CC BY
151
УДК 629.7.064.5:629.7.017
МОНИТОРИНГ ТЕКУЩЕГО УРОВНЯ ЭКСПЛУАТАЦИОННОЙ НАДЕЖНОСТИ АВИАЦИОННОГО ЭЛЕКТРООБОРУДОВАНИЯ
Е.Р. МАЙСКАЯ, А.В. ГОНЧАРОВ
Статья представлена доктором технических наук, профессором Кузнецовым С.В.
В статье рассматриваются вопросы по поддержанию летной годности воздушных судов и возможности построения централизованной системы сбора и обработки эксплуатационных данных для комплектующих изделий воздушных судов.
Ключевые слова: эксплуатационная надежность авиационной техники, поддержание летной годности.
Вопрос создания эффективной системы поддержания летной годности в нашей стране долгое время оставался нерешенным. Проблема усугублялась отсутствием нормативной базы и единого информационного пространства.
В 2010 году вступила в силу 101-я поправка Приложения 8 к Конвенции о международной гражданской авиации ИКАО, которая обязывает организацию, ответственную за типовую конструкцию или изготовление воздушного судна, внедрять приемлемую для государства систему управления безопасностью полетов.
Для реализации требований п.п. 5.3, 5.4, изложенных в главе 5 «Управление безопасностью полетов», с ноября 2013 года необходимо «проводить постоянный мониторинг и регулярную оценку уровня безопасности полетов, а также осуществление коррективных действий, необходимых для поддержания согласованного уровня безопасности полетов» [7].
На сегодняшний день существует множество систем по сбору эксплуатационной информации («Надежность», «ИКАР» и др.), а также предлагаются к внедрению различные системы интегрированной логистической поддержки (ИЛП), которые решают задачу оценки уровня эксплуатационной надежности авиационной техники (АТ) и обеспечения запасными частями, принадлежностями, инструментами (ЗИП) в рамках отдельного авиапредприятия.
Для создания действенной функционирующей системы управления безопасностью полетов (СУБП) необходимо на первом этапе создать единую централизованную систему сбора, обработки и анализа эксплуатационных данных о состоянии АТ. Это позволит решить задачи контроля уровня эксплуатационной надежности, сравнить с заявленными на этапе сертификации изделия показателями, своевременно разработать корректирующие действия [1; 2].
В статье рассматривается работа системы на примере агрегатов авиационного силового электрооборудования. Проведено исследование динамики изменения уровня надёжности систем и изделий авиационного силового электрооборудования за выбранный расчётный период и анализ влияния условий и методов эксплуатации ВС на техническое состояние комплектующих изделий (КИ) и объекта в целом.
Очевидно, что создание централизованной системы сбора и обработки эксплуатационных данных требует решения целого круга организационных задач. Эти задачи можно достаточно кратко сформулировать в виде трех подзадач:
- сбор эксплуатационных данных [3; 4];
- анализ статистических данных [5; 7; 9; 10];
- разработка мероприятий и корректирующих действий, решений по организации технического обслуживания и ремонта (ТО и Р) [6].
На примере агрегатов авиационного электрооборудования (АЭО) рассмотрим структуру и работу системы сбора и анализа данных (рис. 1).
Статистические данные от эксплуатантов ВС поступают в интегрированную систему сбора данных эксплуатации (ИССДЭ). Формируется БД-1. Эта первичная информация поступает в интегрированную систему обработки данных (ИСОД), которую получают разработчики комплектующих изделий, в частности по авиационному силовому электрооборудованию, и дополняют информацией о выявленных отказах и неисправностях при ремонте и диагностике. Таким образом формируется БД-2.
Эксплуатанты
ВС
МЧС
Государственные структуры (ГЦ БП ВТ, РОСАВИАЦИЯ и т.д.)
