Варфоломеев В.И., Копытов М.И., Проектирование и испытания баллистиеских ракет (1049210), страница 54

Просмтор этого файла доступен только зарегистрированным пользователям. Но у нас супер быстрая регистрация: достаточно только электронной почты!

Текст из файла (страница 54)

Объектами испытаний чаще, всего являются модели систем ракеты. Лабораторным испытаниям подвергаются обычносистемы управления. ракеты, элементы двигательной установки. Целью стендаййх испытаний является отработка функционирования систем ракеты, определение количественных характеристяк этих систем, а также подготовка всех систем ракеты к полигонным испытаниям. Такие испытания проводятся, как правило, с натурными объектами, хотя иногда применяется и частичное моделирование. Проектирующие организации имеют специально оборудованные стенды для испытаний двигательных установок с ЖРД и РДТТ, органов.

'управления, ступеней ракет, систем управления. Лабораторные н стендовые испытания обычно завершают период, разработки первых опытных образцов ракеты. Полигонные испытания позволяют проверить совместную работу всех элементов ракеты в составе ракетного комплекса, провести его'конструктивную доработку и проверить соответствие тактико-технических характеристик требованиям тактико-технического задания. Поэтому проводят транспортировочные испытания, испытания при крайних климатических условиях и летные испы-.

тания. Естественно, что наиболее дорогостоящими и информативными являются' летные испытания ракет. В ходе всех этих испытаний проводится доработка конструкции элементов ракетного комплекса и, накапливается статистическая информация, необходимая для оценки его эффективности. После того как проект ракеты проанализирован с точки зрения надежности н выполнены первые опытные образцы, ракета, как правило, имеет невысокий критерий надежности. Это связано с тем, что в таком сложном изделии практически невозможно учесть все связи и взаимодействия отдельных элементов, формирующих систему,: а также их реакции на внешние по отношению к системе воздействия. В процессе опытной отработки идет постепенное повышение надежности ракеты за счет изменения конструкции от.- дельных агрегатов и систем.

С точки зрения математической статистики в этот период изменяется такая генеральная ха-' рактеристика, как критерий' надежности ракеты Рр. После каждого иопытания системы (ракеты, двигательной установки, системы управления) оценивается успешность испытания и затем на основании опытной информации вносятся те или иные разумные изменения в конструкции. Такие изменения могут повысить, оставить на прежнем уровне или даже уменьшить к|ритерий надежности системы. Татсим образом, изменение генеральной характеристики Р в ходе испытаний может быть представлено ступенчатой линией 1 (рис. 11.4).

Однако истинное значение генеральной характеристики Р ускользает от испытателя. Если бы после какого-то опыта можн)О было приостановить внесение Изменений в конструк- цию и провести больг шое число испытаний, то на основании полученной выборки можно Э было бы найти оценку ! критерия надежности Р, отвечающую данному уровню овра- 0 ботки системы. Однако и использовать для этого Рис. )К4.

Изменение надежности ракеты: опытные образцы эко! — истинное изменение надежности; т — ап. ' НОМИЧЕСКН НЕВЫГОДНО, проксиманин по выражению П1.!ан 3 — апина- ПОЭТОМУ В Ходи ОПЫТ- ной отработки ракеты не проводится специальных испытаний для подтверждения достигнутого уровня надежности. Лишь на заключительном этапе летных испытаний может быть выделена партия ракет длц уточнения значений критериев эффективности и надежности, достигнутых к моменту принятия комплекса на вооружение, Следует отметить, что с переходом от опытного изготовления ракет к их серийному производству уровень их надежности также изменяется.

Этот процесс не прекращается и на стадии эксплуатации ракетного комплекса. Постепенное изменение генеральной характеристики Рр в процессе создания ракетного комплекса имеет определенные закономерности. Обычно удается заменить ломаную линию 1 (рис, 11.4) плавной кривой. Обработка статистических данных, а также некоторые теоретические соображения позволяют получить аналитические выражения, связывающие критерий надежности Р с числом натурных испытаний л (рис. 11.4, кривые 2 и 3) [$2]1 Р =1 — ае Рм 1) р— илн Рр Рр л ' (11.19) Характер изменения этих кривых свидетельствует о том, что первые испмтания существенно повышают начальные зна- чения 1 — а или Р „— а, а затем изменение надежности уменьшается и для случая (11.19) Рр- Р,р при и — ~оо.

Пере- ход к новому предельному значению критерия надежно- сти Р обычно возможен лишь при коренном изменениикон- струкции ракеты. Если бы были известны параметры а и 6 или Р, и а', то задача определения генеральной характеристики Рг была бы решена. В действительности эти параметры неизвестны и ис- пытатель стоит перед довольно сложной проблемой: по огра- ниченному числу результатов зависимых испытаний, пред- ставляющих выборку из различных генеральных совокупно- стей, определить оценки постоянно меняющихся генеральных характеристик. Этн трудности заставляют еще несколько упростить схему роста надежности ракеты.

