冗余设计什么意思

2023年3月7日15:02:35首页13阅读模式

什么呢?安全性?这就引出了咱们这期的主题,冗余设计。首先你怎么理解安全这个概念?你是不是觉得一架飞机浑身上下什么都不坏才叫安全?此言差矣,一架飞机它几百万个零部件,想让它一个都不坏不现实,但是我要求你什么呢?你换一个零件不能导致我飞机坠毁啊。这就好比人啊,你不能要求他一辈子不生病,生小病很正常,像等等感冒长个痔疮,比如你有个好朋友感冒了,你不会说着急去见他最后一面,告诉他想吃点啥就吃点啥,然后随2000块钱份子钱。

冗余设计什么意思

但是如果某个零件很重要,一旦坏了就会导致飞机坠毁,咋办呢?那你要保证这个零件它很皮实,很不容易坏,坏掉的概率不能超过十的负九次方,也就是飞10亿个小时它都不能坏,你要是对这个10亿小时没概念,你掐手指算一下,你活到100岁才活了多少小时,我算不到90。人生短暂啊,可是你说了,我有个很重要的理念,飞机离了它就是不行,但是呢,我又没法把它做到用11小时都不坏,只能保证10万小时,也就是它坏掉的概率啊,是十的负五次方,那咋办呢?飞机上有很多这种零部件以及系统,这就用到我刚才说的概念了,冗于设计,装一个你没法保证飞机的安全性,装两个不就行了吗?这两个零件互为备份,只有两个同时坏掉了,所以一才会掉下来。

你用简单的概率知识算一下,这两个零件同时坏掉的概率是多少?很简单,两个十的负五次方相乘,也就是十的负十次方,这不就达到要求了吗?比要求的负九次方还要小,是不是很有道理?回来看咱们的发动机,之前我也说过,双发飞机坏一个发动机根本不算个事儿,飞机性能上足够用,应对单发失效也是飞行员的祖传手艺了。现在大海照比涡产发动机的推力啊,已经足够大,像737320以及咱们的919这种体量的飞机啊,装上一台推力完全够用。

但是你之所以没见过装一个发动机的客计,主要原因就是因为冗余设计,两个发动机互为备份,保证飞机的安全性达标。同样的设计很多,除了发动机,典型的还有飞机的液压系统,直接装了三套,飞机空调也是装两套,甚至客机的飞行员它也是一种冗余设计,你根本看不到哪家客机只有一个飞行员,至少有两个。至于两个互为备份的零件怎么用,一种是两个同时工作,就像发动机不是一个转,另一个熄火吊着,另外还有飞机空调液压系统,都是几套在同时工作,有多少用多少,主要原因是这些系统或者零件太重要,其中一套坏了,再启用另一套,时间上可能来不及。再举发动机的例子,其中一个坏了,你在天上再着急忙慌的启动另一个很麻烦很麻烦,三两分钟压根本搞不定,可能另一台发动机你还没启动起来呢,飞机噼里啪啦就已经落地了。

飞机发动机的除了这一类,还有一种就是两个备份,不会同时工作,而是交替工作,比如飞这一趟就用左边的零件,飞下一趟就用右边的,保证两个零件啊都能经常工作,别放坏了,又保证薅羊毛不止抓一只,薅要雨露均沾。这一类的例子就像一些给电子设备散热的风扇,飞机里面有些电子设备,它发热功率很大,需要用风扇给它扇风降温,就像你的电脑CPU那样,电子设备降温你要说不重要吧,它也重要,不然烧坏了咋办?但是你要说很重要吧,也不见得风扇停个两三分钟也没事儿,更何况它也根本停不了那么久,风扇嘛,启动很快的,其中一个快啊,另一个易通电只能就转起来了。最后补充一下,就是冗余设计的缺点,加一个零件肯定要多花钱。

而且让飞机更重,另外还有一点就是会降低可靠性,啥意思呢?比如你一个发动机,它坏掉的可能性是十的负六次方,但是为了保证安全性,你不得不装俩,也就是弄个冗余,这么一算,这两个发动机至少换一个的可能性是不是就约等于二乘十的负六次方翻倍了,也就是它的可靠性反而下降了,或任何一个你都得修吧,一修就得花钱。所以某种意义上来说,安全性和可靠性它是一种矛盾,或者说越复杂的系统它越安全,但是也越不可靠。冗余设计很重要,但是也费钱,能不用就不用,都是被逼的。如果以后发动机能做到飞行11个小时都不快,你肯定能见到装一个发动机的大飞机。好飞机的冗余设计给大家讲个皮毛,了解了这些,是不是对飞机安全更有信心呢?

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