Надёжность технических систем военного назначения

 
 
 
 
В. И. Алчинов, А. И. Сидоров, Г. К. Чистова 
НАДЁЖНОСТЬ  
ТЕХНИЧЕСКИХ СИСТЕМ  
ВОЕННОГО НАЗНАЧЕНИЯ 
Учебное пособие 
2-е издание
Москва    Вологда 
«Инфра-Инженерия» 
2024 

УДК 623.462 
ББК 68.501 
А55 
 
 
 
Рецензенты: 
доктор технических наук, профессор кафедры производства и эксплуатации боеприпасов  
Пензенского филиала Военной академии материально-технического обеспечения 
им. генерала армии А. В. Хрулева Министерства обороны РФ 
С. Н. Курков; 
кандидат технических наук, доцент кафедры информационно-измерительной техники  
и метрологии Пензенского государственного университета 
Ю. М. Голубинский 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Алчинов, В. И. 
А55  
Надёжность технических систем военного назначения : учебное пособие / В. И. Алчинов, А. И. Сидоров, Г. К. Чистова. - 2-е изд. - Москва ;  
Вологда : Инфра-Инженерия, 2024. - 324 с. : ил., табл. 
ISBN 978-5-9729-2020-4 
 
 
УДК 623.462 
ББК 68.501 
 
 
 
 
ISBN 978-5-9729-2020-4 
‹ Алчинов В. И., Сидоров А. И., Чистова Г. К., 2024 
 
” Издательство «Инфра-Инженерия», 2024 
 
” Оформление. Издательство «Инфра-Инженерия», 2024 
 
 
 
2

ǿǼDzdzǾǴǮǻǶdz 
ПЕРЕЧЕНЬ СОКРАЩЕНИЙ................................................................................6 
ВВЕДЕНИЕ............................................................................................................. 8 
1. ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА  НАДЕЖНОСТИ ТЕХНИЧЕСКИХ
СИСТЕМ...............................................................................................................12 
1.1. Соотношение надежности и качества технических систем .................12 
1.2. Основные понятия надежности...............................................................14 
1.2.1. Виды изделий.....................................................................................15 
1.2.2. Определение надежности .................................................................21 
1.3. Жизненный цикл изделий........................................................................26 
1.4. Характеристика системы эксплуатации.................................................31 
1.5. Влияние режимов и условий  эксплуатации изделий на их  
надежность .......................................................................................................39 
1.5.1. Влияние субъективных факторов на техническое  
состояние изделий.......................................................................................41 
1.5.2. Влияние объективных факторов......................................................44 
1.6. Качественные и количественные характеристики надежности...........49 
1.7. Показатели безотказности .......................................................................59 
1.7.1. Показатели невосстанавливаемых элементов ................................59 
1.7.2. Показатели  восстанавливаемых элементов...................................64 
1.7.3. Показатели безотказности систем ...................................................66 
1.8. Показатели долговечности и сохраняемости.........................................73 
1.8.1. Показатели долговечности элементов.............................................73 
1.8.2. Показатели сохраняемости элементов ............................................76 
1.8.3. Показатели долговечности и сохраняемости систем.....................78 
1.9. Показатели ремонтопригодности............................................................80 
1.9.1. Показатели  ремонтопригодности элементов.................................80 
1.9.2. Индивидуальные показатели ремонтопригодности систем..........82 
1.9.3. Показатели ремонтопригодности  для оценки системы 
технического обслуживания и ремонта техники .....................................84 
1.10. Комплексные показатели надежности..................................................89 
1.10.1. Виды комплексных показателей  и их характеристика...............89 
1.10.2. Коэффициент технического использования.................................90 
1.10.3. Коэффициент готовности ...............................................................94 
1.10.4. Коэффициент оперативности готовности.....................................95 
1.10.5. Коэффициент сохранения эффективности ...................................96 
Вопросы для самоконтроля.................................................................................99 
2. ВЕРОЯТНОСТНЫЕ МЕТОДЫ В ТЕОРИИ НАДЕЖНОСТИ..................100 
2.1. Числовые характеристики случайных величин...................................100 
2.2. Основные законы распределения случайных величин,  
используемые  для оценки надежности.......................................................108 
2.3. Определение вида и параметров законов распределения  
случайных величин........................................................................................121 
2.3.1. Последовательность определения вида  закона  
распределения графическим способом...................................................123 
2.3.2. Графическое определение параметров  законов распределения .....130 
3

