СПОСОБ ПОВЫШЕНИЯ ОТКАЗОУСТОЙЧИВОСТИ ИЗДЕЛИЙ (ВАРИАНТЫ) Российский патент 2013 года по МПК G07C3/00 

Изобретение относится к области машиностроения и авиационно-космической техники и может быть использовано при создании различного класса изделий.

Порядок создания, производства и эксплуатации изделий, в том числе космических комплексов, регламентируется соответствующими нормативными документами и ГОСТ. Основным показателем качества изделия является надежность. Надежность является сложным свойством и состоит из сочетания свойств, в частности: безотказности, долговечности, отказоустойчивости (ГОСТ Р 5348-2009 «Надежность в технике»). Безотказность - это способность изделия выполнять требуемую функцию в заданном интервале времени при заданных условиях. Работоспособное состояние - состояние изделия, при котором оно способно выполнять требуемую функцию при условии, что представлены необходимые внешние ресурсы. Изделие в одно и то же время может находиться в работоспособном состоянии для некоторых функций и в неработоспособном состоянии для других. Кроме того, изделие может находиться в состоянии неисправности (частичной), приводящей к отказу (частичному). Поэтому одним и важных свойств надежности является отказоустойчивость, т.е. устойчивость к неисправности - способность изделия продолжать функционирование при определенных видах неисправности. (Неисправность - состояние изделия, характеризующееся неспособностью выполнять требуемую функцию.) Это особенно важно для уникальных (единичных) изделий авиационно-космической техники.

Одним из показателей надежности является вероятность безотказной работы (ВБР) - вероятность выполнять требуемую функцию при данных условиях в интервале времени. С учетом изложенного этот показатель будем понимать в более широкой трактовке как вероятность работоспособного состояния (ВРС), т.е. состояния, способного выполнять требуемую функцию при заданных условиях в интервале времени. Эта трактовка допускает возможность учитывать выполнение требуемой функции и в состоянии частичных неисправностей, сбоев.

Существующий способ обеспечения, повышения надежности, в том числе отказоустойчивости изделий включает определение интенсивности отказов, вероятности безотказной работы, устранение неисправностей, выбор и применение конструктивных, схемных решений изделия и его составных частей (СЧ), повышающих их надежность.

Комплекс взаимоувязанных требований и мероприятий, направленных на выполнение заданных в документации на изделие требований по надежности на соответствующей стадии жизненного цикла, представлен в ГОСТ (ГОСТ 27.410.87 - «Методы контроля показателя надежности и плана контрольных испытаний» и др.) и дан в справочнике Ю.К.Беляев, В.А.Богатырев и др. «Надежность технических систем», М., Радио и связь, 1985 г.

Указанный способ обладает существенным недостатком, а именно эволюционным характером совершенствования изделия (выбором и применением конструкторских и схемных решений), определяемым естественными причинами, особенно в ракетно-космической технике (РКТ), такими как уникальность (сложность) изделия, малая серия или единичные экземпляры, продолжительность создания (отработки) и их высокая стоимость. Все это ограничивает возможности принятия решений по использованию ряда мероприятий, направленных на совершенствование изделий, в том числе и инновационных.

Известен способ повышения надежности, отказоустойчивости, выбранный в качестве прототипа и включающий структурные и физические методы расчета (определение) количественных показателей надежности (безотказности, долговечности, отказоустойчивости) и выбор технических решений по совершенствованию изделий и составных частей, обеспечивающих оптимальное значение показателей надежности. Основные положения этого способа изложены в монографии: В.Ф.Грибанов, А.И.Рембеза и др. «Методы отработки ракетно-космических комплексов», М., Машиностроение, 1995 г. Однако этот способ является трудоемким, в особенности для сложных изделий, и, кроме того, сам выбор статистических распределений отказов не имеет обоснования. Это приводит к использованию различных распределений на отдельных этапах жизненного цикла изделия и его составных частей и значительно усложняет поиск решений по повышению надежности, отказоустойчивости. Кроме того, определение (уточнение) интенсивности отказов на этапе экспериментальной отработки практически не представляется возможным из-за ограниченности времени для изделий с длительным временем функционирования и их количества, необходимого для подтверждения надежности. Поэтому на этом этапе проводят испытания, в основном, на функционирование в заданных условиях, что снижает достоверность оценок показателей надежности, получаемых на этапе эскизного проектирования. При этом нормирование ВБР изделия и его СЧ в начале интервала времени в указанном способе ограничено условием: изделие находится в работоспособном стоянии, т.е. ВБР равна единице. Указанные недостатки снижают возможности и обоснованность принимаемых технических решений в обеспечении требуемого уровня показателей надежности.

