Программное обеспечение для расчетов показателей долговечности электронных средств

Различны конструкции антенн. У двух первых антенны кольцевые, щелевые с большой разницей в толщине мембран (причины названы выше). Обе антенны слабоизлучающие, поскольку по принципу работы важен коэффициент отражения. У вибродатчиков принцип работы чисто радиолокационный, антенны согласованы и выполнены в виде открытого конца крупного волновода.

Идея радиоволновой диагностики, как средство предотвращения аварий, обсуждалась на многих научных дискуссиях, в том числе на шести зарубежных конференциях European Ezequency and Time

Forum и на защитах трех кандидатский диссертаций [4, 5, 6]. Слушателей смущал высокий уровень помех и, как следствие, низкая точность измерений. Но сопоставление выводов Пригожина стендовых экспериментов в авиации (о космических ТЭУ данных нет) и мнений пилотов главным диагностическим откликом является изменение огибающей спектра, чаще - в виде одного или нескольких всплесков. Оно происходит задолго до угрожающего изменения показаний штатных приборов.

ЛИТЕРАТУРА

1. Пригожин И., Канденуди М. Нелинейная термодинамика. От двигателя до диссинативных систем -М.: Наука, 2003. -612с.

2. Юрков Н.К. Риски отказов сложных технических систем /Н.К.Юрков //Надежность и качество сложных систем: Тр. Межднар. симп. - Пенза, 2014

3. Диагностика внутрикамерных процессов в энергетических установках //Р.А.Гафуров,

B.В.Соловьев - М.Машиностроение, 1991-271с.

4. Сафонова Е.В. Теплостойкие СВЧ датчики систем контроля режимов горения. Дисс.канд.техн.наук 05.11.13 - Казань, 2003-183с.

5. Станченков М.А. СВЧ датчик плотности теплового потока. Дисс.канд.техн.наук 05.11.13 - Казань, 2012-175с.

6. Мирсаитов Ф.Н. Радиолокационный метод функциональной диагностики ротора газотурбинного авиадвигателя. Дисс.канд.техн.наук 05.12.14 - Екатеринбург, 2014-157с.

7. Мирсаитов Ф.Н., Застела М.Ю., Болознев В.В. Радиолокационная вибродиагностика газотурбинного авиадвигателя в условиях полета -//Мирсаитов Ф.Н. и др. //Надежность и качество сложных систем/ /Тр.Междунар.симп. - Пенза, 2014.

8. Болознев В.В., Сафонова Е.В., Султанов Ф.И., Станченков М.А. Мирсаитов Ф.Н., Сулейманов

C.С., Способ контроля режима ТЭУ и датчик для его осуществления //Патент России, №2374559, 2009, БИ № 33.

9. Болознев В.В., Чабдаров Ш.М. датчик диэлектрической проницаемости потока ионизированного газа //Приборы и техника эксперимента, 1992, №5. с.149-152.

УДК 621.396.6, 621.8.019.8 Жаднов В.В., КулБШИН В.Н.

ФГАОУ ВПО «Национальный исследовательский университет "Высшая школа экономики", Москва, Россия ПРОГРАММНОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ ДЛЯ РАСЧЕТОВ ПОКАЗАТЕЛЕЙ ДОЛГОВЕЧНОСТИ ЭЛЕКТРОННЫХ СРЕДСТВ

Введение

В принятых в настоящее время методиках оценки показателей долговечности аппаратуры предусмотрено проведение расчетов в два этапа (приближенный и уточненный расчет), что при большом количестве элементов существенно повышает их трудоемкость, связанную, в первую очередь, с поиском данных по характеристикам долговечности. Поэтому приведенные в методиках модели, применяющиеся для пересчета показателей долговечности от предельно-допустимых режимов и условий применения элементов (приближенный расчет) к рабочим (уточненный расчет), достаточно просты. Однако использование таких моделей хотя и не сильно влияет на трудоемкость расчетов, но может привести к снижению точности оценок показателей долговечности. Эта погрешность будет тем больше, чем сильнее предельно-допустимые режимы и условия применения элементов отличаются от рабочих. Вместе с тем, модификация моделей, направленная на повышение точности расчетов, приведет не только к повышению трудоемкости расчетов, но и требований к квалификации специалистов, а, следовательно, к необходимости создания соответствующего программного обеспечения и баз данных.

