СССР
Государственный стандарт от 31 июля 1981 года № ГОСТ 24898-81

ГОСТ 24898-81 Системы электроснабжения самолетов и вертолетов. Методика расчета показателей безотказности

Принят
Государственным комитетом СССР по стандартам
31 июля 1981 года
    ГОСТ 24898-81
    Группа Д15
    ГОСУДАРСТВЕННЫЙ СТАНДАРТ СОЮЗА ССР
    СИСТЕМЫ ЭЛЕКТРОСНАБЖЕНИЯ САМОЛЕТОВ И ВЕРТОЛЕТОВ
    Методика расчета показателей безотказности
    Electrical power system of aircraft and helicopters. Reliability factor design procedure
    Дата введения 1983-01-01
    Постановлением Государственного комитета СССР по стандартам от 31 июля 1981 г. N 3657 срок действия установлен с 01.01.1983 г. до 01.01.1988 г.*
    ________________
    * Ограничение срока действия снято по протоколу N б/н Межгосударственного Совета по стандартизации, метрологии и сертификации (ИУС N 2, 1993 год). - Примечание изготовителя базы данных.
    Настоящий стандарт распространяется на системы электроснабжения самолетов и вертолетов и устанавливает методику расчета показателей безотказности этих систем на этапе проектирования.
    Термины, применяемые в стандарте, и их определения приведены в справочном приложении 1.
    якорь
    1.ОБЩИЕ ПОЛОЖЕНИЯ
    1.1.При расчете показателей безотказности систему электроснабжения представляют как систему с несколькими входами и выходами, состоящую из первичной и вторичной систем генерирования, а также систем распределения электроэнергии переменного и постоянного тока.
    1.2.Входами системы электроснабжения приняты выходные валы коробок приводов маршевых двигателей или вал несущего винта вертолета и выходной вал коробки приводов двигателя вспомогательной силовой установки (ВСУ).
    1.3.Выходами системы электроснабжения приняты шины распределительных устройств (РУ) переменного и постоянного тока.
    1.4.Входы первичной системы генерирования совпадают с входами системы электроснабжения.
    1.5.Выходами первичной системы генерирования приняты центральные распределительные устройства (ЦРУ).
    1.6.Входами вторичной системы генерирования приняты ЦРУ (РУ) системы распределения электроэнергии, к которым подключены входные выводы преобразователей (выпрямительных устройств).
    1.7.Выходами вторичной системы генерирования приняты ЦРУ, к которым подключены выходные выводы преобразователей (выпрямительных устройств).
    1.8.Входами систем распределения электроэнергии приняты ЦРУ (места подключения генераторов выпрямительных устройств или преобразователей).
    1.9.Выходы систем распределения электроэнергии совпадают с выходами системы электроснабжения.
    1.10.Методика позволяет определить следующие показатели безотказности:
    вероятность безотказной работы системы электроснабжения;
    среднюю наработку системы до конкретного вида отказа.
    1.11.Расчет показателей безотказности систем электроснабжения производится при следующих условиях:
    поток отказов - пуассоновский;
    перед каждым полетом обеспечивается исправное состояние системы электроснабжения и ее элементов;
    вероятность срабатывания аппаратов защиты сети при коротких замыканиях в зоне работы защиты равна 1.
    1.12.При расчете показателей безотказности должны определяться следующие состояния системы электроснабжения:
    повышение температуры в системе электроснабжения за допустимые пределы,
    нормальная работа,
    частичная работа,
    аварийная работа и
    длительная ненормальная работа системы электроснабжения в целом, а также для каждого и (или) заданного сочетания состояния РУ при всех или заданных несовместных состояниях системы (двигателей).
    Виды отказов системы электроснабжения и ее элементов приведены в рекомендуемом приложении 2.
    якорь
    2.МЕТОДИКА РАСЧЕТА ПОКАЗАТЕЛЕЙ БЕЗОТКАЗНОСТИ
    2.1.Исходные данные
    2.1.1.Исходными данными для расчета показателей безотказности являются:
    технические требования к системе электроснабжения;
    электрическая схема системы электроснабжения;
    интенсивность отказов элементов системы электроснабжения;
    время полета.
    2.1.2.Интенсивности отказов элементов системы электроснабжения должны быть получены на основе статистических данных об отказах этих элементов при эксплуатации.
    2 13. При разработке новых функциональных блоков, входящих в состав системы генерирования или системы распределения электроэнергии, и отсутствии интенсивностей видов отказов этих блоков, последние рассчитываются по справочникам интенсивностей отказов элементов, входящих в блок.
    Резервируемые элементы, когда порядок возникновения их отказов не влияет на работоспособность рассматриваемой системы электроснабжения, должны объединяться в один эквивалентный элемент (узел) с интенсивностью отказов, вычисляемой по формуле
    , (1)
    где - интенсивность отказов одного из параллельно соединенных элементов;
    - эквивалентная интенсивность отказов узла, содержащего параллельно соединенные элементы;
    - время, на которое рассчитывается показатель безотказности узла, системы;
    - число взаиморезервируемых элементов;
    - минимальное число элементов, отказ которых приводит к отказу эквивалентного элемента (узла);
    - число сочетаний из элементов по
    .
    2.1.4.При отсутствии в справочниках интенсивностей отказов элементов, входящих в функциональный блок, допускается устанавливать их на основании интенсивностей отказов аналогичных элементов.
    2.1.5.Время, на которое рассчитываются показатели безотказности системы электроснабжения, должно соответствовать наибольшему возможному времени полета самолета (вертолета).
    2.2.Метод логических схем
    2.2.1.Метод логических схем должен применяться для расчета показателей безотказности системы электроснабжения или отдельных ее участков, если порядок возникновения отказов отдельных элементов системы электроснабжения не влияет на ее работоспособность.
    2.2.2.При использовании метода логических схем результаты анализа работоспособности системы электроснабжения представляют в виде логических условий появления отказов в зависимости от состояния ее элементов и вычисления вероятностей этих отказов.
    2.2.3.Вероятность безотказной работы системы, состоящей из последовательно соединенных элементов, вычисляют по формуле
    , (2)
    где - вероятность безотказной работы элемента.
    2.2.4.Вероятность безотказной работы системы, состоящей из параллельно соединенных элементов, вычисляют по формуле
    , (3)
    где - вероятность отказа -го элемента.
    2.2.5.Вероятности безотказной работы системы, элементы которой соединены последовательно-параллельно, вычисляют по формулам (2) и (3).
    2.3.Табличный метод
    2.3.1.Табличный метод должен применяться для расчета показателей безотказности системы или отдельных ее участков, в которых порядок возникновения отказов отдельных элементов системы влияет на ее работоспособность.
    2.3.2.При использовании табличного метода результаты анализа показателей безотказности системы электроснабжения или ее части представляют в виде таблицы несовместных состояний системы электроснабжения и последующего вычисления вероятностей этих состояний.
    2.3.3.Табличным методом вычисляют вероятности видов отказов канала или системы электроснабжения (генерирования, распределения) с учетом последовательностей их возникновения.
    2.3.4.Для составления таблицы несовместных состояний (табл.1) нумеруют отказы элементов системы и вводят следующие обозначения:
    - отсутствие отказов в системе;
    - -й отказ элемента системы;
    - состояние системы электроснабжения или отдельной ее части.
    Таблица 1
    Отказы элементов, при которых система остается работоспособной Состояние системы при отказах Порядок отказов элементов системы
    … … … …
    Отказы первого порядка
    - Отказы второго порядка
    -
    …
    -
    …
    -
    - - Отказы третьего порядка
    - -
    …
    - -
    …
    - -
    - -
    - -
    …
    -
    …
    - -
    …
    - -
    …
    -
    - - - Отказы четвертого порядка
    …
    Отказы -го порядка
    …

