Основной инженерных и математических работ по исследованию надежности является изучение закономерностей появления отказов, анализ причин отказов, расчет и прогнозирование вероятности возникновения отказа как события, определяющего уровень надежности летательных аппаратов, их двигателей и систем.

Методы исследований и обеспечения надежности основаны на том, что отказ — это случайное событие и для его предупреждения или снижения его вредных последствий необходимо знать физические причины и закономерности возникновения и развития такого случайного события.

Создание таких методов возможно на основе опыта разработки и эксплуатации наиболее надежных и безотказных образцов изделий.

Однако определение количественных показателей уровня надежности таких высоконадежных изделий связано с проведением многочисленных и длительных испытаний.

Указанное обстоятельство требует разработки специальных программ испытаний на надежность, обеспечивающих достаточно точное подтверждение заданных указателей надежности при минимальном объеме испытаний.

Уже в техническом задании на разработку конкретного изделия наряду с функциональными и параметрическими характеристиками должны задаваться количественные показатели надежности.

Задаваемый уровень надежности вновь создаваемого изделия требует научно-теоретического, инженерного и экономического обоснования и тщательной проработки возможностей его реализации.

При этом прежде всего необходимо учитывать:

1) назначение и особенности применения создаваемого изделия, требования безопасности и технического обслуживания для поддержания его надежности в эксплуатации;

2) достигнутый уровень надежности подобных образцов илип рототипов изделий и фактические количественные показатели надежности комплектующих элементов, узлов и агрегатов;

3) внешние условия (вибрации, температуры, давления, влажность и другие параметры окружающей среды), действующие нагрузки и режимы испытаний;

4) методы подтверждения заданных показателей надежности (расчетом, по результатам испытаний, по срокам эксплуатации; необходимый объем исходных данных или испытаний и т. п.).

На рисунке представлена графическая зависимость между уровнем надежности и стоимостью создания и эксплуатации изделия.

Из графика следует, что уровень надежности изделия прямо пропорционален

величине затрат на его разработку и изготовление. Действительно, при малых затратах па создание трудно обеспечить хорошую конструктивную разработку и качественное изготовление изделия; в то же время при низком уровне надежности создаваемого изделия повышается стоимость его эксплуатации, так как ненадежные изделия имеют низкий коэффициент технического использования, требуют больших затрат рабочего времени на подготовку изделия к эксплуатации и повышенного расхода запасных частей.

При суммировании затрат на изготовление и эксплуатацию изделия получается минимальная (оптимальная) величина общих затрат для определенного уровня надежности. Этот уровень обычно и задается в требованиях на разработку новых изделий, однако для многих изделий авиационной техники нормирование задаваемого уровня только по оптимуму экономических затрат недостаточно, необходимо учитывать требование обеспечения высокого уровня безопасности, которое для авиационных изделий имеет решающее значение.

Уровень надежности вновь создаваемого изделия в значительной степени определяется полнотой и объемом расчетов надежности и конструктивных разработок изделия на этапе проектирования.

Существует схемная и физическая надежность изделий.

Схемная надежность обеспечивается путем рационального выбора схемы сложного изделия с применением резервирования и облегчения нагрузок наименее надежных элементов изделий.

Физическая надежность определяется в основном физико-химическими свойствами материала изделия, параметрами его работы и уровнем внешних воздействий.

Соответственно, существует два метода, решения задачи обеспечения надежности изделий:

— метод физического обеспечения надежности;

— метод схемного обеспечения надежности.

Сущность первого метода заключается в том, что все агрегаты и узлы, из которых комплектуется изделие, составляют единую последовательную функциональную часть. При отказе любого одного звена этой цепи полностью нарушается работоспособность изделия в целом. В связи с тем, что вероятность безотказной. работы такого изделия определяется как произведение вероятностей безотказной работы всех входящих в его состав агрегатов и узлов, уровень надежности последних должен быть значительно выше уровня надежности изделия в целом.