Экспериментальная оценка надежности

Приведенные ранее формулы позволяют оценить надежность на этапе ее проектирования. Но эта оценка носит приближенный характер, так как надежность зависит от большого числа факторов, многие из которых не удается учесть при расчете. Поэтому надежность, наряду с другими параметрами прибора, нужно обязательно оценивать экспериментально.

Поскольку моменты появления отказов носит случайный характер, то отрезок времени между двумя отказами не может характеризовать надежность аппаратуры. Мерой надежности служит средняя наработка на отказ, когда промежутки времени между отказами усредняются.

Поэтому, чтобы оценить Т_ср нужно провести испытания при которых общее время работы аппаратуры будет значительно больше, чем ожидаемое значение Т_ср.

Чем больше длительность испытаний и чем больше получено отказов, тем точнее Т_ср on отражает истинное свойство прибора.

Зависимость погрешности экспериментально полученного значения Т_ср on от числа отказов, рассчитанная при условии, что достоверность полученных результатов не ниже 90%, выглядит таким образом:

Из графика видно, что ошибка при экспериментальном определении Т_ср. стремиться к нулю, когда число отказов, полученное при испытаниях, стремиться к бесконечности.

Допустим, что при испытании изделие проработало t=1000ч и при этом было получено n=10 отказов. Тогда в соответствии с формулой средняя наработка на отказ, полученная в результате опыта:

В соответствии с графиком истинное значение средней наработки на отказ Т_ср. испытанного прибора можно отличаться от полученного в результате эксперимента на +60 и -35%, то есть лежит в пределах 160-60ч.

Из приведенного графика также следует, что экспериментальная оценка надежности прибора требует больших затрат времени.

Так, если расчетное значение Т_ср=1000ч и погрешность при оценке этого значения не должна превышать +60 и -35%, то следует планировать испытания на 10 000ч.

Отметим, что один аппарат, работая по 24часа в сутки за год может проработать немногим больше 7000ч. В большинстве случаев такие сроки испытаний неприемлемы. Чтобы их сократить, испытания следует проводить не на одном, а на нескольких приборах. При этом оценку Т_ср дают, подставляя в формулу суммарное время t, проработанное всеми приборами, и суммарное число отказов n, полученное на всех приборах.

Условия, при которых проводятся испытания, должны быть максимально приближены к реальным условиям эксплуатации. Испытания проводят повторяющимися циклами. В каждый цикл входит работа при всех видах воздействия. Например, для самолетной аппаратуры испытания должны предусматривать работу при повышенной и пониженной температурах, при пониженном давлении, при воздействии влаги, вибрации, ударов и т.д.

Однако, в реальных условиях аппарат обычно подвергается комплексному воздействию внешних факторов. Поэтому испытания нужно организовать так, чтобы аппарат подвергался комплексному воздействию. Для проведения комплексных испытаний создают специально оборудованные камеры, позволяющие осуществлять вибрацию при пониженной температуре и т.д.

При отсутствии соответствующего оборудования вместо комплексных проводят испытания в условиях последовательного воздействия внешних факторов.

Испытания на надежность дают возможность не только определить количественные значения характеристик надежности аппаратуры, но и выявить слабые места в схеме и конструкции аппарата. Если такие слабые места имеются, то при испытаниях на надежность появятся систематические отказы в одних и тех же участках схемы. На основании анализа этих отказов разработчик может предпринять необходимые меры по доработке аппарата до запуска его в пространство.