    Примечание. Работоспособное состояние соответствует нормальной или частичной работе системы.
    Один элемент системы может иметь несколько видов отказов, при этом каждому виду отказа присваивается свой номер.
    2.3.5.Порядок заполнения табл.1
    2.3.5.1.В головке табл.1 указывают все возможные отказы элементов рассматриваемой системы , , ..., .
    2.3.5.2.В заголовки строк таблицы заносятся отказы элементов, при которых система остается в состоянии нормальной или частичной работы, при этом первая строка заголовка строк таблицы соответствует первоначальному состоянию системы, когда все элементы исправны . На пересечении этой строки и -й колонки () указывают состояние системы при отказе , соответствующее отказу элемента первого порядка.
    2.3.5.3.Из полученной первой строки выбирают состояния, соответствующие нормальной или частичной работе, и заносят в заголовки строк (2, 3-й и т.д.), на пересечении полученных строк и колонок заносят состояния системы, соответствующие указанным в заголовках строк и головке таблицы отказам элементов, например, на пересечении строки и колонки указывают состояние системы при появлении отказа , затем и называемое состояние системы, соответствующее отказу элементов второго порядка.
    2.3.5.4.Формирование состояний системы, соответствующих отказам элементов третьего порядка, производят аналогично, т.е. все состояния второго порядка, соответствующие нормальной или частичной работе при отказах элементов и указывают в заголовках строк, следующих за строками второго порядка, на пересечении полученных новых строк и тех же колонок таблицы заносят состояния системы, соответствующие отказам элементов третьего порядка , , и т.д.
    2.3.5.5.Если сочетание отказов, указанных в заголовке строки и головке колонки, невозможно, то на пересечении этой строки и этой колонки ставят знак "-", например на пересечении строки , и колонок и ставят знак "-", так как отказы и элементов уже произошли (см. строку , ) и повторно они не могут возникнут
    ь.
    2.3.6.Вероятность состояния системы определяют как сумму вероятностей состояний, обозначенных в табл.1 и соответствующих данному виду отказа ()
    . (4)
    2.3.7.Вероятность состояния системы , находящегося в первой строке таблицы и соответствующего виду отказа элемента (отказ первого порядка), вычисляют по формуле
    , (5)
    где ;
    - сумма интенсивностей всех видов отказов элементов системы;
    - интенсивность -го отказа () элемента системы.
    При 0,01 формула упрощается
    . (6)
    2.3.8.Вероятность состояния системы , находящегося во второй и последующих строках таблицы и соответствующего видам отказов элементов и (отказ второго порядка), вычисляют по формуле
    , (7)
    где
    ,
    - интенсивность -го отказа () элемента системы при наличии отказа ,
    если
    , то
    . (8)
    2.3.9.В общем случае вероятность состояний системы второго, третьего и т.д. порядков, соответствующая рассматриваемому виду отказа системы, вычисляют по формуле
    (9)
    где , , … - интенсивности , , …-го отказов элементов системы;
    - сумма интенсивностей отказов за исключением и ;
    - сумма интенсивностей отказов за исключением , , .
    Если после -го отказа ( и и т.д.) отказы , ... невозможны, то в сумму не входят также интенсивности отказов , ...

