CC BY
35
Секция «Эксплуатацияи надежность авиационной техники»
УДК 629.73
Е. А. Фурманова Научный руководитель - О. Г. Бойко Сибирский государственный аэрокосмический университет имени академика М. Ф. Решетнева, Красноярск
ВОЗМОЖНОСТИ УВЕЛИЧЕНИЯ НАДЕЖНОСТИ ФУНКЦИОНАЛЬНЫХ СИСТЕМ САМОЛЕТОВ ПРИ ИНДИВИДУАЛЬНОМ РЕЗЕРВИРОВАНИИ
Проведен анализ возможностей общего и индивидуального резервирования в обеспечении надежности систем.
Рассмотрим систему индивидуального резервирования, содержащую п последовательно соединенных блоков, каждый из которых включает т = 2 параллельно соединенных агрегатов (рис. 1).
безразлично в какой последовательности. И чем больше п, тем меньше вероятность отказа двух агрегатов в одном блоке.
Определим эту вероятность. Первым может отказать любой агрегат системы с вероятностью со. Вероятность того, что вторым откажет агрегат, установленный в одном блоке с первым, равна
Рис. 1. Структурная схема системы с индивидуальном резервированием
Считая, что все агрегаты имеют одинаковые параметры потоков отказов, равные ю, примем в качестве математической модели вероятности отказа агрегатов распределение с равномерной плотность вероятности. Тогда интегральная функция вероятности отказа агрегата будет
Найдем вероятность отказа на час полета, при времени/=1:
д(1) =ю-1.
При традиционном подходе к расчету надежности [1; 2] исходная схема заменяется системой последовательно соединенных элементов, состоящих из двух параллельно включенных агрегатов.
Далее определяется вероятность отказа исходной системы:
(1)
Тогда наибольшая вероятность отказа рассматриваемой системы при предлагаемом альтернативном подходе к расчету систем с индивидуальным резервированием будет
<?«(«) = =
п-1
(2)
Таким образом, вероятность отказа системы с последовательно соединенными блоками возрастает по мере увеличения числа блоков п.
Однако в действительности это далеко не так. Исходная система (см. рис. 1) откажет только в том случае, если в одном из блоков (любом) откажут оба агрегата.
А поскольку вероятности отказов агрегатов в 1 ч одинаковы и равны {О. то возможны различные сценарии отказов агрегатов, не приводящие к отказу системы, например могут отказаться агрегаты 1, 3, 6, 7
Другие возможные сценарии развития отказа в системе определяют существенно меньшие вероятности отказа в соответствии с выражением
(3)
где I - число отказавших агрегатов в системе, приводящее ее к отказу при рассматриваемом сценарии развития отказов.
Таким образом, становится очевидным, что при увеличении числа п последовательно соединенных блоков вероятность отказа в соответствии с (2) и (3) уменьшается, а не возрастает как это традиционно определялось по (1).
Разработанный альтернативный метод расчета надежности систем с резервированием позволяет по-новому взглянуть на возможности повышения надежности систем за счет изменения подхода к применению сочетания общего и индивидуального резервирования.
Далее проведем расчет вероятности отказа более сложной системы, содержащей две параллельно работающих подсистем, содержащих по 16 последовательно соединенных агрегатов
Рис. 2. Система общего резервирования
Актуальные проблемы авиации и космонавтики. Технические науки
Рис. 3. Исходная система, разделенная на г = 4 части общего резервирования
Не изменяя числа агрегатов в системе и степень ее резервирования, разделим систему на ъ частей, соединенных последовательно (рис. 3).
Вероятность отказа системы (рис. 3) равна
Для рассматриваемых систем были выполнены расчеты вероятностей отказов при общем резервировании, и после разбиения на г частей по традиционной и альтернативной методикам. Расчеты показали, что использование индивидуального резервирования при г = 7 повышает надежность системы в 7 раз, при
использовании традиционной методики и в 9000 раз, при использовании альтернативной методики. Такое увеличение надежности необходимо использовать при проектировании систем самолетов
Библиографические ссылки
1. Воробьев В. Г., Константинов В. Д. Надежность и эффективность авиационного оборудования. М. : Транспорт , 1995.
2. Сугак Е. В., Василенко Н. В., Назаров Г. Г. Надежность технических систем. Красноярск : РАС-КО, 2001.
© Фурманова Е. А., Бойко О. Г., 2011
УДК 620.97
К. С. Хотько Научный руководитель - Г. Д. Коваленко Сибирский государственный аэрокосмический университет имени академика М. Ф. Решетнёва, Красноярск
ДИСК СЁРЛА
Данный проект рассматривает особое свойство магнитов, которое может послужить для создания альтернативного источника энергии.
Основной проблемой современности являются альтернативные источники энергии, не ухудшающие экологию и земные ресурсы. К таковым относится созданный в первой половине ХХ в. диск Сёрла.
Цель данного проекта заключается в рассмотрении диска Сёрла как альтернативный источник энергии.
Диск Сёрла - генератор, основанный на магнитном кольце и соприкасающихся с ним роликов, при достижении определенной скорости вращения переставал потреблять энергию и начинал саморазгоняться.
Сёрл обнаружил, что при добавлении небольшой компоненты переменного тока (~100 ma) радиочастоты (~10 MHz), в процессе изготовления постоянных ферритовых магнитов, им придаются новые и неожиданные свойства магнитного поля [1]. Эти магниты были использованы в его диске.
Структура этого диска такова, что в центре установки расположен кольцевой магнит, а по кругу расположены магниты, выполненные в виде цилиндров (роликов). При внешнем механическом воздействии ролики начинают вращаться вокруг основания (кольцевого магнита) [2]. То есть, если одному ролику придать небольшое движение, остальные ролики также начинают внезапно двигаться в том же направлении. В процессе работы, каждый ролик вращается вокруг своей оси и одновременно вращается вокруг основания таким образом, что фиксированная точка на боковой поверхности ролика описывает циклоиду с целым числом лепестков [1].
Измерения показали, что возникает электрический потенциал в радиальном направлении. Основание заряжается положительно, а ролики - отрицательно. В принципе, генератор не нуждается в какой-либо арматуре для поддержания механической целостности, так как ролики притягиваются к кольцу [2].
При работе диска, в результате электромагнитного взаимодействия между кольцом и роликами, создаются зазоры, предотвращающие механический и гальванический контакт между основанием и роликами, и уменьшающие трение до ничтожной величины [1].
Эксперименты, проведённые Дж. Сёрлом, и описанные в статье Ганнера Сандберга, показали, что выходная мощность увеличивается с ростом количества роликов и для достижения плавного и надежного вращения отношение диаметра основания к диаметру ролика должно быть целым положительным числом -большим, чем 12. Эксперименты также показали, что зазоры между соседними роликами должны равняться диаметру ролика [1].
Так же при испытаниях Дж. Сёрлом установки, созданной на основе этого диска, она проявила способность к левитации. В ходе работы генератора диск стал подниматься вверх, отсоединился от двигателя и взмыл на высоту около 50 футов [2].
Это необходимо развить как принципиальное решение генератора электропитания, и возможность создания нового вида летательного аппарата. Чем в настоящее время мы намерены заняться.