Предлагаемый способ устраняет недостатки способа прототипа и направлен на повышение отказоустойчивости изделий и его составных частей (СЧ).

Сущность предлагаемого способа заключается в следующем. Способ повышения отказоустойчивости изделий и его составных частей заключается в определении интенсивности отказов (λ), вероятности работоспособного состояния (Р), ресурса, устранении неисправностей, оптимальном выборе и применении конструктивных и схемных решений изделия и его составных частей, отличающийся тем, что дополнительно определяют значение выходного параметра требуемой функции изделия и его составных частей (W_O) и диапазон их изменения (ΔW) и устанавливают: взаимосвязь между указанными параметрами и вероятностью работоспособного состояния (ВРС) согласно выражения

Р=exp(-ΔW/W_O)·F(λ·t),

где F(λ·t)≤1 - временной функционал, t - время функционирования изделия и его составных частей, и связь параметра требуемой функции от схемных, конструктивных параметров изделия и его составных частей с учетом структурных схем надежности изделия и его составных частей при действии внутренних и/или внешних факторов; затем варьируют схемные, конструктивные параметры изделия и его СЧ, осуществляют выбор варианта параметров в заданном диапазоне действующих факторов, обеспечивающих вероятность работоспособного состояния в заданном интервале времени не ниже заданной, при этом временной функционал ВРС определяют по выражению

F(λ·t)=1-ехр-(λ₁·t)ⁿ при 0≤t≤T_P и/или

F(λ·t)=ехр-[λ₂·(t-T_P)ⁿ при t≥T_P,

где показатель степени функционала лежит в диапазоне 1≤n≤3, T_P - длительность создания или отработки изделия, а интенсивности отказов удовлетворяют условию λ₁≥λ₂, и осуществляют отработку изделия и его составных частей моделированием уровня и режимов воздействующих внутренних и/или внешних факторов согласно критерия подобия по соотношению ΔW/W_O·(λ·t)ⁿ=Const.

Дополнительно определяют скорость (v) и ускорение (а) изменения выходного параметра требуемой функции изделия и его составных частей во времени расчетным или расчетно-экспериментальным методом при действии внутренних и/или внешних факторов и определяют в заданном интервале времени интенсивность отказов по выражению

λ=α·a/2v,

где α≤2 - нормированный множитель; затем изменяют уровни внутренних и/или внешних воздействующих факторов в заданном интервале значений при различных схемных и конструктивных параметрах изделия и определяют оптимальное значение λ, и/или вероятность работоспособного состояния, обеспечивающие срок активного функционирования изделия и его СЧ не ниже заданного; при этом нормированное значение интенсивности отказов изделия и его СЧ определяют по интенсивности отказов аналогов изделия и его СЧ, скорости и ускорению изменения требуемой функции по известному времени их наработки или испытуемого изделия и его СЧ при экспериментальной отработке в течение времени, достаточного для определения скорости и ускорения изменения требуемой функции в заданном интервале времени.

Прогнозирование и/или определение срока активного функционирования (T_C) осуществляют по его приращению в течение времени создания или отработки (t) изделия по выражению

T_C=T_CO+α_O·(λt)^n-1,

где T_CO - начальное значение срока активного функционирования,

α_O≤1 - коэффициент пропорциональности, n≠1 - показатель степени и

T_C=T_CO+α₁/ln(λt) при n=1 и α₁≤1.