    2.3.10.Относительную погрешность, обусловленную ограничением расчета отказами элементов порядка , вычисляют по формуле
    , (10)
    где - наибольшее число отказов элементов, принятое при расчете;
    - полученная вероятность состояния системы.
    Для конкретного вида отказа системы, который может произойти только при наличии определенных видов отказов элементов среди 1 отказов, относительную погрешность вычисляют по формуле
    , (11)
    где - сумма интенсивностей тех видов отказов элементов, без которых невозможен рассматриваемый вид отказа системы;
    - вероятность конкретного вида отказа системы.
    2.4.Вероятность аварийной работы системы электроснабжения рассчитывают с учетом безотказности аварийных источников (аккумуляторов и преобразователей).
    2.5.Вероятности частичной работы системы электроснабжения рассчитывают с учетом источников, установленных на ВСУ.
    2.6.Среднюю наработку системы до конкретного вида отказа вычисляют по формуле
    , (12)
    где
    .
    2.7.Порядок расчета показателей безотказности
    2.7.1.Перед расчетом должен быть проведен анализ принципиальных и (или) монтажных схем системы электроснабжения, определены участки схем, состояния которых могут быть рассчитаны независимо от других участков (каналы системы генерирования, каналы системы распределения электроэнергии, отдельные РУ для заданных состояний входов).
    2.7.2.Отдельные участки схемы системы электроснабжения следует рассматривать как самостоятельные схемы со своими входами и выходами.
    2.7.3.Для каждого заданного состояния входов определяют вероятности следующих состояний системы электроснабжения:
    нормальной работы,
    аварийной работы,
    длительной ненормальной работы,
    а также вероятности состояний каждой шины и сочетаний шин, обеспечивающих работу приемников 1 и 2-й категорий (частичная работа системы электроснабжения).
    2.7.4.Результаты расчета состояний системы электроснабжения оформляют в виде табл.2, а результаты расчета состояний каждой шины или сочетания шин могут быть представлены аналогично табл.2.
    Таблица 2
    Значение показателей безотказности системы электроснабжения
    Состояние системы электрос- набжения Все входы испра- вны Отказ одного входа Отказ одного из входов Отказ двух входов Отказ всех входов Исправен один вход Испра- вен один из входов Отказ всех двига- телей
    1 2 3 4 1 и 2 1 и 3 1 и 4 2 и 3 2 и 4 3 и 4 1 2 3 4
    Нормальная работа
    Частичная работа
    Аварийная работа
    Длительная ненормальная работа

    2.7.5.Вероятность повышения температуры за допустимые пределы из-за выхода из строя подшипников в системе генерирования и неустраненных коротких замыканий на ЦРУ определяют по формуле
    , (13)
    где - вероятность повышения температуры в канале системы генерирования за допустимые пределы;
    - число каналов системы электроснабжения.
    2.7.6.Пример расчета показателей безотказности приведен в справочном приложении 3.
    якорь