靠性和能力作用于作战任务不同的环境和不同时期，三者互相依赖。 如果可用性不高，由于任务初期只有较低的出动次数，所以任务成功的可能性明显很小。 同样，可用性高，但可靠性不高，可靠性高，能力不高等对任务的完成有很大影响。 10、全寿命周期费用：费用问题是飞机设计的重要因素。 随着设计技术和设计要求的提高，各项费用大大提高。 主要相关费用为研发费用、生产费用、使用和保障费用。 六、可靠性术语、故障：系统或(部件)未完成预定功能，故障发生、故障、破坏等。 1、故障概率函数，(1)故障累积函数是产品在规定条件和规定时间内发生故障的概率，其值等于1减可靠度，t是寿命随机变量，t是某一定寿命值。 即，系统(或元件)的寿命t不超过t的概率，即到t时刻为止的系统(或元件)的破坏概率。 (2)故障密度函数，明显是累积故障概率相对于时间的变化率，产品单位时间内的故障概率。 可信度函数、2、可信度函数、(1)可信度函数R(t )是即使在t时刻之前使用产品也不会被破坏的概率。 (2)可靠度R(t )的性质、3、故障率(低效率)、(1)区间故障率是指，在某区间t1、t2，产品在区间t1以前未发生故障，在该区间内每单位时间发生故障的概率和该故障发生的概率的比。 区间故障率表示单位时间内产品的可靠性、相对损失。 (2)瞬时故障率表示产品在t时刻之前未被破坏而继续使用，此后的单位时间内被破坏的概率。 4、4个函数之间的关系图，如果知道、4个函数之间的其中一个，就可以求出剩下的3个。 范例1 :假设某个电子产品的寿命，、解：根据已知条件：因此，当寿命遵循指数分布时，可以看出低效函数是常数。 5、电子元件常见的典型故障分布，对电子元件常用故障率函数(风险函数)描述故障情况。 低效函数有三种类型： (1)随时间增长；(2)随时间降低；(3)与时间无关。 如图2-1所示。图2-1、之间的关系图在图2-2中示出了针对如果没有执行预防性维护或者无法修复的产品的低效率曲线的典型形式，其对应于上述三种低效率函数的形式。 因为其形状与浴槽的截面相似，所以也称为浴槽曲线(Bath-TubCurve )。 图2-1电子产品的典型故障率曲线是： (1)在早期故障期间故障较高，但随着时间的增加急速下降。 此阶段产品故障的原因大多是设计、原料、制造过程中的缺陷。 (2)偶然失效期也称为随机失效期或稳定运行阶段。 在此期间，产品的故障常常是随机的。 这些都是由于在极端的环境条件下偶然产生了过大的负荷，对应的低效率函数是常数。 (3)损耗失效期间，产品由于老化、磨损、损耗和疲劳等综合原因，失效效率显着提高。 寿命指标，1，产品寿命指标，定义：对于无法修复的产品，寿命是指产品出现故障前的工作时间或工作次数；对于可修复的产品，寿命是指产品修复前的工作时间或工作次数。 (1)平均寿命、平均寿命是寿命的数学期待，在实际应用中，经常将子样本平均寿命作为母体平均寿命的近似估计值，样本数n越大，估计值的准确性越高。 例2 :假定某电子产品的寿命，求其平均寿命，解：根据已知条件：因此寿命t为指数分布时，平均寿命等于无效率的倒数。 当时，能够工作到平均寿命的产品为36.79%左右，这种单纯指数分布的特征是约63.21%的产品在达到平均寿命前失效。 平均寿命只大致反映了产品寿命的平均寿命水平，并不真正反映产品的寿命状况。 (2)寿命方差和标准偏差、寿命方差和标准偏差是反映产品寿命偏差程度的特征值。 关于离散型寿命，关于连续型寿命，(3)可靠性寿命和中等寿命，可靠性寿命：以产品的可靠性函数为例，可靠性等于规定值的时间称为可靠性寿命，其中有可靠性等级。 中位寿命：在产品寿命的可靠性水平上对应的可靠性寿命，例3 :知道故障效率函数，求出可靠性时的可靠性寿命，解：由此，例4 :某产品的故障效率为常数：知道可靠性函数，求出可靠性的相应可靠性寿命和中位寿命。 解：二边取对数，筛选得到的中位寿命：有效寿命：偶然失效期的寿命也称为有效寿命，更换寿命：达到一定时间后必须进行更换，失效率增加的阶段，寿命：的失效率函数减少的阶段，在某时刻t之前进行更换或筛选， 在那个时刻以后不需要更换，此时t被称为筛选寿命，特征寿命：可靠度的可靠寿命被称为特征寿命，7，修理性用语和测量尺度，定义：为了保持零部件，零部件，机械，设备和系统等产品的使用中的功能和指标，或者为了修复工作中发生故障和缺陷的产品而采取的各种措施和工作是产品为了保证产品在故障后立即保持良好的状态，测量这种容易修理的性能，称为修理性。 按维修度测量：可维修产品故障或故障后，按规定条件在规定时间(0，t )内完成维修的概率。 平均维修时间(MeanTimeToRepair )是指可维修产品的平均维修时间(总维修活动时间(h)/维修次数)。 MTTR为指数分布的情况下，修复率、修复率是指“修复时间达到某个时刻，但未修复的产品在该时刻起的单位时间内完成修复的概率”，“修复的三要素： (1)产品结构的修复的便利性(2)修复员的修复技能(3)系统的性能、八、保障性用语和测量尺度、保障性是指系统的设计特性和计划的保障资源保障性是装备体系的固有属性，包括与装备保障有关的设计特性和保障资源的充分和适用度两个含义。 1 )保障性的设计特性2 )保障资源的保障性参数是用于定性定量记述设备的保障性的参数。 保障性参数分为3类：1)保障性综合参数战备健全性目标值，可用性2 )保障性设计参数MTBF； MTTR。 的双曲馀弦值。 的双曲馀弦值。 3 )保障资源参数的人数和技术等级设备和工具的类型，保证备件的种类和数量，九、可靠性和维护性常见的统计分布、指数分布、威布尔分布、正态分布、同标准偏差但平均值不同的(b )三个正态分布、同平均偏差、对数正态分布、极值分布、极小值分布， 在极大值分布、伽马分布、泊松分布、随机事件在单位时间内发生的平均次数一定的情况下，事件在某个时间间隔内发生的次数与其他时间间隔内发生的次数无关，且两个以上的事件同时发生的机会少大作业电子可靠性技术发展现状与趋势分析结构可靠性技术发展现状与趋势分析复合材料结构可靠性技术发展现状与趋势分析机构可靠性技术发展现状与趋势分析可靠性技术发展现状与趋势分析可靠性物理方法技术