В обоснование способа рассмотрим одно из изделий радиоэлектронной аппаратуры космического аппарата (КА) навигационных и связных систем - транзисторные усилители мощности (ТУМ), целевым назначение которых является усиление СВЧ излучения, формируемого его источником. Основной требуемой функцией ТУМ является мощность излучения (W) на выходе каждого каскада усилителя в заданном диапазоне его спектра. В конструкторской документации задается мощность излучения каждого каскада усилителя в некотором фиксированном диапазоне значений, возможный разброс которых может быть обусловлен различными причинами: уширением спектра излучения, уровнем стабилизации источников электропитания, перепадом температур и др. Поэтому получение фиксированного значения мощности (W_O) возможно с определенной вероятностью. В настоящее время нет метода формирования такой функции распределения состояний сложных технических систем. Для получения функции распределения состояний системы воспользуемся методом аналогий и классическим распределением статистической физики - распределением Больцмана в потенциальном поле (Л.Д.Ландау, Е.М.Лифшиц «Статистическая физика». Изд. «Наука», М., 1964 г. С.135).

Рассмотрим качественно распределение энергии в усилителе. Эту энергию (Е), согласно закону сохранения энергии, можно разделить на составляющие части: энергию СВЧ излучения, джоулев нагрев элементов усилителя, тепловую энергию излучателя (холодильник). Из них выделим дополнительную часть ΔЕ=Δ(W·Т), где W - мощность излучения, Т - время, назовем ее данном случае энергией связи (потенциальной энергией) - та часть энергии, которая может перераспределяться между «основной» полезной частью (E_O=W_O·T_O) и другими составляющими. Величина этой составляющей по сути является энергетическим потенциалом качества изделия и может приближенно определяться отклонением (допуском) от основного значения параметра усилителя, который может быть определен с некоторой точностью как теоретически, так и экспериментально. Предложенное разделение энергии достаточно обосновано, т.к. все известные составляющие могу быть определены известными способами.

Вероятность работоспособного состояния (функционирования) с учетом введенной потенциальной энергии может быть оценена по распределению, аналогичному распределению Больцмана в потенциальном поле в виде:

где:

С - константа, t≤T_C - текущее время, T_C - срок активного существования изделия, λ=1/ T_C - интенсивность отказов. Константа С определяется нормировкой при условии: Р=1 при Δ W=0 и t=0, тогда С=1. Выражение (1) представим в виде раздельных сомножителей: «потенциального» и временного

При ΔW=0 частным решение (2) является известное распределение Пуассона для вероятности безотказной работы. При T_C>>t имеем «потенциальное» распределение вероятности работоспособного состояния (функционирования) изделия, определяемое в основном начальным состоянием изделия

При ΔW/W_O<<1 и разложении экспоненты в ряд из выражения (3) найдем

Для заданного интервала ΔW, определяемого допуском значений ΔW_O, вероятность работоспособного состояния (ВРС) приближенно можно определить по выражению

а вероятность «отказа» по соотношению

Отсюда видно, что границей изменения состояния системы является величина вероятности отказа, определяемая равенством (7)

Это граничное значение по определению является критерием отказа. Оно может иметь различные уровни в зависимости от предполагаемых типов отказов (постепенный, внезапный, ресурсный и др.) Наибольший уровень может быть достигнут в предельном состоянии, например при ресурсном отказе. Типичные значения величины ΔW/W_O находятся на уровне ~5·10^-2, т.е. ВРС при T_C>>t находится на уровне 0,95, что заметно снижает ВРС при длительном функционировании, в особенности, для сложных изделий, состоящих из нескольких составных частей.

В обобщенном виде выражение (2) можно записать в виде

где временной функционал F(λt)≤1 с учетом характерных вариантов распределения можно представить зависимостью

где показатель степени принимает значения, лежащие в диапазоне 3≥n≥1.