База данных
Интегрированная система сбора данных эксплуатации (ИССДЭ)
БД-1
Разработчик ВС
I
Изготовитель ВС
Интегрированная система обработки данных (ИСОД)
БД-2
Разработчик АЭО
Серийные заводы
Справочники по надежности электрорадиоизделий (ЭРИ)
Разработчики, изготовители покупных комплектующих изделий (ПКИ)
Рис. 1. Структурная схема системы управления надежностью авиационного электрооборудования: <----------------------исходные данные; = обработанные данные, обратная связь
Доступ к системе возможен в режиме on-line для всех пользователей через Интернет, зарегистрированных в системе. Таким образом, появилась возможность получения в единой базе данных информации об одном и том же событии (например, отказе) из разных источников, из эксплуатации, из организации по техническому обслуживанию и ремонту. Такой подход с дополнительной проверкой и сопоставлением исходной информации разработчиком и изготовителем ВС обеспечивает объективность и достоверность информации. Весьма важным аспектом является наличие обратной связи от эксплуатирующих организаций, получивших доступ к единому информационному пространству, к разработчикам авиационного оборудования.
Г осударственные органы по безопасности полетов (БП) имеют доступ к системе и могут контролировать выполнение разработчиком ВС, изготовителем ВС и эксплуатантом обязанностей по поддержанию летной годности типа ВС на этапах разработки, изготовления и эксплуатации.
Рассмотрим подробнее работу системы.
В табл. 1 представлена исходная информация, поступившая от эксплуатанта ВС в объеме карточки учета неисправностей (КУН).
Первичная информация (табл. 1) содержит данные о состоянии изделий авиационного оборудования, их наработках, сведения о ремонте, объемы технического обслуживания и восстановительных работ в эксплуатации, объемы внедрения мероприятий по повышению безопасности и эффективности эксплуатации. Кроме первичной информации эксплуатирующих организаций источником информации являются специальные исследования состояния АТ, выполняемые на месте обнаружения отказов и неисправностей (эксплуатация, ремонт), а также на предприятиях изготовителя, разработчика и в специальных исследовательских организациях. По результатам исследований составляются ведомости технических актов. В технических актах (рекламационных, актах по ремонту) содержится информация, представленная в табл. 2.
Таким образом, сопоставив табл. 1 и табл. 2, видно, что объем информации значительно возрастает за счет исходной информации от разработчиков комплектующих изделий (КИ) и авиаремонтных заводов.
Таблица 1 Таблица 2
Информация из КУН Информация из технических актов
№ п/п Атрибут
1 Номер КУН
2 Тип изделия
3 Наработка изделия с начала эксплуатации (СНЭ), ч
4 Наработка изделия после последнего ремонта (ППР), ч
5 Заводской номер изделия
6 Проявление неисправности
7 Дата отказа
8 Код подтверждения на земле
9 Код системы
10 Бортовой номер
11 Этап обнаружения
12 Способ устранения в лаборатории
13 Способ устранения на ВС
14 Последствия
15 Тип дефекта
16 Код системы, поставленный разработчиком ВС
17 Наработка ВС на момент отказа в летных часах (по данным разработчика ВС)
18 Наработка ВС на момент отказа в посадках
№ п/п Атрибут
1 Номер акта
2 Тип изделия
3 Наработка изделия СНЭ, ч
4 Наработка изделия Ш1Р, ч
5 Заводской номер изделия
6 Проявление неисправности
7 Дата выпуска акта
8 Результаты исследований
9 Отказ подтверждён / не подтверждён
10 Виновник
11 Тип объекта установки (тип ВС)
12 Наличие / отсутствие рекламации
На этапе первичной обработки используются программы обработки полетных данных, данных наземного контроля и обслуживания, подготовки данных для передачи в базу данных для вторичной обработки.
Получаемая информация подвергается срочному (отказы с опасными последствиями либо могущими привести к опасным последствиям) или периодическому (квартальному, полугодовому, годовому) анализу [3]. В анализе могут содержаться статистические оценки исследуемых характеристик, их динамика и сопоставление с нормативами, если таковые имеются, а также
определяется порядок мероприятий, направленных на устранение причин и последствий выявляемых недостатков, неисправностей и отказов.
На этапе вторичной обработки необходимо применение программ статистической обработки данных с оценкой текущего уровня надежности авиационного электрооборудования, разработка на их основе рекомендаций для разработчиков АТ, мероприятий по повышению надежности, корректирующим действиям.