Программа расчета показателей долговечности электронных средств (АСКОД) разработана для автоматизации выполнения мероприятий по расчету надежности, предусмотренных в «Программах обеспечения надежности электронных средств», в обеспечение стандартизованных методик определения показателей надежности [1] и предназначена для расчетной оценки показателей долговечности электронных средств (ЭС) по данным о характеристиках долговечности электрорадиоизделий (ЭРИ), параметрах режимов и условий их применения, и временных графиков (циклограмм) работы ЭС.

Программа АСКОД ориентирована на инженеров-проектировщиков ЭС, не являющихся специалистами

в области надежности и имеющих минимальные навыки работы на персональном компьютере. Это достигается за счет:

- разработки пользователь-ориентированного интерфейса, позволяющего вводить данные в одном окне, с динамически подгружаемыми полями по мере необходимости их заполнения, а так же перестройкой интерфейса в случае изменения введенных данных;

- введения аналитического ядра, анализирующего вводимые данные и помогающего пользователю избежать ошибок при вводе данных;

- использования встроенной системы интерактивных подсказок, помогающих пользователю определить номенклатуру показателей долговечности;

- создания интерфейсов связи с системами автоматизированного проектирования (САПР) электронных устройств для получения перечня элементов, а так же с автоматизированными системами проектных исследований (АСПИ) для получения режимов работы ЭРИ;

- создания базы данных по характеристикам долговечности ЭРИ;

- возможности сохранения проектов и формирования отчетов.

Пользователь программы АСКОД имеет возможность получать дополнительную информацию о степени влияния каждого ЭРИ и параметров их режимов и условий применения на общий уровень рассчитанных показателей долговечности. Анализ этой информации позволит своевременно выявить «слабые места» разрабатываемых ЭС и дать обоснованные рекомендации по изменению электронной компонентной базы (ЭКБ), режимов, условий применения и временных графиков работы ЭРИ с целью обеспечения заданных уровней показателей долговечности ЭС. Состав модулей программы АСКОД приведен на рис. 1.

Рисунок 1 - Состав модулей программы АСКОД

Компонент «Расчетное ядро» предназначен для расчета показателей долговечности ЭС, номенклатура которых приведена в ГОСТ 27.003-90 [2], а именно:

- средний ресурс;

- гамма-процентный ресурс;

- назначенный ресурс;

- средний срок службы;

- гамма-процентный срок службы;

- назначенный срок службы;

Компонент «Пользовательский интерфейс» предназначен для ввода и редактирования исходных данных, необходимых для расчета показателей долговечности ЭС, в интерактивном режиме. В модуле использована технология «Wizard» при вводе данных об ЭС, таких как требуемые значения показателей долговечности, параметры модели эксплуатации и др., а также описания ЭРИ, их характеристик долговечности, коэффициентов нагрузки, коэффициентов интенсивности эксплуатации и др. Кроме того, модуль имеет связь с базой данных (БД) и конверторами данных из САПР и АСПИ компонента «Модуль вспомогательных функций».

Компонент «Модуль валидации данных» предназначен для контроля данных, введенных пользователем, путем сравнения их значений с ограничениями, содержащихся в базе данных (БД) «БД валидации». В случае обнаружения недопустимых значений пользователю выдается соответствующее сообщение об ошибке.

Компонент «Модуль хранения проекта» предназначен для формирования файла, содержащего исходные данные и результаты расчета показателей долговечности ЭС. Для каждого проекта формируется отдельный файл, что позволяет легко переносить данные с одного компьютера на другой.

Компонент «Модуль вспомогательных функций» предназначен импорта данных о режимах применения ЭРИ из САПР и АСПИ, необходимых для проведения «уточненного» расчета, построения диаграммы значений ресурсов ЭРИ, а так же формирование отчета работы программы в формате MS Excel .