Вероятностный подход к «потенциальному» изменению требуемых функций усилителя позволяет использовать известные методы для оценки ВРС сложных структур с использованием структурных схем надежности в соответствии с ГОСТ Р 51901.14-2007 «Структурные схемы надежности и Булевы методы». Тогда согласно структурной и принципиальной электрической схемам типичного трехкаскадного усилителя с 3-мя источниками электропитания, источником излучения, управляемым аттенюатором и холодильником (излучателем) ВРС такого усилителя с последовательно соединенными элементами определяется произведением вероятностей составных частей (P_i) по выражению

где P_i вычисляется согласно выражений (3, 4). В предположении равновероятности работоспособного состояния составных частей и малых уровней показателя отказов найдем

где m - число элементов в структуре. При этом экспонента (3) и степенная функция(11) разложены в ряд по малому параметру. Из выражения (11) найдем, что вероятность отказа ТУМ определяется суммой отказов составных частей, т.е. по выражению Q_i=m(ΔW/W_O)_i.

Так, при значении Q≈5·10^-2 и m=9 найдем вероятность отказа каждого элемента, равную Q_i≈4,5·10^-3, а вероятность работоспособного состояния отдельного элемента, равную P_i=0,996. Эти оценки показывают, что даже без учета временного функционала к составным частям усилителя должны предъявляться высокие требования к их качеству с учетом особенностей функционирования каждого элемента структуры, и требуют применения конструктивных, схемных решений по обеспечению таких требований и необходимого уровня вероятности работоспособного состояния. Поэтому определение, нормирование ВРС составных частей и всего изделия является важным элементом при решении задачи обеспечения заданного в конструкторской документации уровня вероятности работоспособного состояния.

Важным параметром соотношений (8, 9) является интенсивность отказов, трудность определения которой связана с необходимостью проведения длительных испытаний и использования, по крайней мере, нескольких образцов. Учитывая нелинейный характер изменения требуемой функции изделия и его составных частей, предшествующий их отказу, в предлагаемом способе интенсивность отказов определяют по выражению

где v, a - скорость и ускорение изменения требуемой функции в заданном интервале времени, α - нормированный множитель.

Таким образом, технические результаты заявленного способа заключаются в следующем. Параметрическая зависимость (12) дает возможность определить интенсивность отказов λ за существенно меньший период времени, уточнить на последующих этапах испытаний и, кроме того, определить ее расчетным путем при изменении требуемой функции от воздействия внутренних (электрических, тепловых и др.) и внешних факторов (ионизирующих излучений, электризация и др.), а также от параметров схемных и конструктивных решений изделия и его составных частей. При этом нормирование интенсивности отказов и ВРС можно определить по интенсивности отказов аналогов изделия и его СЧ, скорости, ускорению изменения требуемой функции по известному времени их наработки или испытуемого изделия и его составных частей при экспериментальной отработке в течение времени, достаточного для определения скорости и ускорения изменения требуемой функции в заданном интервале времени, а вероятность работоспособного состояния определяют в диапазоне значений 1>Р≥1/3. Нижнее значение ВРС по существу определяет предельное состояние изделия.

Для иллюстрации реализации способа рассмотрим характерные случаи. В работе И.Лисова «Сводная таблица космических запусков в 2006 г.» («Новости космонавтики» №3(290), т.17, 2007, С.9-11) дана сводка успешных и неуспешных запусков космических аппаратов (КА) и ракет-носителей (РН) различных стран, включая российские, за период 1998-2006 гг. При среднем значении ежегодно запускаемых за этот период КА N_KA=118 среднее значение относительной доли отказов составило ΔN_KA/N_KA=0,06±0,015. В этом диапазоне значений она находится и в начальном периоде функционирования такой группировки. Приняв в качестве требуемой функции - количество КА функционирующей группировки, найдем, что относительная доля отказов определяет в общем виде вероятность работоспособного состояния (ВРС) (Р) в соответствии с выражениями (1, 4). По этим соотношениям ВРС лежит в диапазоне 0,955≥P≥0,925. При этом скорость и ускорение изменения состава группировки оценивается величинами v=0,06 1/год, а=0,015/2=7,5·10^-3 1/г.² (при минимальном времени 2 года, необходимом для определения, в данном случае, ускорения). Тогда в соответствии с выражением (12) интенсивность отказов равна λ=0,063 1/год при α=1, а вероятность работоспособного состояния на интервале времени в 1 год равна Р=0,88 (с учетом вероятности начального состояния). С увеличением времени функционирования ВРС уменьшается в основном согласно временному функционалу (9). Так, приняв статистику (функционал F) с n=1 и время функционирования T_C=6 лет (для отечественных КА), найдем приближенное значение ВРС в конце этого срока Р≈0,6. Приняв статистику (функционал F) с n=2 и λ=0,063 1/год найдем ВРС, равную Р≈0,996 при T_C=1 год (без учета поправки ВРС начального состояния), а при T_C=6 лет ВРС равна Р=0,98, а с учетом поправки начального состояния она равна Р=0,92, что близко вышеприведенному значению