2.4. Определение законов распределения аналитическим способом....... 137 
Вопросы для самоконтроля .............................................................................. 143 
3.
 АНАЛИЗ И ОЦЕНКА ПОКАЗАТЕЛЕЙ НАДЕЖНОСТИ ИЗДЕЛИЙ ..... 144 
3.1. Этапы анализа надежности изделий..................................................... 144 
3.2. Назначение показателей надежности для различных  
видов изделий ................................................................................................ 148 
3.3. Примеры выбора показателей надежности для различных видов 
изделий ........................................................................................................... 154 
3.3.1. Выбор показателей надежности для комплексов ........................ 154 
3.3.2. Выбор показателей надежности  для образцов  
и их составных частей  функционального назначения ......................... 155 
3.3.3. Выбор показателей надежности  для образцов и СЧФН 
артиллерийского  комплекса..................................................................... 159 
3.3.4. Выбор показателей надежности  для комплектующих  
элементов и СЧТН .................................................................................... 161 
3.4. Назначение норм надежности ............................................................... 163 
3.5. Распределение норм надежности  по элементам ................................. 174 
3.6. Оценка показателей надежности  изделий ........................................... 183 
3.6.1. Понятие об оценке показателей  надежности ............................... 183 
3.6.2. Построение статистических моделей оценки надежности 
технических систем................................................................................... 188 
3.6.3. Непараметрический метод  оценки показателей надежности..... 193 
3.6.4. Параметрический метод  оценки показателей надежности......... 195 
Вопросы для самоконтроля .............................................................................. 204 
4. МОДЕЛИРОВАНИЕ И ОПРЕДЕЛЕНИЕ  КОЛИЧЕСТВЕННЫХ
ХАРАКТЕРИСТИК ПОКАЗАТЕЛЕЙ НАДЕЖНОСТИ................................ 205 
4.1. Моделирование по схеме марковских случайных процессов............ 205 
4.2. Определение количественных  характеристик надежности изделий 
по статистическим данным........................................................................... 215 
4.2.1. Определение показателей безотказности изделий ...................... 215 
4.2.2. Определение показателей долговечности  и сохраняемости 
изделий....................................................................................................... 221 
4.2.3. Определение показателей  ремонтопригодности ......................... 229 
4.2.4. Определение комплексных показателей надежности ................. 234 
4.2.5. Определение показателей надежности  методом  
статистических зависимостей.................................................................. 237 
4.3. Аналитическое определение количественных характеристик  
надежности изделия ...................................................................................... 246 
4.3.1. Определение показателей  безотказности изделий ..................... 246 
4.3.2. Определение показателей долговечности  и сохраняемости...... 252 
4.3.3. Определение показателей  ремонтопригодности изделий.......... 254 
Вопросы для самоконтроля .............................................................................. 257 
5.
 ОБЕСПЕЧЕНИЕ НАДЕЖНОСТИ  СРЕДСТВ ПОРАЖЕНИЯ.................. 258 
5.1. Способы обеспечения надежности средств поражения  
на различных стадиях жизненного цикла ................................................... 258 
4

5.2. Обеспечение надежности технических систем на стадии 
 разработки ...................................................................................................... 265 
5.2.1. Обоснование требований к надежности технических систем  
при их проектировании............................................................................. 265 
5.2.2. Методы повышения надежности изделий на стадии  
разработки .................................................................................................. 270 
5.2.3. Расчет показателей надежности при структурном  
резервировании.......................................................................................... 283 
5.3. Обеспечение надежности технических систем на стадии  
производства .................................................................................................. 290 
5.4. Обеспечение надежности технических систем на стадии  
эксплуатации .................................................................................................. 295 
5.4.1. Мероприятия этапа ввода изделий  в эксплуатацию ................... 296 
5.4.2. Мероприятия по поддержанию  надежности изделий  
в процессе эксплуатации .......................................................................... 297 
5.4.3. Мероприятия по восстановлению  работоспособности  
и исправности изделий.............................................................................. 301 
Вопросы для самоконтроля............................................................................... 304 
ЗАКЛЮЧЕНИЕ.................................................................................................. 305 
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК .............................................................. 306 
ПРИЛОЖЕНИЕ А. Программа для статистических исследований ............. 311 
ПРИЛОЖЕНИЕ Б. Программа для оценки показателей надежности.......... 316 
5
5