Для решения задачи обработки и анализа статистических данных авторами была создана программа в среде Microsoft Access, которая позволяет решить следующие задачи:
- определение фактического уровня реализованных эксплуатационных характеристик АТ;
- оценка эффективности различных методов эксплуатации АТ и разработка путей их совершенствования;
- экспериментальная проверка обоснованности допущений, принятых при моделировании и аналитических расчетах эксплуатационных характеристик;
- разработка и корректировка нормативов эксплуатационных характеристик;
- обоснование ресурсов и сроков службы;
- обоснование норм запасных изделий и материалов, нормативов трудовых затрат и расчет экономической эффективности технической эксплуатации;
- исследование особенностей эксплуатации конкретных систем и разработка аппарата прогноза, в том числе на возможные характеристики нового поколения систем подобного типа;
- построение оптимальных стратегий ТО в процессе технической эксплуатации (ТЭ).
В соответствии с поставленными задачами в программе возможно формирование следующих видов отчетов и гистограмм по надежности, например: по типу изделия; по типу ВС; по дате отказа; по номеру борта ВС; по номеру блока и т.д.
Для исследования динамики изменения текущего уровня надежности необходимо определить номенклатуру показателей надежности.
При анализе данных должны быть учтены новые тенденции по гармонизации документов, используемых российскими и зарубежными разработчиками, согласно которым уровень надежности оценивается следующими показателями:
- средней наработкой на неплановый съем (Mean time between unit replacement (MTBUR));
- средней наработкой на подтвержденный отказ (Mean time between failures (MTBF)).
Обычно значения наработки на съем и отказ значительно отличаются. Можно сделать вывод о неоправданном съеме исправного изделия, что отрицательно влияет на эффективность использования ВС, неоправданные трудозатраты и низкая экономическая эффективность или же исходная информация была не достоверна. Также можно оценить, достигнута ли заданная наработка на отказ или съем в соответствии с требованиями ТУ. Данные о количестве съемов, количестве отказавших блоков могут использоваться для дальнейшего анализа и расчетов эксплуатационной надежности изделий.
Таким образом, требуются меры по достижению более высокого уровня достоверности, получаемой из КУН информации. Для управления уровнем надежности необходимо отслеживать динамику изменения показателей надежности в процессе эксплуатации [11].
На рис. 3 приняты обозначения: То по КУН - наработка на отказ по данным КУН; То Р -наработка на отказ по данным ремонтного завода КИ; Тс по КУН - наработка на съем по данным КУН; Тс по Р - наработка на съем по данным ремонтного завода КИ; по ТУ - наработка на отказ, заданная в технических условиях на изделие.
Рис. 3. Динамика изменения наработки на отказ и съем для блока регулирования, защиты и управления самолета Ил-96
По гистограмме на рис. 3 можно провести сравнительный анализ наработок на съем и на отказ по результатам данных из КУН и ведомостей технических актов. Данная гистограмма позволяет сделать выводы о том, что полученные показатели безотказности, наработка на отказ и наработка на съем значительно отличаются друг от друга, следовательно, можно предположить, что зачастую КИ снимаются с ВС исправными из-за недостаточной глубины диагностирования неисправности. Крайний правый столбец в каждом году показывает заданный уровень наработки на отказ по ТЗ для комплектующего изделия, в данном случае блока регулирования, защиты и управления (БРЗУ115ВО2с). Предыдущие, с первого по четвертый столбцы, показывают наработки на отказ по данным КУН и ведомостям технических актов разработчика КИ и наработки на съем по данным КУН и ведомостям технических актов разработчика КИ соответственно. Как видно из гистограммы по данному КИ, заданные в технических условиях требования по надежности выполняются.
Для принятия решений по организации ТО и Р и корректирующих мероприятий возможно проведение анализа результатов обработки статистики в зависимости от типа объекта установки, климатических условий и т.д. Сравнительная гистограмма представлена на рис. 4.
Тип ВС
Рис. 4. Сравнительный анализ наработки БРЗУ115ВО2с по типам объекта установки
На рис. 4 приняты обозначения: То КУН - наработка на отказ по данным КУН; То Р - наработка на отказ по данным ремонтного завода КИ; Тс КУН - наработка на съем по данным КУН; Тс Р - наработка на съем по данным ремонтного завода КИ.
Из гистограммы (рис. 4) видно, что аналогичные показатели надежности отличаются почти в два раза в зависимости от типа объекта установки (Ил-96 или Ту-204). Это позволяет сделать вывод, что различные условия эксплуатации оборудования Ту-204 или стратегия ТО и Р влияют на результат.
