Что понимать под расчётом надёжности уникальных высокоответственных систем применительно к механизмам одноразового срабатывания космических аппаратов

Цель. Расчёты являются неотъемлемой частью разработки любого сложного технического объекта. Обычно они подразделяются на расчёты, подтверждающие работоспособность изделия (кинематические, электрические, тепловые, прочностные, расчёты гидравлических и пневматических систем и пр.), и расчёты, подтверждающие его надёжность (расчёты показателей безотказности, долговечности, ремонтопригодности, сохраняемости и пр.). При этом под расчётами надёжности понимаются и нормативно закреплены процедуры определения значений показателей надёжности объекта с использованием методов, основанных на их вычислении по справочным данным о надёжности элементов объекта, по данным о надёжности объектов-аналогов, данным о свойствах материалов и другой информации, имеющейся к моменту расчёта. Однако в случае разработки уникальных высокоответственных систем получить статистические данные для расчёта надёжности не представляется возможным из-за двух взаимоисключающих условий: ограниченного числа создаваемых объектов и высокой точности требуемой исходной информации. Тем не менее, по мнению автора, расчёты надёжности должны проводиться, вопрос заключается только в том, как считать надёжность и что под таким расчётом понимать.

Методы. В классической теории надёжности под вероятностью безотказной работы принято понимать частоту наступления отказов во времени, но для уникальных высокоответственных систем частота отказов должна стремиться к нулю за весь срок эксплуатации (желательно чтобы отказов вообще не было). По этой причине к понятию «отказ» для уникальных высокоответственных систем разумнее относиться не как к событию – всякому факту, который в результате опыта может произойти или не произойти, а как к возможному риску – нежелательной ситуации или обстоятельству, характеризующемуся вероятностью возникновения и потенциально негативными последствиями. Тогда событию в виде реального или потенциального отказа при эксплуатации можно сопоставить риск в виде вероятности возникновения отказа с негативными последствиями, что с позиций последствий отказов для уникальных высокоответственных систем одинаково недопустимо. В этом случае расчёт надёжности без потери смыслов может быть заменён оценкой риска – процессом, охватывающим идентификацию риска, анализ риска и сравнительную оценку риска. Таким образом, с помощью оценки рисков появляется возможность достигать заданной надёжности напрямую путём обоснования стабильности проявления свойств конкретного изделия, а не опосредованно через ненадёжность, как следствие отказов объектов-аналогов. Результаты. Приведена последовательность проведения оценки риска для уникальных высокоответственных систем. На примере механической системы с подвижными узлами в виде однозвенной поворотной штанги космического аппарата показаны процедуры проведения оценки риска. Представлена возможность проведения оценки риска с применением конструкторско-технологического анализа надёжности.

Выводы. Показано, что отсутствие статистических данных о надёжности образцов-аналогов уникальных высокоответственных систем не является препятствием для проведения расчётов надёжности в виде оценки риска. Более того, результаты таких расчётов могут быть источником и руководством для принятия конструкторских и технологических решений при разработке и создании изделий с заданной надёжностью. Однако для легализации методики проведения таких расчётов необходима корректировка нормативно-технической документации, позволяющая производить расчёты надёжности иными методами, нежели с использованием статистических данных об отказах образцов-аналогов.

1. Толковый словарь русского языка: в 4 т. Т. 3 / под ред. Д. Ушакова. – М.: ТЕРРА, 1996. – 712 с.

2. Термины космического страхования [Электронный ресурс] // Космическое страхование (страхование космических рисков: информационно-аналитический сайт. – Режим доступа: http://www.space-ins.ru/index. php/kategoria8/8-terms.html.

3. Половко А.М., Гуров С.В. Основы теории надёжности. – СПб.: БХВ-Петербург, 2006. – 704 с.

4. Похабов Ю.П., Ушаков И.А. О безаварийности функционирования уникальных высокоответственных систем // Методы менеджмента качества. – 2014. – №11. – С. 50–56.

5. ГОСТ 27.002–89. Надёжность в технике. Основные понятия. Термины и определения. – М.: Изд-во стандартов, 1990. – 37 с.

6. ГОСТ 27.002–2015. Надёжность в технике. Термины и определения. – М.: Стандартинформ, 2016. – 28 с.

7. Вентцель Е.С. Теория вероятностей. – М.: Наука, 1969. – 576 с.

8. ГОСТ Р ЕН 9100–2011. Системы менеджмента качества организаций авиационной, космической и оборонных отраслей промышленности. Требования. – М.: Стандартинформ, 2012. – 23 с.

9. ГОСТ Р ИСО 31000–2010. Менеджмент риска. Принципы и руководство. – М.: Стандартинформ, 2012. – 26 с.

10. ГОСТ Р 51897–2011. Менеджмент риска. Термины и определения. – М.: Стандартинформ, 2012. – 16 с.

11. Похабов Ю.П. О философическом аспекте надёжности на примерах уникальных высокоответственных систем // Надёжность. – 2015. – № 3. – С. 16–27.

12. Ван-Желен В. Физическая теория надёжности. – Симферополь: Крым, 1998. – 318 с.

13. Похабов Ю.П. О дефиниции термина «надёжность» // Надёжность. – 2017. – Т. 17, № 1. – С. 4–10.

14. Нетес В.А., Тарасьев Ю.И., Шпер В.Л. Как нам определить что такое «надёжность» // Надежность. – 2014. – № 4. – С. 3-14.

15. Уёмов А.И. Вещи, свойства и отношения. – М.: Изд-во АН СССР, 1963. – 184 с.

16. Похабов Ю.П. Теория и практика обеспечения надёжности механических устройств одноразового срабатывания. – Красноярск: СФУ, 2018. – 340 с.

17. Чеботарёв В.Е. Проектирование космических аппаратов систем информационного обеспечения: в 2-х кн. Кн. 2. Внутреннее проектирование космического аппарата. – Красноярск: СибГАУ, 2005. – 168 с.

18. Тимашев С.А., Похабов Ю.П. Проблемы комплексного анализа и оценки индивидуальной конструкционной надёжности космических аппаратов (на примере поворотных конструкций): препринт / С.А. Тимашев, Ю.П. Похабов. – Екатеринбург: АМБ, 2018. – 38 с.

19. NASA Standard. Design and Development Requirements for Mechanisms (13 June 2006). NASASTD-5017. – 30 р.

20. Основы проектирования космических аппаратов информационного обеспечения / В.Е. Чеботарёв, В.Е. Косенко. – Красноярск: СибГАУ, 2011. – 488 с.

21. Пат. 2230945 Российская Федерация. МПК F16B 1/00. Способ закрепления изделий / Ю.П. Похабов, В.В. Гриневич. – № 2002113143/11; заявл. 18.05.2002; опубл. 20.06.2004. Бюл. № 17.

22. Емельянов А.А. Путь от аналоговых моделей к симулятору на цифровом компьютере // Прикладная информатика. – 2007. – № 5. – С. 41–53.

23. Похабов Ю.П. Подход к обеспечению надёжности уникальных высокоответственных систем на примере крупногабаритных трансформируемых конструкций // Надёжность. – 2016. – № 1. – С. 24–36.

24. Похабов Ю.П. Обеспечение надёжности уникальных высокоответственных систем // Надёжность. – 2017. – Т. 17, № 3. – С. 17–23.

25. Кузнецов А.А. Надёжность конструкции баллистических ракет. – М.: Машиностроение, 1978. – 256 с.

26. Кузнецов А.А., Золотов А.А., Комягин В.А. и др. Надёжность механических частей конструкции летательных аппаратов. – М.: Машиностроение, 1979. – 144 с.