Пути повышения надежности

Надежность радиоэлектронной аппаратуры зависит от большо­го числа разнообразных факторов, которые можно подразделить на три основных вида:

1) конструктивные;

2) производственно-технологические;

3) эксплуатационные.

Для повышения конструктивной надежности радиоэлектрон­ной аппаратуры при ее конструировании необходимо:

разрабатывать новые схемы узлов и блоков повышенной надеж­ности с применением в аппаратуре высоконадежных элементов;

размещать элементы схемы таким образом, чтобы обеспечива­лась надежная их защита от воздействия внешних и внутренних факторов;

осуществлять правильный выбор режимов работы деталей, ус­танавливаемых в аппаратуре.

Рабочий режим элементов определяется степенью их электриче­ской и механической нагрузки, окружающей температурой и эксп­луатационными факторами, которые должны учитываться при вы­боре радиодеталей. Как показывает опыт эксплуатации радиоэлек­тронной аппаратуры, правильный выбор оптимального режима на­грузки элементов способствует повышению их надежности и уве­личению продолжительности безотказной работы, т.е. уменьшению числа как мгновенных, так и постепенных отказов. Коэффициенты нагрузки должны быть минимальными (например, не выше 0,5).

Наряду со снижением электрической нагрузки на элементы при конструировании необходимо стремиться также к снижению тем­пературы, уменьшению влияния вибрации, влажности, понижен­ного давления и т.д.

К конструктивным факторам, влияющим на надежность ра­диоэлектронной аппаратуры, относятся выбор конструктивных решений и качество разработки технической документации.

Производственно-технологическими факторами являются вход­ной контроль качества материалов и элементов, получаемых от смежных предприятий; организация технологического процесса; организация процессов настройки и регулировки; контроль каче­ства выпускаемой продукции.

Эксплутационные факторы подразделяются на объективные и субъективные.

К объективным эксплуатационным факторам относятся: теп­ло, холод, влага, давление, атмосферная коррозия, контактная коррозия, солнечная радиация, биологическая среда, электромаг­нитное излучение, радиационное излучение, пыль, песок, меха­нические нагрузки, процессы старения, износ.

Субъективные эксплуатационные факторы — это квалифика­ция обслуживающего персонала.

Для выполнения заданных требований по надежности при кон­струировании необходимо стремиться к выбору наиболее простой схемы с наименьшим числом элементов, поскольку любое увеличе­ние числа элементов уменьшает вероятность безотказной работы.

Широкие перспективы создания аппаратуры, обладающей ма­лыми габаритами в сочетании с высокой надежностью, способ­ствуют переходу на выпуск радиоэлектронной аппаратуры на базе унифицированных функциональных узлов, модулей, микромоду­лей и интегральных схем.

Микроминиатюризация радиоэлектронной аппаратуры позво­ляет широко использовать резервирование, также являющееся одним из наиболее действенных средств повышения надежности. В случае невозможности обеспечения заданных технических тре­бований и необходимой надежности радиоэлектронной аппарату­ры для повышения ее надежности используют методы резервиро­вания входящих в эту аппаратуру элементов.

Резервирование представляет собой метод повышения надежно­сти аппаратуры путем применения идентичных дублирующих эле­ментов, устройств и систем.

Группа элементов считается резервированной, если отказ од­ного или нескольких ее элементов не нарушает нормальной рабо­ты резервированной схемы (узла, системы) и оставшиеся исправ­ные элементы продолжают выполнять заданную функцию; такое резервирование называется функциональным. При этом методе ре­зервирования различные системы отличаются одна от другой в первую очередь реакцией на отказ элемента схемы.

На рис. 8.4 приведены схемы различных способов резервирова­ния аппаратуры. При общем резервировании (см. рис. 8.4, а) осу­ществляется резервирование в целом всей системы, блока или узла / в случае выхода из строя одного из элементов (например, элемента 2) этой системы. При поэлементном резервировании (см. рис. 8.4, б) производится резервирование отдельных элемен­тов системы (1, 2 и т.д.) запасными (Г или 7" и т.д.).

Основным параметром резервирования является его кратность, представляющая собой отношение количества резервных единиц к числу резервируемых.

В зависимости от состояния, в котором находятся резервные цепи (элементы) до момента включения их в работу вместо отка­завшей цепи (или элемента), различают:

холодный резерв, когда резервные цепи (элементы) находятся в нерабочем состоянии (например, когда на резервные блоки ра­диостанции питающие напряжения не подают);

горячий резерв, когда все цепи резервного блока нагружены одинаково с основными блоками;

облегченный резерв, когда резервные блоки находятся не в пол­ном рабочем состоянии (нагружены меньше, чем основные).

Таким образом, надежность аппаратуры должна обеспечивать­ся на всех этапах создания радиоэлектронной аппаратуры, т. е. при проектировании, производстве, эксплуатации и ремонте.