Особенностью математического ядра программы АСКОД является то, что в нем реализовано два метода расчета показателей долговечности радиоэлектронной аппаратуры, а именно метод, рекомендованный в нормативных документах и [3] модифицированный метод [4]. В основу модифицированного метода для расчета показателей долговечности типа «ресурс» положена аппроксимация зависимости минимальной наработки ЭРИ от коэффициента нагрузки функцией вида:

T = -

ТМ.Нож '

(Т I '

T

где: ТМ.Н - минимальная наработка ЭРИ «во всех режимах» по техническим условиям (ТУ); ТМ.Ножл -минимальная наработка ЭРИ в режиме ожидания (хранения) по ТУ; ПМ.Н - комплексный коэффициент нагрузки ЭРИ «во всех режимах» по ТУ; Пож -комплексный коэффициент нагрузки ЭРИ в режиме ожидания (хранения); Праб - комплексный коэффициент нагрузки ЭРИ в рабочем режиме.

Значения ТМ.Н и ТМ.Нож определяются по таблицам справочника «Надежность ЭРИ» [5] (или ТУ) и содержатся в БД «БД показателей долговечности»).

Пр

Значения комплексных коэффициентов ПМ б рассчитываются по формуле [6]:

i

Пож

П=П K ,

1=1

где: К± - коэффициенты, учитывающие влияние режимов и условий применения ЭРИ; I - общее число коэффициентов.

Номенклатура коэффициентов К± определяются по методике, приведенной в [4], а их значения -по таблицам справочника «Надежность ЭРИ» [5].

В основу модифицированного метода для расчета показателей долговечности типа «срок службы» положена математическая модель [7, 8] вида:

ТСС =Ки.э ' ТС.Сраб + 0 _ Ки.э ) ' ТС.Сож '

и

где: КИ.Э - коэффициент интенсивности эксплуатации ЭС; ТССраб - срок службы ЭС в режиме работы; ТССож - срок службы ЭС в режиме ожидания.

Для хранения файлов проекта разработана БД, инфологическая модель которой приведенная на рис. 2.

project

PK

mparjd val

eri

k_id

FK1 node id

IN PAR LST

val Ist

GR ID

ERI ID

node

PK node id

npar 1st

val 1st

FK1 prjjd

Рисунок 2

struct

PK Ш

sn

level

FK1.FK2 elem id

name

Инфологическая модель базы данных «Проектная БД»

Данные в проектной БД хранятся в таблицах. Таблица «project» содержит общие данные для проекта. Данные по блокам ЭС содержатся в таблице «node», причем для каждого блока создается

отдельная запись. Данные на ЭРИ содержатся в таблице «eri», при этом для каждого ЭРИ создается отдельная запись с массивом вводимых характеристик, хранящихся в поле «INPAR_LST», представляющем собой список id из таблицы «LST_INPAR». Поля «GR_ID» и «ERI_ID» заполняются при выборе ЭРИ из справочной части базы данных («БД показателей долговечности») и используются для получения комплексных коэффициентов (П). Каждая запись в таблице «eri» имеет отношение к таблице «node» по полю «node_id», что позволяет при расчетах ЭРИ использовать характеристики модели эксплуатации компонента, в состав которого он входит. Таблица «LST_INPAR» относится к базе данных «БД валидации» (см. рис. 1) и содержит описания и ограничения на характеристики, которые вводятся пользователем. Таблица «struсt» создана для хранения структуры ЭС.

При проектировании БД по характеристикам долговечности ЭРИ за основу была взята база данных по характеристикам безотказности ЭРИ и механических элементов (МЭ) [9]. Созданная на этой «БД рис.