Для создания современной базы данных о надежности электрорадиоизделий (ЭРИ) необходимо получать более полную информацию по результатам ремонта (исследования причин отказов) комплектующих изделий. Предлагается ввести электронную карточку учета неисправностей с обязательными для заполнения полями, что позволит уменьшить поступление в систему некорректных и неполных данных, а также уменьшит затраты времени на введение данных вследствие удобного интерфейса с выпадающими полями (рис. 5).
Выводы
На сегодняшний день система ИССДЭ в течение 10 лет функционирует для парка ВС типа Ил-96, Ил-76, Ан-124 и др. Предлагается распространить действие системы для всех ныне эксплуатирующихся ВС российского производства.
Применение систем ИССДЭ и ИСОД позволит решить поставленные задачи по определению фактического уровня реализованных характеристик изделий, обоснованию ресурсов и сроков службы, построению оптимальных стратегий ТО в процессе технической эксплуатации, получения обоснованного материально-технического обеспечения.
В дальнейшем возможно использование БД систем ИССДЭ и ИСОД для решения ряда актуальных задач: количественной оценки различных показателей надежности АЭО при неравных условиях эксплуатации, существенно влияющих на изменение технического состояния изделия, разработки Minimum Equipment List (MEL) и руководства по технической эксплуатации (РТЭ) для авиакомпаний, обоснование требований по Extended-range Twin-engine Operational Performance Standards (ETOPS) [8] и т.д.
Внедрение этой системы должно предоставить возможность управления надежностью авиационного электрооборудования, повысить уровень надежности комплектующих изделий и соответственно дать положительную динамику развитию отечественной АТ.
ЛИТЕРАТУРА
1. ГОСТ 27.002-89. Надежность в технике. Основные понятия. Термины и определения.
2. ГОСТ 27.003-90. Надежность в технике. Состав и общие правила задания требований по надежности.
3. Порядок представления в Авиарегистр МАК информации об инцидентах, авиационных происшествиях и отклонениях в производстве, а также об отказах, неисправностях, повреждениях авиационной техники: Директивное письмо МАК №3 от 12.04.2004.
4. ОСТ 1 00146-74. Надежность изделий авиационной техники. Система сбора и обработки информации. Порядок учета. Показатели. Виды обработки. Состав функциональных групп.
5. ОСТ 1 00497-97. Оценка показателей надежности изделий авиационной техники.
6. ОСТ 54 30044-85. Система технического обслуживания и ремонта авиационной техники. Основные положения.
7. Поправка № 101 Приложение 8 к Конвенции о международной гражданской авиации.
8. Приложение 6 к Конвенции о международной гражданской авиации. Эксплуатация воздушных судов. - Ч. I. Международный коммерческий воздушный транспорт. Самолеты.
9. О мерах по совершенствованию системы контроля за сохранением летной годности ВС на основе данных об отказах, неисправностях авиатехники и нарушениях правил ее эксплуатации: Приказ ФАС России № 134 от 26.06.1997.
10. Шор Я.Б. Статистические методы анализа и контроля качества и надежности. - М.: Сов. радио, 1962.
11. Карасев В.Я., Майоров A.B., Рябинин Л.В. Научные и организационные проблемы внедрения эксплуатации изделий авиационной техники по состоянию // Научный Вестник МГТУ ГА. - 2003. - № 71. - С. 5-11.
MONITORING OF THE CURRENT LEVEL OF OPERATIONAL RELIABILITY OF AIRCRAFT ELECTRICAL SYSTEMS
Mayskaya E.R., Goncharov A.V.
The questions on the aircraft airworthiness continuation and a centralized system for collecting and processing operating data of the aircraft electrical systems development possibility are considered.
Key words: operational reliability of aviation technics, maintenance of the flight validity.
Сведения об авторах
Майская Елизавета Романовна, окончила МГТУ ГА (2003), кандидат технических наук, ведущий научный сотрудник ФГУП НИИСУ, автор 3 научных работ, область научных интересов - качество и надежность авиационной техники.
Гончаров Андрей Васильевич, 1984 г.р., окончил МГТУ ГА (2009), аспирант МГТУ ГА, автор 5 научных работ, область научных интересов - надежность систем авиационного оборудования.
