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        系留氣球的可靠性定量設(shè)計(jì)研究

        2017-08-24 02:43:12聞麗
        科技創(chuàng)新導(dǎo)報(bào) 2017年15期
        關(guān)鍵詞:可靠性

        聞麗

        摘 要:針對(duì)當(dāng)前系留氣球可靠性設(shè)計(jì)的現(xiàn)狀,從可靠性參數(shù)的選擇、指標(biāo)的確定、可靠性模型的建立、指標(biāo)的分配、指標(biāo)的預(yù)計(jì)、指標(biāo)的驗(yàn)證這幾方面,論述了實(shí)現(xiàn)可靠性MTBF指標(biāo)的定量設(shè)計(jì)方法和程序,借以推動(dòng)系留氣球工程研制中的可靠性設(shè)計(jì)。

        關(guān)鍵詞:系留氣球 可靠性 定量設(shè)計(jì) MTBF

        中圖分類號(hào):V240.2 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A 文章編號(hào):1674-098X(2017)05(c)-0019-02

        當(dāng)前系留氣球的可靠性設(shè)計(jì)中,雖然用戶提出了MTBF的指標(biāo)要求,但多數(shù)產(chǎn)品幾乎都沒有進(jìn)行實(shí)現(xiàn)MTBF指標(biāo)要求的定量設(shè)計(jì)。如何進(jìn)行MTBF的定量設(shè)計(jì)?是擺在我們面前的一項(xiàng)重要任務(wù)。該文試圖通過實(shí)現(xiàn)MTBF指標(biāo)的設(shè)計(jì),提供結(jié)合系留氣球工程設(shè)計(jì)的可靠性定量設(shè)計(jì)的程序和方法。

        1 可靠性的定量設(shè)計(jì)

        1.1 定義

        系留氣球的可靠性是設(shè)計(jì)出來的,可靠性設(shè)計(jì)分為定量設(shè)計(jì)和定性設(shè)計(jì)。滿足一定指標(biāo)要求的可靠性設(shè)計(jì)是定量的可靠性設(shè)計(jì)。

        1.2 MTBF參數(shù)

        可靠性定量設(shè)計(jì)的參數(shù)包含平均故障間隔飛行小時(shí)(MFHBF)、致命性故障間的任務(wù)時(shí)間(MTBCF)、平均故障間隔時(shí)間(MTBF)等。平均故障間隔時(shí)間(MTBF)反應(yīng)產(chǎn)品對(duì)維修人力的需求,根據(jù)系留氣球的特點(diǎn)和使用要求,通常選取MTBF來作為系留氣球可靠性定量設(shè)計(jì)參數(shù)。

        2 實(shí)現(xiàn)MTBF的方法和程序

        從系留氣球方案論證開始,就要考慮結(jié)合產(chǎn)品設(shè)計(jì),展開MTBF的設(shè)計(jì)步驟:(1)明確系留氣球可靠性指標(biāo);(2)建立可靠性模型;(3)指標(biāo)分配;(4)指標(biāo)預(yù)計(jì);(5)指標(biāo)驗(yàn)證。

        2.1 明確系留氣球MTBF指標(biāo)

        確定MTBF指標(biāo)的程序:(1)對(duì)進(jìn)行使用需求分析;(2)對(duì)相似現(xiàn)役系留氣球的MTBF指標(biāo)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析;(3)通過對(duì)現(xiàn)有的技術(shù)基礎(chǔ)和生產(chǎn)水平以及研制費(fèi)用、進(jìn)度、預(yù)期的使用和保障等約束條件的綜合權(quán)衡,確定MTBF指標(biāo)。

        2.2 建立可靠性模型

        可靠性模型用于定量分配,預(yù)計(jì)和計(jì)算。可靠性模型有兩部分組成:可靠性框圖和數(shù)學(xué)模型。

        (1)按照系留氣球主要有由球體結(jié)構(gòu)、系纜系統(tǒng)、錨泊系統(tǒng)、測(cè)控系統(tǒng)、供電系統(tǒng)幾部分組成,建立系留氣球串聯(lián)可靠性框圖 。

        (2)系留氣球?qū)?yīng)的可靠性數(shù)學(xué)模型 為:

        λ系留氣球=λ1+λ2+…+λi (1)

        λi為第i(i=1,2,…,n)個(gè)系統(tǒng)的故障率。

        2.3 MTBF指標(biāo)分配

        系留氣球可靠性常用的分配方法有:(1)評(píng)分分配法;(2)比例組合法。

        2.3.1 評(píng)分分配法

        選用故障率作為分配參數(shù),從復(fù)雜度、技術(shù)發(fā)展水平、重要度及環(huán)境條件方面對(duì)各子系統(tǒng)的可靠度進(jìn)行評(píng)分,每種因素的分?jǐn)?shù)在1~10之間。