основе инфологическая модель базы данных показателей долговечности» приведена на

VARSFF

pk.fk1 name

CLASSNUW

NUMBERS

VARTYPE

SYSNUV

VARSU5E

FRI/SUSE

DESCRIPTION

WIN VALUE

WAX VALUE

MIN ERROR

WAX ERROR

VERSION

fqrmsfe

pk formintot

NCONSI KOD к'СЫЗГ MF RMS LCOL CLASSNUM VLRSION

formintot

pk ident

dlsckipl

i k2 f orminiot

vlrsion

f k1 nomgkupp

lstjnpar

pk.fk1 name

INPAR ID INPAR DES С

class

pk name

fk1 nomfr sqi tari f name num rff book

tu

pk nomer

CONSTRU TU

OUERVES

pk sql

FK1 QWNUM QWORDFR AFTFRTFXTFC NAMF

grupp

pk, fk1 name

NOMGRUPP

podgrupp

pk nomgrupp

IDENT NOMER NOMPODCRUPP NAME obzw

Рисунок 3 - Инфологическая модель базы данны:': «БД показателен долговечности»

Рисунок 4 - Схема информационны:': потоков при анализе долговечности ЭС

Таблица «VARSFE» содержит информацию по параметрам математических моделей расчета гамма-процентного ресурса, а так же параметры формул расчета комплексных коэффициентов, которые входят в эти модели. В таблице «FORMSFE» содержится информация о математических моделях показателей долговечности. В таблице «FORMINTOT» содержатся структуры математических моделей. В таблице «QUERYES» содержатся SQL-запросы для получения данных. Таблица «CLASS» - главная таблица для всех классов ЭРИ. В таблице «GRUPP» содержится общая информация о группах, которые входят в данный класс ЭРИ. В таблице «PODGRUPP» содержится общая информация о подгруппах, которые входят в данную группы ЭРИ. В таблице «TU» содержится номер ТУ на ЭРИ и его уникальный номер, что позволяет хранить в БД несколько номеров ТУ на один тип ЭРИ (эта таблица является общей для всех классов ЭРИ).

«БД показателей долговечности» содержит данные о гамма-процентном ресурсе, минимальной наработке и сроке хранения ЭРИ, в объеме, соответствующем объему данных, приведенном в справочнике «Надежность ЭРИ» [5], а в случае отсутствия типономиналов ЭРИ в этом справочнике, она может пополняться данными из ТУ.

Разработанные базы данных составляют основу информационного обеспечения программы АСКОД, которая будет интегрирована в информационную технологию обеспечения надежности радиоэлектронной аппаратуры [10]. Схема информационных потоков (схема взаимодействия программы АСКОД с Altium Designer [11] и ПК АСОНИКА-К [10], а также с базами данных «БД валидации», «Проектная БД», «БД показателей долговечности»), которая будет реализована в этой технологии, приведена на рис. 4. Конверторы (см. рис. 4) с САПР предназначены для автоматического ввода списка ЭРИ, применяемых в ЭС, а конверторы с АСПИ -для ввода данных о режимах их применения (электрических, тепловых и др.) и коэффициентов нагрузки. Данные об ЭС (модели эксплуатации, структуре и др.), а также временные графики работы ЭРИ вводятся пользователем. Использование конверторов и базы данных «БД показателей долговечности» позволяет существенно снизить объем данных, вводимых пользователем, а использование «Модуля валидации данных» и «БД валидации» - снизить возможность ошибок при их вводе. Файлы проекта, содержащие исходные данные и результаты расчета сохраняются в «Проектной БД» Укрупненная блок-схема алгоритма функционирования программы АСКОД [12], позволяющая реализовать такие информационные потоки, приведена на рис. 5. Ниже приведено краткое описание основных операций алгоритма.

Блок 1 - выбор метода расчета показателей долговечности ЭС (стандартизованный или модифицированный).

Блок 2 - выбор классификационных признаков ЭС для определения номенклатуры нормируемых показателей долговечности.

Блок 3 - формирование номенклатуры нормируемых показателей долговечности.

Блок 4 - выбор показателей долговечности, которые необходимо рассчитать для ЭС.

Блок 5 - ввод модели эксплуатации ЭС и ее параметров (коэффициентов интенсивности эксплуатации для режимов работы, ожидания и хранения).

