Надежность изделий авиационной техники. Методы оценки безотказности и безопасности бортовых систем регулирования давления на этапе проектирования

УДК 629.7.017.1.09.001.2 Группа Д15

ОТРАСЛЕВОЙ СТАНДАРТ

Стандарт устанавливает общие положения по оценке безотказности и безо­пасности систем регулирования давления на этапе проектирования, критерии отка­за CARI, оценку безопасности при отказах САРД, оценку вероятностей появления отказов и безотказности САРД.

1. ОБЩИЕ ПОЛОЖЕНИЯ

1.1. Работы по оценке и обеспечению безотказности и безопасности регули­рования давления при проектировании проводятся в соответствии с ОСТ 1 00132 и настоящим стандартом.
1.2. Обоснование построения логических схем по оценке вероятностей появ­ления ситуаций, определяющих безотказность системы и безопасность полета, ус­танавливается:
1) выявлением последствий отказов изделий и систем;
2) расчетом параметров давления в кабине при отказах изделий системы;
3) классификацией ситуаций, возникающих при отказах САРД в соответствии с * Ед иным и нормами летной годности самолетов* (ЕНЛГС) на основании расчет­ных уровней давления в кабине при отказах.
1.3. При проведении работ по оценке безотказности и безопасности САРД особое внимание должно уделяться анализу отказов элементов САРД (включая электросхему системы) и разработке рекомендаций и предложений по повышению надежности системы.
1.4. По результатам анализа технического задания (ТЗ) и технических тре­бований на систему, а также анализа полноты и соответствия технических условий и программы испытаний изделий ожидаемым условиям эксплуатации в дополнение к отчету по опенке безотказности и безопасности разрабатываются мероприятия по обеспечению надежности (ресурса) изделий с обоснованием предложений по из­менению состава и объема испытаний, необходимости совместных испытаний функ­ционально взаимодействующих групп изделий, расширения характеристик испыта­тельных режимов, выявления границ устойчивой работы изделия и др.

2. КРИТЕРИИ ОТКАЗА САРД

2.1. Критерии отказа САРД гражданских самолетов определяются отклоне­нием давления в кабине от заданной программы до одного из уровней срабатыва­ния сигнализаторов оповещения экипажа: 'Опасная высота в кабине* (*Разгерме­тизация*), *Перенаддув*, 'Опасный обратный перепад*.
Примечания:
1. Переключение на дублирующую систему (первую резервную программу) с сохранением параметров давления в кабине, соответствующих программе дубли­рующей системы (резервной программе), является неисправностью системы.
2. Превышение скорости изменения давления более 24,0 Па/с (0,18 мм рт.ст/с), но не превышающее 66,7 Па/с (0,50 мм рт.ст/с) и не со­провождающееся отклонением давления до уровней срабатывания сигнализаторов "Разгерметизация* или "Повышенный перепад", принимается за неисправность сис­темы.
2.2. Для транспортных самолетов дополнительным критерием отказа, поми­мо указанных в п. 2.1, является невыполнение системой функции "Боевой режим' или отклонение давления в кабине от номинального уровня при переходе с нормаль­ного режима давления на 'Боевой режим" и обратно.
2.3. Если при анализе структуры САРД с учетом характера выполняемых функций, взаимосвязи САРД с другими системами конкретного самолета (верто­лета) выявляется наличие отказов (кроме указанных в п. 2.1), снижающих уро­вень безопасности полета или эффективность использования самолета (вертолета), они должны быть уточнены при разработке дополнительных критериев отказа САРД данного самолета (вертолета). Такими критериями могут быть следующие отказы системы: отказ принудительной разгерметизации (аварийной или медлен­ной), отказ герметизации каналов выпускных клапанов при приводнении самолета (вертолета), отказ при выравнивании давления между кабинами и др.

3. ОЦЕНКА БЕЗОПАСНОСТИ ПРИ ОТКАЗАХ САРД

3.1. При оценке безопасности при отказах САРД проводятся:
1) расчет значений давления в кабине при отказах агрегатов САРД;
2) оценка достаточности средств контроля и информации об отказах, посту­пающей экипажу;
3) определение действий экипажа по пармровешию последствий отказа;
4) классификация ситуации по ЄНЛГС с выявлением возможности продолже­ния и завершения полета с отказавшей системой, выполняемая разработчиком са­молета (вертолета).
3.2. По результатам выполненных работ, перечисленных в п. 3.1, производит­ся оценка соответствия безопасности САРД требованиям ЕНЛГС.
3.3. Значения давлений в кабине при отказах, приводящих к разгерметизации, повышенному перепаду и обратному перепаду, определяются по отказам в откры­том и закрытом положении исполнительных устройств САРД (выпускные, предох­ранительные клапаны и пр.).
3.4. Значения давлений в кабине при отказах в открытом положении исполни­тельных устройств САРД определяются для высоты крейсерского режима полета. При расчете значений давления учитывается номинальное значение утечек воздуха из кабины.
Оценка влияния отказов выпускных клапанов САРД в открытом положении на безопасность полета приведена в приложении 1.
3.5. Оденка влияния отказов выпускных клапанов САРД в закрытом положе­нии на безопасность полета приведена в приложении 2.
3.6. Значения перепада давлений атмосферного и в кабине (обратный пере­пад) при отказах на впуск исполнительных устройств САРД определяются при ава­рийном снижении с высоты крейсерского режима полета до высоты 3000 м.
3.7. Оценка обратного перепада давлений и его влияния на безопасность по­лета приведена в приложении 3.

