某襟翼系統可靠度分析

劉瑞

摘 要：通過繪制某襟翼系統可靠性框圖和建立其數學模型，在此基礎上對該系統進行可靠度分析，以比較兩種方案的可靠度水平等，從而對兩種方案權衡擇優。

關鍵詞：可靠性建模 可靠度分析 某襟翼系統

中圖分類號：V227 文獻標識碼：A 文章編號：1674-098X（2014）04（b）-0053-01

國內外產品研制、生產、使用的實踐經驗充分證明，產品的可靠性首先是設計出來的。認真做好產品的可靠性設計與分析工作，是提高和保證產品可靠性的根本措施[1]。可靠性設計與分析的第一步是建立可靠性模型，模型建立得準確與否是可靠性設計和分析準確與否的關鍵步驟。然后，在模型的基礎上進行可靠度分析，從而影響設計過程和評估設計效果。

可靠度分析分為定性分析和定量分析。可以對單方案產品可靠度分析和優化，也可以分析各方案的可靠性水平，而進行權衡擇優。

1 可靠性模型

可靠性建模是可靠度分析工作的基礎。可靠性模型包括可靠性框圖和相應的數學模型。下面介紹一下本文用到的各類型系統的可靠性框圖、可靠性數學模型和失效率公式[2]。

（1）n單元串聯系統

此類系統可靠性框圖、可靠性數學模型和失效率公式如圖1：

其可靠性數學模型：

（1）

其失效率公式：

（2）

（2）兩個相同單元并聯系統

此類系統可靠性框圖、可靠性數學模型和失效率公式如圖2：

其可靠性數學模型：

（3）

其失效率公式

（4）

3、兩個單元旁聯系統

此類系統可靠性框圖如圖3：

兩個單元為不同單元，其可靠性數學模型為：

（5）

其失效率公式為：

（6）

兩個單元為相同單元，其可靠性數學模型：

（7）

其失效率公式：

（8）

2 某襟翼系統可靠性模型

某襟翼系統有3個模塊組成：襟翼執行機構、動力源和電源模塊，其中動力源模塊為熱儲備模塊（2個液壓源并聯），電源模塊為冷儲備模塊（主電源與應急電源旁聯）。這3個功能模塊共同完成同一功能，從功能角度來看為串聯關系，即襟翼執行機構（1單元）、1個熱儲備模塊（2、3單元并聯）和1個冷儲備模塊（4、5單元旁聯）串聯。參照表1常用模型進行組合，該系統可靠性框圖如圖1。

該系統在選擇電源時有兩個方案，即熱儲備模塊均采用相同單元，即故障率，冷儲備模塊有兩個方案可選。

在方案1中，冷儲備模塊采用不同單元，為非相似設計。冷儲備模塊部分為旁聯設計，主電源比應急電源工作時間長，采用主單元可靠性高于備用單元可靠性的方案，即故障率。

在方案2中，冷儲備模塊亦采用相同單元，故障率。

假設系統內各單元壽命均服從指數分布，該系統通用可靠度數學模型如下：

（9）

各單元壽命均服從指數分布，系統故障率為每個串聯模塊的故障率的加和，因此該系統故障率公式如下：

（10）

在方案1中，熱儲備模塊采用相同單元，即。冷儲備模塊采用不同單元，應急電源可靠性水平低于主電源，即。其數學模型、故障率公式化簡如下：

（11）

（12）

在方案2中，熱儲備模塊和冷儲備模塊均采用相同單元，即，，其數學模型、故障率公式化簡如下：

（13）

（14）

3 系統可靠度分析

分析1：系統故障率公式構成分析

從系統可靠度通用公式中可以看出，系數為1、系數為2/3，從公式結構來看，占得比重要高，因此，單元1采用可靠度高的產品比熱備份模塊采用可靠度高的產品對于提高系統可靠度的效果要好。

分析2：兩個方案可靠度比較分析

兩個方案中單元4的可靠度高于單元5的可靠度，因此，

可以得出，即

因此，不考慮功能模塊時序性和方案經濟性等的情況下，方案1的系統可靠度低于方案2的系統可靠度。

當考慮功能模塊的時序性時，單元4的可靠度足夠高、質量足夠好，在系統使用壽命中單元4沒有發生故障或很少發生故障，沒有用到單元5或用到單元5的時間很短，單元5采用可靠性高的產品必然導致成本增加。另外，采用不相同單元作為備份提高整個系統的設計獨立性，因此，方案2中系統在設計的獨立性方面和經濟性方面要高于方案1。

參考文獻

[1] 龔慶祥，趙宇，顧長鴻.型號可靠性工程手冊[M].北京：國防工業出版社，2007.4.