Таким образом, предложенный способ дает возможность оценить ВРС как на начальном этапе функционирования, так и в течение текущего и длительного времени и прогнозировать предельное состояние изделия, определяемое его ресурсом. При этом оценки ВРС удается сделать за короткое время в процессе эксплуатации на уровне всего изделия.

Аналогичные оценки можно сделать и на уровне отдельного изделия (КА) или его составной части. Для примера рассмотрим требуемую функцию изделия - обнаружительную способность (D_λ) фотоприемников (ФП) на основе InSb инфракрасной аппаратуры КА дистанционного зондирования Земли (И.А.Белкин, A.M.Пирогова, Г.П.Рябоконь, И.Н.Сафронов. «Методика расчета влияния ионизирующих излучений на обнаружительную способность ФП ИК - аппаратуры КА ДЗЗ», «Космонавтика и ракетостроение» №2(59) ЦНИИмаш, 2010, С.191-194). В соответствии с проведенными в указанной работе расчетами, зависимость обнаружительной способности при фиксированных физических и технических параметрах ФП можно представить функционалом в виде

где D_λO, см·Гц^1/2·Вт^-1 - начальное значение обнаружительной способности (при D=10² рад), D, рад - интегральная доза ионизирующего излучения космического пространства (КП), к≈1,6·10^-6 1/рад - коэффициент пропорциональности.

Учитывая, что интегральная доза определяется временем действия, то выражение (13) согласно соотношению

приводится к виду

Поскольку интегральная доза зависит от условий функционирования (высоты орбиты, ее наклонения, солнечной активности, а также средств защиты), то значения k₁ будут зависеть от параметров, определяющих эти условия. Так, доза (от электронов и протонов) на орбите высотой Н≈10³ км с углом наклонения -30° в максимуме солнечной активности за защитой δ=0,1; 0,5 г/см² согласно работам («Модель космоса», т.1, НИИЯФ МГУ, М., 2007, С.301-305; О.Ф.Немец, Ю.В.Гофман «Справочник по ядерной физике», изд-во Наукова думка, Киев, 1975, С.79-81) составит D=5,8·10⁵рад/год и 10⁴рад/год соответственно. Тогда в соответствии с выражением (14) коэффициенты равны к₁≈1·1/год; 1,6·10^-2 1/год соответственно.

По найденному коэффициенту k₁ и зависимости (15) можно найти, как относительное изменение требуемой функции на интервале времени Δt≈t, так и ее скорость, ускорение. Так, модуль относительного изменения обнаружительной способности равен

а отношение ускорения к скорости равно k₁. Тогда в соответствии с выражением (12) интенсивность отказов оценивается величиной λ≈k₁ при коэффициенте а≤2.

Таким образом, по параметрическим зависимостям изменения требуемой функции от технических параметров изделия и его составных частей возможно определение необходимых величин для оценки показателей надежности таких как ВРС и ресурс. При этом соотношение (14) является посуществу критерием подобия, определяющего взаимосвязь технических параметров изделия с уровнем воздействующих факторов, интенсивностью отказов и временем действия при заданной статистике распределения отказов (при n=1).