Блоки 6-10 - ввод компонентов ЭС и их параметров (наименования компонента и коэффициентов интенсивности эксплуатации для режимов работы и

Блоки 15-20 - расчет гамма-процентного ресурса ЭРИ. В Блоке 17 осуществляется ввод характеристик долговечности ЭРИ (минимальной наработки, гамма-процентного ресурса, минимального срока сохраняемости и др.). Для автоматизации этой операции предусмотрена возможность ввода данных из «БД показателей долговечности». При этом если в Блоке 1 был выбран модифицированный метод расчета, то для расчета коэффициентов, учитывающих влияние режимов и условий

ожидания) и формирование структуры ЭС. В процессе ввода компонентов предусмотрена проверка правильности введенных данных - Блок 8.

Блок 11 - ввод перечня ЭРИ. Для автоматизации этой операции предусмотрена возможность конвертации данных из выходного файла САПР Altium Designer.

Блок 12 - ввод параметров и режимов применения ЭРИ, используемых в моделях долговечности (коэффициентов нагрузки, рабочих температур, и др.). Для автоматизации этой операции предусмотрена возможность ввода данных из ПЧ БД системы АСОНИКА-К-СЧ ПК АСОНИКА-К.

Рисунок 5 - Блок-схема алгоритма функционирования программы расчета показателей долговечности ЭС

применения ЭРИ, используются данные, хранящиеся в СЧ БД системы АСОНИКА-К-СЧ.

Блок 21 - расчет показателей долговечности ЭС, номенклатура которых была определена в Блоке 4.

Блок 23 - формирование файла-проекта и сохранение его в «Проектной БД».

Блок 24 - формирование диаграммы ресурсов ЭРИ и вывод результатов расчетов. Заключение

Таким образом, разработанные в ходе проведенных исследований состав, алгоритм функционирования и модели баз данных программы АСКОД позволят обеспечить простоту и удобство ввода исходных данных, а также повысить точность рас-

четной оценки показателей долговечности ЭС. В дальнейшем разработанная программа по оценке долговечности ЭС будет интегрирована в состав программного комплекса АСОНИКА-К.

ЛИТЕРАТУРА

1. ОСТ 4.012.013-84. Аппаратура радиоэлектронная. Определение показателей долговечности.

2. ГОСТ 27.003-90. Надежность в технике. Состав и общие правила задания требований по надежности.

3. Жаднов В.В. Анализ методов определения показателей долговечности электронных средств по справочным данным. / Новые информационные технологии в автоматизированных системах: материалы восемнадцатого научно-технического семинара. - М.: ИПМ им. М.В. Келдыша, 2015. - с. 289-294.

4. Жаднов В.В. Расчетная оценка показателей долговечности электронных средств космических аппаратов и систем. / Надежность и качество сложных систем. - 2014. - № 2. - с. 65-73.

5. Справочник «Надёжность ЭРИ». - М.: МО РФ, 2006. - 641 с.

6. Жаднов В.В. Повышение точности расчётной оценки показателей долговечности бортовой космической аппаратуры. / Радиовысотометрия-2 013: Сборник трудов Четвертой Всероссийской научно-технической конференции. / Под ред. А.А. Иофина, Л.И. Пономарева. - Екатеринбург: Форт Диалог-Исеть, 2013. - с. 164-169.

7. Карапузов М.А., Полесский С.Н., Жаднов В.В. Влияние внешних воздействующих факторов на долговечность СВЧ-устройств. / T-Comm: Телекоммуникации и транспорт. - 2014. - № 12. - с. 29-31.

8. Карапузов М.А., Полесский С.Н., Жаднов В.В. Влияние внешних возмущающих факторов на долговечность СВЧ-устройств. / Надежность и качество сложных систем. - 2014. - № 2. - с. 14-21.

9. Жаднов В.В., Лушпа И.Л. Прогнозирование показателей безотказности механических элементов электронных средств при проектировании. / Информационные технологии в проектировании и производстве. - 2014. - № 4. - с. 17-23.

10. Абрамешин А.Е., Жаднов В.В., Полесский С.Н. Информационная технология обеспечения надёжности электронных средств наземно-космических систем: научное издание. / Отв. ред. В.В. Жаднов. -Екатеринбург: Форт Диалог-Исеть, 2012. - 565 с.