ǽȓȞȓȥȓțȪ ȟȜȘȞȎȧȓțȖȗ 
 
БМ  
боевая машина 
БРДМ  
боевая разведывательно-дозорная машина 
ВБР   
вероятность безотказной работы  
ВВ  
военное время  
ВВТ  
вооружение и военная техника 
ВДГ  
верхняя доверительная граница 
ВО   
вероятность отказа  
ЕТО  
ежедневное техническое обслуживание  
ЖЦ  
жизненный цикл 
ЗИП  
комплект запасных изделий 
ИМС  
интегральная микросхема 
КЭ  
комплектующий элемент 
МВ  
мирное время  
НАМИ  
научно-исследовательский автомобильный  
и автомоторный институт 
НАУ  
наземная аппаратура управления 
НДГ   
нижняя доверительная граница  
НИОКР  научно-исследовательская и опытно-конструкторская 
работа 
НТД  
нормативно-техническая документация 
ОВ  
образец вооружения  
ОТК  
отдел технического контроля 
ОТП  
оперативно-тактические показатели 
ПН  
показатели надежности 
ПОН  
программа обеспечения надежности 
ПС  
предельное состояние 
ПТРК  
противотанковый ракетный комплекс 
Р  
ремонт: ТР  текущий, СР  средний,  
КР  капитальный, РР  регламентированный 
РАВ  
ракетно-артиллерийское вооружение 
РТО  
регламентированное техническое обслуживание 
СВ  
система вооружения 
СО  
сезонное обслуживание  
СП  
средства поражения 
ССН  
структурная схема надежности 
СТОР  
система технического обслуживания и ремонта 
     
6

СЧТН  
составная часть технического назначения  
СЧФН  
составная часть функционального назначения  
ТО  
техническое обслуживание  
ТС  
техническая система 
ТТЗ  
тактико-техническое задание 
ЭТМ  
эксплуатационно-технические мероприятия 
ЭТН  
элемент теории надежности 
7

ǰȐȓȒȓțȖȓ 
 
Эффективность использования военной техники связана с ее 
способностью непрерывно и качественно выполнять возложенные 
функции. Из-за отказов или неисправностей снижается качество 
функционирования, а иногда и полный отказ выполнения поставленных задач. 
Вопросы обеспечения надежности ставились с первых шагов 
развития техники. По мере совершенствования образцов вооружения усложнялась и развивалась проблема его надежности. Появление уже в 50-х годах XX столетия сложных технических систем 
(ТС) привело к тому, что надежность стала определяющим фактором обеспечения их эффективного использования. В результате появления самостоятельных научных разработок в этой области 
сформировалась теория надежности [1…4]. 
Первые работы по вопросам надежности в нашей стране были 
выполнены в 50-е годы академиками АН СССР А. И. Бергом,  
Н. Г. Бруевичем и членом-корреспондентом АН СССР В. И. Сифоровым. В этот же период появились работы ведущих специалистов в 
области надежности А. М. Половко, Г. В. Дружинина, Н. А. Шишонка и др. Н. Г. Бруевичем надежность прибора, машины, устройства определяется как их свойство выполнять заданные функции в 
установленном объеме в течение требуемого времени при определенных условиях эксплуатации. 
Аксель Иванович Берг, участвуя в решении вопросов огромного народнохозяйственного масштаба, считал проблему надежности самой важной для технического прогресса: «Без решения 
этого вопроса не может быть никакой речи об улучшении управления народным хозяйство и сложными динамическими процессами, с которыми мы имеем дело в промышленности, на транспорте, в связи, в военной технике и т.д.». Он отмечал, что на 
каждом этапе развития техники надежность требует нахождения 
все новых и новых методов для своего обеспечения. 
В начале 60-х годов интенсивно начали развиваться математические методы теории надежности. Крупный вклад в данной области был сделан Б. В. Гнеденко, А. Д. Соловьевым и Ю. К. Беляевым. Для количественной оценки надежности используются 
методы теории вероятностей и математической статистики. Но математика при этом, как подчеркивал Б. В. Гнеденко, должна использоваться как средство исследования и расчета, а не как само     
8