4. ОЦЕНКА ВЕРОЯТНОСТЕЙ ПОЯЬ</1ЕНИЯ ОТКАЗОВ

И БЕЗОТКАЗНОСТИ САРД

4.1. Оценка вероятностей отказов САРД, указанных в разд. 2, производит­ся по ОСТ 1 00132.
4.2. При оценке вероятностей отказов 'Разгерметизация*, 'Повышенный пе­репад* должны быть учтены различные режимы работы системы кондиционирова­ния воздуха (СКВ) (экономичный отбор) и отказы во взаимодействующих систе­мах и устройствах: снижение (увеличение) подачи воздуха на наддув кабины, включение (отключение) нерегулируемых сбросов кабины, отказы элементов дру­гих систем, используемых для смены режимов работы САРД (концевые выключа­тели стоек шасси) и др.
4.3. В оценке вероятностей, приводящих к появлению отказов обратного пе­репада давлений, невыполнению аварийной и медленной разгерметизации, попада­нию воды в герметичную кабину при приводнении, а также при функционировании системы в других аварийных ситуациях, должны быть учтены вероятности появ­ления аварийной ситуации на самолете (вертолете).
Вероятности ситуаций, приводящих к аварийной ситуации на самолете (вер­толете), оцениваются предприятием - разработчиком самолета (вертолета).
4.4. Оценка вероятности безотказной работы системы за 1 ч полета (или полет) Рсист производится по формуле
где “ вероятность отказа 'Разгерметизация* за 1 ч полета (или полет);
Qn - вероятность отказа 'Перенаддув* за 1 ч полета (или полет).
4.5. При оценке вероятностей отказов САРД вида * Разгерметизация* ®разз или *йеренаддув* соотношение вероятностей отказов основных функциональных агрегатов САРД, приводящих к указанным видам отказов, опре­деляется по результатам эксплуатации изделий-аналогов.
OCT 1 00364-89 с, 5
4.6. В логических выражениях для оценки вероятностей отказов вида * Раз­герметизацияг, "Опасный перепад" и других видов отказов в системах с однократ­ным резервированием обязателен учет произведений вероятностей двойных отказов элементов, в системах с двухкратным резервированием обязателен учет произведе­ний тройных отказов элементов. В общем случае для К-кратного резервирова­ния обязательно учитываются произведения вероятностей (Лґ + l) отказов элементов.
4.7. Наработка на отказ системы оценивается по формуле (1) с допущением с применением экспоненциального закона распределения наработки до отказа.
4.8. Вероятности отказов системы и их степень опасности должны соответ­ствовать требованиям в технической документации с учетом требований ЕНЛГС на летательный аппарат в целом.

5. ОФОРМЛЕНИЕ ДОКУМЕНТАЦИИ ПО ОЦЕНКЕ

БЕЗОПАСНОСТИ И БЕЗОТКАЗНОСТИ

5.1. Отчет с оценкой безотказности и безопасности САРД оформляется по ОСТ 1 00132. Формы представления расчетных данных по видам отказов элемен­тов системы, принятые значения показателей безотказности агрегатов и расчет­ные зависимости для оценки вероятностей отказных ситуаций системы оформляют­ся в соответствии с ОСТ 1 00132, приложение 5.
5.2. Оценка параметров давления в кабине при отказах в закрытом или отк­рытом положениях исполнительных устройств САРД - в соответствии с приложени­ями 1, 2, 3.
5.3. Предложения и рекомендации по повышению надежности САРД, реализа­ция которых требует совместных работ с предприятием - разработчиком самолета (вертолета), включаются в отчет по анализу надежности в раздел "Выводы". По согласовании отчета с разработчиком самолета (вертолета) устанавливаются сро­ки выполнения работ.
Предложения, касающиеся непосредственно системы и агрегатов, рассматрива­ются разработчиком системы, и по принятым предложениям при необходимости раз­рабатываются мероприятия с указанием исполнителей и сроков исполнения.
5.4. Пример построения "дерева отказов", анализа и оценки безотказности и безопасности САРД и ее подсистем с использованием ЭВМ, приведен в прило­жении 4.

ПРИЛОЖЕНИЕ 1

Рекомендуемое

ОЦЕНКА ВЛИЯНИЯ ОТКАЗОВ ВЫПУСКНЫХ КЛАПАНОВ САРД

В ОТКРЫТОМ ПОЛОЖЕНИИ НА БЕЗОПАСНОСТЬ ПОЛЕТА

1. РАСЧЕТ УСТАНОВИВШЕГОСЯ УРОВНЯ ДАВЛЕНИЯ В КАБИНЕ

ПРИ ОТКАЗЕ ВЫПУСКНОГО КЛАПАНА В ОТКРЫТОМ ПОЛОЖЕНИИ

1.1. Установившееся давление воздуха в кабине Р в паскалях при отка- зе выпускного клапана в открытом положении и неизменной высоте полета опре­деляется по формулам:
для некритического перепада давления
„ „ К*™2
р : (2)
к н ЗГ0195(^м+Рк)1\
для критического перепада давления
Г„ ' fКОJ
/ ' П к f 2
(u.F +F h — ~
M pt к+1\к+і)
где P - давление атмосферного воздуха на высоте полета, Па; п
R - удельная газовая постоянная, К -287,053 Дж/(кг*К) по ГОСТ 4401;
Т - температура воздуха в кабине, К;
5 - подача воздуха на наддув кабины, кг/с;
_ 2
л - площадь проходного сечения клапана в открытом состоянии, м ;
W 2
F - эквивалентная площадь негерметичностей кабины, м ; о
р. - коэффициент истечения через клапан, Р = 0,8;
к - показатель адиабаты для воздуха, к - 1,4.
1.2. При отказе выпускного клапана в открытом положении дав