11. Меркульев А.Ю. Программные комплексы и системы проектирования печатных плат / Меркульев А.Ю., Сивагина Ю.А., Кочегаров И.И., Баннов В.Я., Юрков Н.К. // Современные информационные технологии. 2014. № 19 (19). С. 119-128.

12. Суходольский В.Ю. Altium Designer. Сквозное проектирование функциональных узлов РЭС на печатных платах. - СПб: БХВ-Петербург, 2015. - 560 с.

13. Кулыгин В.Н. Разработка программы оценки показателей долговечности РЭА. / Научно-техническая конференция студентов, аспирантов и молодых специалистов НИУ ВШЭ им. Е.В. Арменского. Материалы конференции. - М.: МИЭМ НИУ ВШЭ, 2015. - с. 101-103.

УДК 621.396.98.004.1 Евтушенко О.А.

«НИИ аэронавигации» ФГУП ГосНИИ ГА, Москва, Россия

К ВОПРОСУ О ДОСТОВЕРНОСТИ ПЕРЕДАЧИ ИНФОРМАЦИИ

Введение

Повышение точности бортовых средств навигации воздушных судов (ВС), связанное, в первую очередь, с переходом к спутниковым технологиям и внедрением в авиационную практику спутниковых радионавигационных систем (СРНС) типа ГЛОНАСС и GPS [5] стимулировало переход от традиционной технологии управления воздушным движением (УВД), основанной на использовании радиолокационных средств наблюдения, к УВД с автоматическим зависимым наблюдением (АЗН). При этом данные от высокоточной аппаратуры потребителей (АП) СРНС с использованием цифровой системы обмена данными (СОД) «ВС (Земля» передаются на диспетчерский пункт (ДП) и используются при УВД.

Эта технология соответствует рекомендованной Международной организацией гражданской авиации ICAO (ИКАО) концепции CNS/ATM - совершенствование систем связи, навигации и наблюдения (CNS) в целях организации воздушного движения (ОрВД АТМ) [1].

Для Российской Федерации (РФ) внедрение в авиационную практику технологии УВД с АЗН особенно актуально в связи с наличием на ее территории достаточно большого числа зон, не обеспечиваемых радиолокационным покрытием, что негативно сказывается на безопасности полетов ВС. Кроме того, потребность во внедрении технологии УВД с АЗН обусловлено необходимостью обеспечения полетов на океанических, в том числе трансполярных воздушных трассах (ВТ).

Поскольку качество функционирования средств навигации и связи, используемых при УВД с АЗН непосредственно влияет на безопасность полетов ВС, предъявляются повышенные требования к их точностным и надежностным характеристикам [6,7].

Базовым принципом перспективного метода наблюдения АЗН-В (широковещательное автоматическое зависимое наблюдение) является "каждый видит каждого", который предполагает наблюдение за воздушным пространством как в центре управления, так и на борту каждого самолёта для всех ситуаций в полете [4]. Таким образом, все воздушные суда, в данной конкретной зоне полетов, владеют данными о местоположении других судов, что в большой степени снижает вероятность катастрофы. В наземных системах передаваемые с борта ВС в цифровой форме данные обрабатываются и отображаются на рабочем месте диспетчера так же, как и радиолокационная информация. Перекрывающиеся поля двух систем наблюдения (радиолокационной и АЗН) дают диспетчеру единое поле наблюдения. Следовательно, качество передачи в режиме АЗН информации является обязательным для принятия диспетчером верного решения.

Метод нахождения показателя надёжности для информационных последовательностей различной длины

При передаче данных бывают ситуации, когда объём информации очень большой и, следовательно, число ошибок при её передаче превышает некоторое предельное значение. В этом случае необходимо знать вероятность ошибки этой операции [2,3].

Информация в цифровой форме представляет из себя набор двоичных символов. При передаче информации возникают ошибки 1 и 2 рода:

передан символ 1, но получен символ 0. Обозначим вероятность этой ошибки через е.

Передан символ 0, но получен символ 1. Обозначим вероятность этой ошибки через 8.

Обозначим длину информационной последовательности через п. Рассмотрим несколько случаев.

1) п = 2 .