        (1)復(fù)雜度為組成最復(fù)雜的評(píng)10分,反之評(píng)1分。

        (2)技術(shù)發(fā)展水平為技術(shù)水平和成熟程度最低的評(píng)10分,反之評(píng)1分。

        (3)重要度為分系統(tǒng)重要度最高的評(píng)1分,反之評(píng)10分。

        (4)環(huán)境條件為分系統(tǒng)所處的工作環(huán)境最惡劣評(píng)10分,反之評(píng)1分。

        計(jì)算公式為:

        λi*= C i×λs* (2)

        λi*為第i個(gè)子系統(tǒng)的故障率;C i為第i個(gè)子系統(tǒng)的評(píng)分系數(shù);λs*為系統(tǒng)規(guī)定的故障率。

        Ci=ωi/ω (3)

        ωi為第i個(gè)子系統(tǒng)的評(píng)分系數(shù);ω為系統(tǒng)的評(píng)分?jǐn)?shù)。

        ωi= ri1× ri2×……× rij (4)

        rij為第i個(gè)子系統(tǒng),第j(j=1,2,3,4)個(gè)因素的評(píng)分?jǐn)?shù);

        ω=ω1+……+ωi+……+ωn (5)

        MTBFλi*=1/λi* (6)

        λi*為第i個(gè)子系統(tǒng)的故障率;

        MTBFλi*為子系統(tǒng)的平均故障間隔時(shí)間;

        2.3.2 比例組合法

        比例組合法是根據(jù)相似老系統(tǒng)中各單元產(chǎn)品的故障率或單元產(chǎn)品預(yù)計(jì)數(shù)據(jù),按新系統(tǒng)可靠性要求,對(duì)新系統(tǒng)的各單元按其原有能力成比例的進(jìn)行分配的一種方法。

        (1)獲取相似老系統(tǒng)每個(gè)組成單元的故障率λi老。

        (2)計(jì)算新系統(tǒng)中各單元產(chǎn)品故障率λi新*。

        λi新*=(λi老×λs新*)/λs老 (7)

        λs新*為系留氣球規(guī)定的故障率;λs老為相似老系統(tǒng)的預(yù)計(jì)故障率h;λi新*為系留氣球組成系統(tǒng)的故障率;λi老為相似老系統(tǒng)組成系統(tǒng)的預(yù)計(jì)故障率;

        MTBFi新*=1/λi新* (8)

        MTBFi新*為系統(tǒng)的MTBFi新*。

        2.4 MTBF指標(biāo)驗(yàn)證

        系留氣球MTBF指標(biāo)驗(yàn)證一般采用定時(shí)截尾試驗(yàn)方案來驗(yàn)證指標(biāo)滿足情況。

        (1)根據(jù)選取的的試驗(yàn)方案,確定需統(tǒng)計(jì)的試驗(yàn)累積總時(shí)間。

        (2)明確故障判據(jù)來統(tǒng)計(jì)故障次數(shù)。

        (3)利用公式(9)計(jì)算MTBF的觀測(cè)值(即點(diǎn)估計(jì)值θ):

        θ=T/r (9)

        T為受試件累積試驗(yàn)時(shí)間;r為責(zé)任故障數(shù)。

        (4)比較MTBF的要求值和觀測(cè)值大小,可得出系留氣球的可靠性是否達(dá)到了可靠性定量要求水平。

        3 結(jié)語

        系留氣球的可靠性定量設(shè)計(jì)研究為系留氣球可靠性定量設(shè)計(jì)的參數(shù)選擇、建立模型、指標(biāo)分配、指標(biāo)預(yù)計(jì)、指標(biāo)驗(yàn)證提供了一種較為科學(xué)的方法;同時(shí),可通過數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)、計(jì)算、分析的結(jié)果,有效改進(jìn)系留氣球的設(shè)計(jì),從而可以提高產(chǎn)品的可靠性,降低壽命周期費(fèi)用。

        參考文獻(xiàn)

        [1] GJB 451A-2005,可靠性維修性保障性術(shù)語[S].2005.

        [2] GJB 813-1990,可靠性模型的建立和可靠性預(yù)計(jì)[S].1990.

        [3] 陸延孝,鄭鵬洲.可靠性設(shè)計(jì)與分析[M].北京:國(guó)防工業(yè)出版社,1995.

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