цель. Решая инженерные проблемы, теория надежности предусматривает исследование природы возникновения отказов, включая механические, физические и другие процессы, а также выбор и использование математического аппарата, который ближе всего 
отвечает природе изучаемого явления. 
Вопросы надежности техники интенсивно исследовались и 
за рубежом такими учеными, как Д. Нейман, К. Пирсон, Р. Барлоу, 
Ф. Прошан и др. 
Развитие теоретических и прикладных вопросов надежности, 
в первую очередь, осуществлялось при создании механических и 
радиотехнических систем, а также сложных систем управления [5].  
Основными причинами потери работоспособности механических систем в процессе эксплуатации являются поломки деталей 
из-за усталостных явлений или из-за внезапного действия нагрузок, 
превышающих расчетные, изменения размеров деталей в подвижных соединениях вследствие изнашивания, заклинивание подвижных соединений. 
Для радиотехнических систем характерны структурные изменения с течением времени из-за старения элементов аппаратуры, 
изменения механических и электрических свойств материалов, воздействия температуры и влаги. 
Процессы утраты ТС работоспособности носят, как правило, 
случайный характер, обусловленный либо изменениями действующих нагрузок, либо отклонениями свойств исходного материала и качества элементов от заданных. Поэтому сбор статистической информации об отказах устройств и приборов является 
первоочередной задачей. Фактические сведения о надежности ТС 
могут быть получены в результате анализа данных эксплуатации 
или в результате проведения специальных испытаний на надежность. Статистические данные об отказах, получаемые в результате анализа эксплуатации соответствующих ТС, наиболее полно характеризуют их работоспособность в реальных условиях. Однако 
наряду с этим необходимо проведение испытаний, при которых могут в нужных пределах изменяться режимы и условия нагружения, 
что способствует изучению механических, физических и химических процессов, обусловливающих причины возникновения  
отказов.  
Рост сложности ТС в основном происходит за счет увеличения числа элементов, что, к сожалению, сопровождается снижением надежности ТС в целом, причем внезапные отказы ТС, как правило, имеют временный характер. Поэтому объективные признаки, 
9

определяющие причину отказа ТС, могут быть выявлены только  
на основе анализа состояния элементов. Отсюда исследование надежности ТС предполагает обязательное изучение надежности 
элементов. И вместе с тем, оценка надежности ТС по состоянию их 
элементов должна проводиться с учетом того, что не всякая неисправность и даже отказ элемента вызывает отказ в работе системы. 
Количественная оценка надежности в виде отвлеченной числовой величины не будет иметь смысла, если не будут оговорены 
преобладающие физические условия, для которых производилась 
эта оценка. Поэтому надежность ТС должна задаваться в зависимости от условий работы, так как при изменении условий будет изменяться и числовой показатель надежности (ПН).  
Достоверность количественной оценки надежности ТС зависит от объема статистических данных по отказам и неисправностям элементов, физическая сущность которых установлена. Это 
нужно для принятия мер по устранению причин нарушения работоспособности ТС. Неправильное определение причины отказа ТС 
связано как с непроизводительными затратами материальных 
средств на устранение мнимой причины, так и с возможностью 
повторения отказа. Поэтому разработка научно обоснованного методического подхода к установлению причин отказов и неисправностей ТС является одним из важнейших вопросов в повышении 
их надежности. 
В учебном пособии последовательно изложены вопросы теории надежности вооружения с учетом ее математических, статистических и физических аспектов, начиная с выбора номенклатуры и обоснования норм ПН, методов оценки и контроля этих 
показателей и заканчивая способами повышения уровня надежности ТС при их разработке, производстве и эксплуатации. Помимо 
точечной оценки показателей, отдельно рассматриваются вопросы 
интервальной оценки ПН. Многие способы расчета показателей 
сопровождаются решением конкретных примеров. Материал излагается с учетом опыта преподавания и научной деятельности авторов в области обеспечения надежности оружия и систем вооружения (СВ) и базируется на действующих в настоящее время 
нормативных и руководящих документах, указанных в библиографии.  
Работа состоит из пяти разделов и приложений.  
В первом разделе рассматриваются основные понятия, относящиеся к надежности ТС, системе и условиям эксплуатации, а 
также их влиянию на качество изделий и их составных частей. 
10