Резервирование в надежностном проектировании бортовых систем отображения информации

Необходимость обеспечения надежности СОИ привела к решению задачи повышения их надежности путем резервирования. [1]

Бортовые системы отображения информации (СОИ) осуществляют информирование оператора или пилота об окружающей обстановке и состоянии ЛА.

Сложность бортовой аппаратуры стремительно возрастает, что в свою очередь увеличивает вероятность возникновения отказов оборудования. На фоне усложнения аппаратуры все острее встает вопрос обеспечения надежности, т.к. увеличение сложности ведет к увеличению уязвимости. Чем сложнее система, тем сложнее при проектировании учесть все взаимосвязи внешних и внутренних факторов, влияющих на ее работоспособность, и, следовательно, тем выше вероятность ее отказа.

Повышение надежности бортовых СОИ достигается  различными способами:

• -    резервирование;

• -    замена элементов на элементы с высоким показателем безотказности;

• -    сокращение времени непрерывной работы;

• -    улучшения теплоотвода;

• -    рациональный выбор материалов.

Одним из наиболее важных методов проектирования бортовых СОИ является резервирование. Резервирование повышает безотказность системы, т.к. если один элемент системы отказал, работать начинает его замещающий, и система, таким образом, не дает отказа. Резервирование применяется в сложных технических системах, отказы в которых недопустимы по условиям работы. [2] Резервирование можно применять как к отдельным элементам, так и к группам элементов или к системе в целом.

Порою при проектировании приходится использовать высокопроизводительные, но недостаточно надежные элементы, в таком случае резервирование становится необходимостью.

В настоящее время резервирование является одним из самых распространенных способов повышения характеристик надежности систем.

Резервирование сильно повышает надежность, увеличивая безотказность системы, но данный метод имеет ряд существенных недостатков, из-за которых к нему прибегают в редких случаях. Резервирование увеличивает не только надежность изделия, но и его массу и стоимость. Поэтому при проектировании необходимо находить баланс, когда массу возможно немного увеличить, и повышение стоимости умещается в позволенные рамки, а надежность достигает достаточно высокого уровня.

Разработчики и конструктора всегда сталкиваются с задачей как при допустимой массе, стоимости и габаритах получить максимальный выигрыш в надежности. [3]

Особым случаем резервирования отдельных элементов или изделий является использование ЗИП.

Виды резервирования

Когда в систему с минимально необходимым набором компонентов вводятся дополнительные, резервирование называется структурным. Также существует нагрузочное резервирование, при котором дополнительные элементы не замещают в случае отказа, а разгружают в условиях эксплуатации. Есть еще один вариант использования резервирования, когда элемент не просто дублируется, а используется в разных задачах и в случае отказа одного, второй переключается в другой режим и заменяет его.

Два распространенных типа резервирования - активный и резервный.

При активном резервировании все части системы находятся под напряжением во время работы системы. Активная резервная система - это стандартная «параллельная» система, которая дает сбой только в случае отказа всех компонентов.

В резервном режиме некоторые части не находятся под напряжением во время работы системы; они включаются только при наличии сбоев в активных частях.

Перспективным является скользящее резервирование, при котором благодаря дополнительным модулям и линиям передачи в случае отказа происходит перестройка структуры и перераспределение задач между исправными модулями. Такой вариант является более надежным, чем при объединении разных модулей индикации в один

При модульном проектировании бортовых СОИ можно, например, установить два многофункциональных индикатора (МФИ), один из которых будет отображать основную информацию, а второй дополнительную. И в случае отказа первого, второй сможет переключиться на отображение основной информации, что в свою очередь повышает надежность, той системы, которая дает эту основную информацию. Таким образом, будет применено структурное резервирование. А если изначально один крупногабаритный МФИ заменить на два меньших размеров, будет применено нагрузочное резервирование. Несколько вариантов отображаемой информации будут поделены на основную и дополнительную, что разгрузит использование блока и облегчит работу оператора, позволяя ему переключать режимы отображения информации реже. Функции реконфигурации и переключения дисплеев позволяют обеспечить высокую живучесть системы индикации в случаях отказов дисплеев.

• 1.    Баранова А.В., Ямпурин Н.П. Основы надежности электронных средств: учеб. пособие для студентов всех форм обучения – Нижний Новгород: НГТУ, 2005. – 97 с

• 2.    Бородин С.М. Обеспечение надежности при проектировании РЭС: учебное пособие – Ульяновск : УлГТУ, 2010. – 106 с.

• 3.    Аполлонский С. М., Куклев Ю. В. Надежность и эффективность электрических аппаратов: Учебное пособие. — СПб.: Издательство «Лань», 2011. — 448 с