Весь процесс опытной отработки ракеты разбивается на ряд интервалов. Каждый интервал может отражать какой-то период времени (найример, один ' месяц опытной отработки), группу испытаний (например, се- рию в 10 испытаний), вид испытаний (стендовые, летные). На основе опытных данных, полученных за этот интервал времени,-определяется точечная оценка надежности ракеты и ее доверительные интервалы. Полученные точки кривой роста надежности позволяют методом максимума правдоподобия или методом наименьших квадратов определить искомые параметры выражения (11.18) или (11.19).

Рассмотрим несколько подробнее процесс накоп- ления информации и оценку надежности на' каждом этапе. Если использовать биномиальную модель испытаний, прн ' которой информацией является отказ или успех, то для по- лучения оценок надежности ракеты необходимо большое чис- ло испытаний. Покажем это на одном частном примере [10). Пусть в ходе а независимых испытаний изделие не отказало ни разу. Требуется найти доверительный интервал для ве- роятндсти отказа.

Необходимо найти верхнюю границу Р„ так как нижняя граница р„, естественно, равна нулю.' Вероятность наблюденного события А, заключающегося в том, что изделие в и испытаниях не отказало ни разу, может быть выражена зависимостью Р (А) — (! Р)л Требуется найти максимальное значение Р, которое совме- стно с событием А. Несовместным с событием А, естествен. но, считать такое, вероятность которого меньше 1 — тл где т доверительная вероятность.

Следовательно, можно записать, что 1 — Т Р (А) при р Р,, 349 При 'этом. условии получим 1 — Т = (! — Р.)" или По этой формуле можно найти число успешных подряд испытаний, необходимых для подтверждения верхней границы вероятности отказа р, с доверительной вероятностью т. Несложные расчеты по этой формуле ь)огут предостеречь некоторых проектировщиков и исследователей, от завышен'ных требований к вероятиости безотказной рйботы изделия и' доверительной вероятности, с которой она должна быть определена. Для сложных систем подобные требования невольно вытекают из желания 'получить общую высокую надежность.

Однако при этом нужно виддть и возможности опытного подтверждения закладываемых при проектировании системы числовых характеристик надежности ее элементов. Приведем пример. Для подтверждения надежности 0,999 с доверительной-вероятностью 0,9 необходимо получить подряд 2303 успешных исходов испытания.

Для подтверждения надежности 0,99 в тех же условиях необходимо иметь 299 успехов подряд, а для надежности 0,9 соответственно — 23. Получение хотя бы одного отказа существенно увеличивает необходимое число испытаний. Здесь мы сталкиваемся с такой же картиной, что и при оценке рассеивания и гарантированной дальности полета ракеты. В этом случае скудные опытные данные должнь( быть дополнены нашими знаниями физического процесса, выраженными в математической модели. Такой моделью приоценке надежности является структурная схема.

Если отказаться от опытной проверки самой структурной схемы и считать ее достаточно точцой, то в ходе испытаний системы (ракеты) можно получить более полную опытную информацию о работе каждого элемента'системы (двигательной установки, системы управления). В ходе испытаний ракеты мы можем установить не только отказ ракеты,-а и отказ определенного элемента.

Если отдельные элементы работали нормально, то 'мы получим до. полнительиую важную информацию о наработке до отказа. Таким образом, наличие математической модели (структурной схемы) позволяет существенно уменьшить число необходимых испытаний, После каждого испытания системы работа составляющих ее элементов мбжет быть квалифицирована как успех или отказ. Если из-за отказа- какого-либо элемен- 350 та не удалось выяаинть характер работы некоторых агрега-тов системы, то они ноключаются нз оценки результатов данного опыта. Такие исключения могут быть предусмотрены прн использований в силу крайней необходимости устарев ших или дефектных элементов.

в составе системы. Однако такие элементы должны быть заявлены до проведения испытания. Полученные в".результате серии испытаний системы оценки функций надежности Р;(Г) или опасностей отказов А;(Г) элементов вместе.со структурной схемой (она также может уточняться в ходе' опытной отработки) являются тем'исходным материалом, йа основе. которого может быть определена надежность ракеты в соответствии с методами, изложенными в Ф 11.2. Ряд теоретических трудностей, возникающих при обработке результатов испытаний ракеты, сложность планирования н организации, большие затраты средств и сил в процессе опытной отработки заставляют искать оптимальные программы построения этого периода создания ракетного комплекса.

Характеристики

Список файлов книги