| |
чрезмерные возмущения на выходе системы в момент отказа какого-либо элемента.
Для выполнения этих условий структура резервируемой системы обычно строится на
следующих принципах: полное разделение систем от входа до выхода; обеспечение
«пересиливания» отказавшей системы исправными с послед, её отключением;
исключение чрезмерного рассогласования между выходными сигналами систем;
применение автоматических устройств обнаружения и изоляции отказов. На рис. 2
показана схема резервируемой электрической системы дистанционного управления,
построенной на основе этих принципов. Она состоит из трёх одинаковых
независимых каналов. Каждый канал содержит необходимый состав устройств,
обеспечивающих преобразование электрического входного сигнала в механическое
перемещение. Исполнительные устройства каждого канала (например, сервоприводы)
могут непосредственно управлять отдельной поверхностью управления (например,
секцией) или объединяться с помощью механических или гидромеханических связей
на общем выходном элементе, которым может быть траверса (как на рис.), силовой
шток привода или непосредственно орган управления. Связь выходного элемента
каждого канала с траверсой может быть жёсткой или с предварительным усилием
(типа пружины или гидромуфты). Применение элементов связей с предварительным
усилием даёт возможность весьма просто произвести выбор среднего значения
выходного сигнала (рис. 3) как наиболее «правильного» (устанавливается своего
рода кворум) и осуществить контроль и изоляцию неисправного канала. В этом
случае обеспечивается так называемое гидромеханическое кворумирование выходных
сигналов. В электрических цепях выбор среднего значения сигнала осуществляется
с помощью специальных электронных устройств — кворум-элементов, или селекторов
сигналов. Кворумирование строится на использовании межканальных связей, поэтому
требуются особые меры для исключения возможности распространения отказа
какого-либо канала на другие каналы. В некоторых случаях возникает
необходимость применения разнородного Р., когда, например, электрическая
система управления резервируется механической системой, и наоборот. Каждой из
этих систем присущи свои причины отказов. Благодаря этому исключается
возможность отказа всей резервируемой системы при появлении какого-либо одного
вида причины отказа.
Одной из существенных характеристик прямого Р. (как общего, так и раздельного)
являет кратность Р. — отношение полного числа элементов (блоков, систем)
резервируемой системы к минимально необходимому. В авиации кратность Р. обычно
2—4. Чаще всего используется дублирование, особенно в системах,
работоспособность которых контролируется экипажем, а в случае возникновения
отказа имеется возможность управляемого включения резерва. В отсутствии такого
контроля при постоянном включении резервных каналов в двухканальной системе при
отказе одного из них средства автоматики обычно не могут определить какой
именно канал отказал, и отключается вся система. Поэтому такие системы с
кратностью Р., равной, например, трем, сохраняют работоспособность при отказе
одного из каналов и отключаются при последующем отказе любого другого (рис. 6);
при четырехкратном Р. система отключается после последовательного отказа любых
трех каналов и т. д. Если вероятность q отказа каждого канала известна
(например, q = 1?10-3 за 1 ч полёта), то для вероятности Q отказа
четырёхканальной системы можно получить приближённо Q = 4q3 = 4-10-9 за 1 ч
полёта.
При Р. отдельных полётных задач помимо прямого применяется функциональное Р.
При функциональном резервировании функции какой-либо бортовой системы при
полном её отказе перекладываются на другие системы, хотя при этом и происходят
некоторые потери эффективности или (и) точности. Например, при решении задач
определения высоты и скорости полета используются система воздушных сигналов,
радиовысотомер и доплеровский измеритель скорости и угла скоса, а при
определении местоположения летательного аппарата —инерциальная система
навигации, системы счисления пути по воздушной скорости и курсовому углу,
радиотехнические системы ближней, дальней и спутниковой навигации, средства
астронавигации. Используются в авиации и другие виды резервирования: по
нагрузке, мощности и т. д.
В зависимости от характера отказов система может принимать различные состояния,
характеризуемые уровнем изменения её выходных характеристик. Экипажу обычно
выдаётся необходимая информация о состоянии системы, на основании которой
принимается решение о продолжении полёта на данном режиме, переходе на другой,
более благоприятный по условиям безопасности полёта, или о его скорейшем
завершении.
Обязательный минимум Р. в зависимости от класса летательного аппарата
регламентируется требованиями Международной организации гражданской авиации и
национальными Нормами лётной годности.
Лит.: Белецкий В. В., Теория и практические методы резервирования
радиоэлектронной аппаратуры, М., 1977; Голинкевич Т. А., Прикладная теория
надежности, М., 1977; Диллон Б., Сингх Ч., Инженерные методы обеспечения
надежности систем, пер. с англ., М., 1984.
В. П. Бочаров, Л. П. Новочадов
Рис. 1. Схема системы с раздельным резервированием: a1, a2, а3, b1, b2 —
резервные элементы; УК — устройства контроля. УП — устройства переключения;
звёздочками отмечены общие цепи (точки).
Рис. 2. Схема трёхканальной системы с общим резервированием: xр — датчик
перемещения ручки управления;{{?}}, ny, {{?}}z, — датчики режимов полета; В —
вычислитель; СО — сигналы отказа; MC1, MC2, МСЗ — модули сервоприводов; КО —
клапан отключения; ГС1, ГС2, ГСЗ — гидросистемы; РП — рулевой привод; ОУ —
орган управления.
|
|