[2] 張增照.以可靠性為中心的質量設計、分析與控制[M].北京：電子工業出版社，2010.endprint

摘 要：通過繪制某襟翼系統可靠性框圖和建立其數學模型，在此基礎上對該系統進行可靠度分析，以比較兩種方案的可靠度水平等，從而對兩種方案權衡擇優。

關鍵詞：可靠性建模 可靠度分析 某襟翼系統

中圖分類號：V227 文獻標識碼：A 文章編號：1674-098X（2014）04（b）-0053-01

國內外產品研制、生產、使用的實踐經驗充分證明，產品的可靠性首先是設計出來的。認真做好產品的可靠性設計與分析工作，是提高和保證產品可靠性的根本措施[1]。可靠性設計與分析的第一步是建立可靠性模型，模型建立得準確與否是可靠性設計和分析準確與否的關鍵步驟。然后，在模型的基礎上進行可靠度分析，從而影響設計過程和評估設計效果。

可靠度分析分為定性分析和定量分析。可以對單方案產品可靠度分析和優化，也可以分析各方案的可靠性水平，而進行權衡擇優。

1 可靠性模型

可靠性建模是可靠度分析工作的基礎。可靠性模型包括可靠性框圖和相應的數學模型。下面介紹一下本文用到的各類型系統的可靠性框圖、可靠性數學模型和失效率公式[2]。

（1）n單元串聯系統

此類系統可靠性框圖、可靠性數學模型和失效率公式如圖1：

其可靠性數學模型：

（1）

其失效率公式：

（2）

（2）兩個相同單元并聯系統

此類系統可靠性框圖、可靠性數學模型和失效率公式如圖2：

其可靠性數學模型：

（3）

其失效率公式

（4）

3、兩個單元旁聯系統

此類系統可靠性框圖如圖3：

兩個單元為不同單元，其可靠性數學模型為：

（5）

其失效率公式為：

（6）

兩個單元為相同單元，其可靠性數學模型：

（7）

其失效率公式：

（8）

2 某襟翼系統可靠性模型

某襟翼系統有3個模塊組成：襟翼執行機構、動力源和電源模塊，其中動力源模塊為熱儲備模塊（2個液壓源并聯），電源模塊為冷儲備模塊（主電源與應急電源旁聯）。這3個功能模塊共同完成同一功能，從功能角度來看為串聯關系，即襟翼執行機構（1單元）、1個熱儲備模塊（2、3單元并聯）和1個冷儲備模塊（4、5單元旁聯）串聯。參照表1常用模型進行組合，該系統可靠性框圖如圖1。

該系統在選擇電源時有兩個方案，即熱儲備模塊均采用相同單元，即故障率，冷儲備模塊有兩個方案可選。

在方案1中，冷儲備模塊采用不同單元，為非相似設計。冷儲備模塊部分為旁聯設計，主電源比應急電源工作時間長，采用主單元可靠性高于備用單元可靠性的方案，即故障率。

在方案2中，冷儲備模塊亦采用相同單元，故障率。

假設系統內各單元壽命均服從指數分布，該系統通用可靠度數學模型如下：

（9）

各單元壽命均服從指數分布，系統故障率為每個串聯模塊的故障率的加和，因此該系統故障率公式如下：

（10）

在方案1中，熱儲備模塊采用相同單元，即。冷儲備模塊采用不同單元，應急電源可靠性水平低于主電源，即。其數學模型、故障率公式化簡如下：

（11）

（12）

在方案2中，熱儲備模塊和冷儲備模塊均采用相同單元，即，，其數學模型、故障率公式化簡如下：

（13）

（14）

3 系統可靠度分析

分析1：系統故障率公式構成分析

從系統可靠度通用公式中可以看出，系數為1、系數為2/3，從公式結構來看，占得比重要高，因此，單元1采用可靠度高的產品比熱備份模塊采用可靠度高的產品對于提高系統可靠度的效果要好。

分析2：兩個方案可靠度比較分析

兩個方案中單元4的可靠度高于單元5的可靠度，因此，

可以得出，即

因此，不考慮功能模塊時序性和方案經濟性等的情況下，方案1的系統可靠度低于方案2的系統可靠度。

當考慮功能模塊的時序性時，單元4的可靠度足夠高、質量足夠好，在系統使用壽命中單元4沒有發生故障或很少發生故障，沒有用到單元5或用到單元5的時間很短，單元5采用可靠性高的產品必然導致成本增加。另外，采用不相同單元作為備份提高整個系統的設計獨立性，因此，方案2中系統在設計的獨立性方面和經濟性方面要高于方案1。

參考文獻

[1] 龔慶祥，趙宇，顧長鴻.型號可靠性工程手冊[M].北京：國防工業出版社，2007.4.