Для определения функциональной зависимости срока активного существования (T_C) от текущего времени определим модуль относительного приращения ВРС по выражению (8) при его дифференцировании по времени. Получим соотношение

при n≠1 и

при n=1, после дифференцирования выражения (8) по n и Δn~n~1. Из этих соотношений выразим скорость изменения САС (T_C). Тогда САС можно представить выражениями

где α₀=n·λ·P·ΔT_C/ΔP~1; α₁=λ·ΔT_C~1, T_CO - начальное значение САС изделия, определяемое либо расчетным, либо расчетно-экспериментальным методом на заданном интервале времени. Коэффициенты также могут быть определены экспериментально по известному закону изменения ВРС (n), интенсивности отказов и вероятности работоспособного состояния, предшествующей отказу для различных классов изделий.

Из выражений (19, 20) видно, что при n<1 САС падает, а при n≥1 растет, причем при показателе, равном 2, наблюдается линейный рост, а при n=3 квадратичный рост во времени.

Таким образом, на основании экспериментальной зависимости возможно нормирование коэффициентов и интенсивности отказов и далее прогнозировать САС и ВРС. Однако приведенные оценки относятся к периоду отработки на завершающей стадии и этапе эксплуатации (функционирования) изделия. В действительности основная отработка происходит на этапе эскизного проектирования и наземной экспериментальной отработки изделия, и именно на этом этапе ставится задача достижения высокой вероятности работоспособного состояния P_O, которая в дальнейшем при эксплуатации может только уменьшаться. Тогда полагая, что основные закономерности изменения ВРС изделия на этом этапе (Р_Э) аналогичны закономерностям на этапе эксплуатации, можно записать

при времени, ограниченном периодом (T_P), разработки о≤t≤T_P. При такой зависимости ВРС на уровне Р_Э≥0,95 (при вероятности отказов Q_Э≤5·10^-2) может быть достигнута при (λT_P)ⁿ≥3. Тогда, положив n=2 и T_P=3года<<T_C, найдем интенсивность отказов на уровне λ≥0,58 1/год. При такой интенсивности отказов за этот период возможно проведение нескольких видов испытаний (до 5 видов). Тогда объем (количество) испытаний на каждом виде, для обеспечения заданного Р_Э, должен быть не ниже N>1/Q_Э~100 испытаний с той же интенсивностью λ~0,58, при которой вероятность отказов должна быть в 5 раз ниже. При определении интенсивности отказов на этом этапе от технических параметров изделия по соотношению (12) и уровня воздействующих факторов по соотношению аналогичному (14, 15) позволяет оценить и прогнозировать ВРС, САС при различных технических решениях и осуществлять выбор оптимальных решений на ранних стадиях разработки.

Технике - экономическая эффективность предложенного способа сводится к управляемости процесса создания, отработки и существенному сокращению времени создания и отработки изделия с оптимальными характеристиками и показателями надежности.

Способ повышения отказоустойчивости изделия и его составных частей (СЧ) заключается в определении интенсивности отказов, вероятности работоспособного состояния изделия и его ресурса, устранении неисправностей, выборе и применении конструктивных, схемных решений изделия и его составных частей. По первому варианту способа дополнительно определяют значение выходного параметра требуемой функции изделия и его СЧ, диапазон их изменения и устанавливают взаимосвязь между указанными параметрами и вероятностью работоспособного состояния, а также связь параметра требуемой функции от схемных, конструктивных параметров изделия и его составных частей с учетом структурных схем надежности изделия и его СЧ при действии воздействующих факторов, затем варьируют схемные, конструктивные параметры изделия и его СЧ, осуществляют выбор варианта параметров в заданном диапазоне действующих факторов, обеспечивающих вероятность работоспособного состояния изделия и его СЧ не ниже заданной. По второму варианту способа дополнительно определяют скорость и ускорение изменения выходного параметра требуемой функции изделия и его СЧ во времени и определяют в заданном интервале времени интенсивность отказов по выражению, затем изменяют уровни воздействующих факторов в заданном интервале их значений при различных схемных и конструктивных параметрах изделия и определяют оптимальное значение интенсивности отказов и/или вероятность работоспособного состояния, обеспечивающие срок функционирования изделия и его СЧ не ниже заданного. Повышается отказоустойчивость изделий и их СЧ. 2 н. и 4 з.п. ф-лы.