[2] 張增照.以可靠性為中心的質量設計、分析與控制[M].北京：電子工業出版社，2010.endprint

摘 要：通過繪制某襟翼系統可靠性框圖和建立其數學模型，在此基礎上對該系統進行可靠度分析，以比較兩種方案的可靠度水平等，從而對兩種方案權衡擇優。

關鍵詞：可靠性建模 可靠度分析 某襟翼系統

中圖分類號：V227 文獻標識碼：A 文章編號：1674-098X（2014）04（b）-0053-01

國內外產品研制、生產、使用的實踐經驗充分證明，產品的可靠性首先是設計出來的。認真做好產品的可靠性設計與分析工作，是提高和保證產品可靠性的根本措施[1]。可靠性設計與分析的第一步是建立可靠性模型，模型建立得準確與否是可靠性設計和分析準確與否的關鍵步驟。然后，在模型的基礎上進行可靠度分析，從而影響設計過程和評估設計效果。

可靠度分析分為定性分析和定量分析。可以對單方案產品可靠度分析和優化，也可以分析各方案的可靠性水平，而進行權衡擇優。

1 可靠性模型

可靠性建模是可靠度分析工作的基礎。可靠性模型包括可靠性框圖和相應的數學模型。下面介紹一下本文用到的各類型系統的可靠性框圖、可靠性數學模型和失效率公式[2]。

（1）n單元串聯系統

此類系統可靠性框圖、可靠性數學模型和失效率公式如圖1：

其可靠性數學模型：

（1）

其失效率公式：

（2）

（2）兩個相同單元并聯系統

此類系統可靠性框圖、可靠性數學模型和失效率公式如圖2：

其可靠性數學模型：

（3）

其失效率公式

（4）

3、兩個單元旁聯系統

此類系統可靠性框圖如圖3：

兩個單元為不同單元，其可靠性數學模型為：

（5）

其失效率公式為：

（6）

兩個單元為相同單元，其可靠性數學模型：

（7）

其失效率公式：

（8）

2 某襟翼系統可靠性模型

某襟翼系統有3個模塊組成：襟翼執行機構、動力源和電源模塊，其中動力源模塊為熱儲備模塊（2個液壓源并聯），電源模塊為冷儲備模塊（主電源與應急電源旁聯）。這3個功能模塊共同完成同一功能，從功能角度來看為串聯關系，即襟翼執行機構（1單元）、1個熱儲備模塊（2、3單元并聯）和1個冷儲備模塊（4、5單元旁聯）串聯。參照表1常用模型進行組合，該系統可靠性框圖如圖1。

該系統在選擇電源時有兩個方案，即熱儲備模塊均采用相同單元，即故障率，冷儲備模塊有兩個方案可選。

在方案1中，冷儲備模塊采用不同單元，為非相似設計。冷儲備模塊部分為旁聯設計，主電源比應急電源工作時間長，采用主單元可靠性高于備用單元可靠性的方案，即故障率。

在方案2中，冷儲備模塊亦采用相同單元，故障率。

假設系統內各單元壽命均服從指數分布，該系統通用可靠度數學模型如下：

（9）

各單元壽命均服從指數分布，系統故障率為每個串聯模塊的故障率的加和，因此該系統故障率公式如下：

（10）

在方案1中，熱儲備模塊采用相同單元，即。冷儲備模塊采用不同單元，應急電源可靠性水平低于主電源，即。其數學模型、故障率公式化簡如下：

（11）

（12）

在方案2中，熱儲備模塊和冷儲備模塊均采用相同單元，即，，其數學模型、故障率公式化簡如下：

（13）

（14）

3 系統可靠度分析

分析1：系統故障率公式構成分析

從系統可靠度通用公式中可以看出，系數為1、系數為2/3，從公式結構來看，占得比重要高，因此，單元1采用可靠度高的產品比熱備份模塊采用可靠度高的產品對于提高系統可靠度的效果要好。

分析2：兩個方案可靠度比較分析

兩個方案中單元4的可靠度高于單元5的可靠度，因此，

可以得出，即

因此，不考慮功能模塊時序性和方案經濟性等的情況下，方案1的系統可靠度低于方案2的系統可靠度。

當考慮功能模塊的時序性時，單元4的可靠度足夠高、質量足夠好，在系統使用壽命中單元4沒有發生故障或很少發生故障，沒有用到單元5或用到單元5的時間很短，單元5采用可靠性高的產品必然導致成本增加。另外，采用不相同單元作為備份提高整個系統的設計獨立性，因此，方案2中系統在設計的獨立性方面和經濟性方面要高于方案1。

參考文獻

[1] 龔慶祥，趙宇，顧長鴻.型號可靠性工程手冊[M].北京：國防工業出版社，2007.4.

[2] 張增照.以可靠性為中心的質量設計、分析與控制[M].北京：電子工業出版社，2010.endprint