1. Способ повышения отказоустойчивости изделия и его составных частей (СЧ), заключающийся в определении интенсивности отказов (λ), вероятности работоспособного состояния изделия (Р) и его ресурса, устранении неисправностей, выборе и применении конструктивных, схемных решений изделия и его СЧ, отличающийся тем, что дополнительно определяют значение выходного параметра требуемой функции изделия и его СЧ (W_O), диапазон их изменения (ΔW) и устанавливают взаимосвязь между указанными параметрами и вероятностью работоспособного состояния (ВРС), согласно выражению P=exp(-ΔW/W_O)·F(λ·t), где F(λ·t)≤1 - временной функционал, t-время функционирования изделия и его составных частей, а также связь параметра требуемой функции от схемных, конструктивных параметров изделия и его СЧ с учетом структурных схем надежности изделия и его СЧ при действии внутренних и/или внешних факторов, затем варьируют схемные, конструктивные параметры изделия и его СЧ, осуществляют выбор варианта параметров в заданном диапазоне действующих факторов, обеспечивающих вероятность работоспособного состояния изделия и его СЧ в заданном интервале времени не ниже заданной.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что временной функционал ВРС определяют по выражению F(λ·t)=1-exp-(λ₁·t)ⁿ при 0≤t≤T_P и/или
F(λ·t)=exp-[λ₂·(t-T_P)ⁿ при t≥T_P,
где показатель степени функционала лежит в диапазоне 1≤n≤3, T_P - длительность создания или отработки изделия, а интенсивности отказов удовлетворяют условию λ₁≥λ₂.

3. Способ по п.1 или 2, отличающийся тем, что отработку изделия и его СЧ осуществляют моделированием уровня и режимов воздействующих внутренних и/или внешних факторов согласно критерия подобия по соотношению ΔW/W_O·(λ·t)ⁿ=Const.

4. Способ повышения отказоустойчивости изделия и его составных частей (СЧ), заключающийся в определении интенсивности отказов (λ), вероятности работоспособного состояния изделия (P) и его ресурса, устранении неисправностей, выборе и применении конструктивных, схемных решений изделия и его СЧ, отличающийся тем, что дополнительно определяют скорость (v) и ускорение (а) изменения выходного параметра требуемой функции изделия и его СЧ во времени расчетным или расчетно-экспериментальным методом при действии внутренних и/или внешних факторов и определяют в заданном интервале времени интенсивность отказов по выражению λ=α·a/2v,
где α≤2 - нормированный множитель, затем изменяют уровни внутренних и/или внешних воздействующих факторов в заданном интервале их значений при различных схемных и конструктивных параметрах изделия и определяют оптимальное значение λ, и/или вероятность работоспособного состояния, обеспечивающие срок активного функционирования изделия и его СЧ не ниже заданного.

5. Способ по п.4, отличающийся тем, что нормированное значение интенсивности отказов изделия и его СЧ определяют по интенсивности отказов аналогов изделия и его СЧ, скорости и ускорению изменения в них требуемой функции по известному времени их наработки или времени наработки испытуемого изделия и его СЧ при экспериментальной отработке в течение времени, достаточном для определения скорости и ускорения изменения требуемой функции в заданном интервале времени.

6. Способ по п.4 или 5, отличающийся тем, что определение срока активного функционирования (T_C) осуществляют по его приращению в течение времени создания или отработки (t) изделия по выражению T_C=T_CO+α_O·(λt)^n-1,
где T_CO - начальное значение срока активного функционирования, α_O≤1 - коэффициент пропорциональности, n≠1 - показатель степени и T_C=T_CO+α₁/ln(λt) при n=1 и α₁≤1.