CC BY
146
НАУЧНЫЙ ВЕСТНИК МГТУ ГА серия Аэромеханика и прочность, поддержание летной годности ВС
УДК 629.7.017.1
АНАЛИЗ ТЕХНИЧЕСКОГО СОСТОЯНИЯ ПАРКА САМОЛЕТОВ ТУ-154Б (М) И РАЗРАБОТКА ПРЕДЛОЖЕНИЙ ПО ПОВЫШЕНИЮ ЭФФЕКТИВНОСТИ ИХ ЭКСПЛУАТАЦИИ
С.В БУТУШИН, С.В. ДИОГЕНОВ, А.В. СЕМИН
Статья представлена доктором технических наук, профессором Шапкиным В.С.
На основе совокупности сведений об интенсивности наработки парка самолетов Ту-154, действующих ресурсов и сроков службы, индивидуальном техническом состоянии воздушных судов парка, разработаны предложения по повышению эффективности их эксплуатации.
В соответствии с документом ИКАО Doc 9760-AN/967 (Руководство по летной годности, 2001) поддержание летной годности предполагает осуществление комплекса мероприятий, которые гарантируют, что в любой момент времени воздушное судно соответствует действующим требованиям к летной годности и его техническое состояние обеспечивает безопасную эксплуатацию.
В рамках разработанной НЦ ПЛГ ВС ГосНИИ ГА системы мониторинга летной годности гражданских воздушных судов России ниже представлены некоторые результаты анализа и обобщения сведений о наработке парка самолетов Ту-154Б и Ту-154М, условиям их эксплуатации, неисправностям и дефектам элементов конструкции планера и его систем.
Состав парка самолетов типа Ту-154
По состоянию на 01.07.2005 г. общая численность парка ВС типа Ту-154 составляет 360 экземпляров (в том числе 157 самолетов Ту-154Б и 203 самолета Ту-154М), которые эксплуатируются в 14 региональных управлениях России, странах СНГ и в 4-х странах дальнего зарубежья.
Наработка парка самолетов типа Ту-154
Начиная с 2000 г., наработка парка самолетов Ту-154Б и Ту-154М имеет ярко выраженную тенденцию к увеличению (рис. 1 и 2), что можно объяснить потребностью рынка авиаперевозок.
Среднегодовой налет парка за последний год (01.07.2004 - 01.07.2005):
в летных часах в посадках час/пос
Ту-154Б 952 447 2,13
Ту-154М 1712 670 2,55
В последние четыре года стабилизировалось (с тенденцией к уменьшению) число нелетающих самолетов (по разным причинам): для самолетов Ту-154М на уровне »5 % и для самолетов Ту-154Б на уровне »36% парка.
По состоянию на 01.01.2005 96% самолетов Ту-154Б, эксплуатируемых в России, превысили календарный срок службы 20 лет и 49% самолетов Ту-154М имеют срок службы свыше 15 лет (рис. 3).
Годовой налет парка Ту-154
Ту-154М - летные часы ТУ-154Б - летные часы Ту-154М - полеты ТУ-154Б - полеты
о 3 аа а т а н
л
н
е
в
о
р
>.
350000 300000 250000 200000 150000 100000 50000 0
1996 1997 1998 1999 2000 2001 2002 2003 2004 2005
Календарное время, годы
122880
8153 ""
_ 82096
88670
"ЗЗвЗГ 38267
Рис. 1
Оценка летающего и простаивающего парка Ту-154
Ту-154М - летали Ту-154Б - летали Ту-154М - стояли Ту-154Б - стояли
Календарное время, годы
Рис. 2
ш
о.
а
I
о
т
о
5
70
60
50
40
30
20
10
0
Календарный срок службы СНЭ
□ Ту-154Б 59 [Г| Ту-154М
9 10 лд
0-2 2-4 4-6 6-8 8-10 10- 12- 14- 16- 18- 19- 20- 21- 22- 23- 24- 25- 26- 27- 28- 29- 3012 14 16 18 20 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31
Календарные годы СНЭ
15
11
7
4
4
3
2
01 0
10
Рис. 3
Наработка с начала эксплуатации (СНЭ) и срок службы (на 01.01.2005 г.) воздушных судов парка имеет значения:
по летным часам по полетам календарный срок службы
Ту-154Б 2224 - 47000 1613 - 19000 19 - 30,6
Ту-154М 295 - 34400 215 - 16174 1,3 - 20,9
Расширение индивидуальных границ допустимой наработки в эксплуатации осуществляется в пределах значений, установленных "рамочными" решениями. В табл. 1 приведены действующие значения ресурсов и сроков службы по состоянию на 01.07.2005, установленные бюллетенями промышленности и «рамочными» решениями.
Таблица 1
Действующие ресурсы и сроки службы самолетов Ту-154 (Б и М)
Тип ВС Ту-154 Б Ту-154 М
Ресурсы Нормативный документ Нормативный документ
Действующие ресурсы и календарный срок службы парка (по бюллетеням промышленности) Назначенные ресурсы и срок службы
летные часы 37500 Бюллетень №154-985БЭ 30000 Бюллетень №154-985БЭ
полеты 16000 15
срок службы 21 20
Ресурсы и срок службы до первого ремонта
летные часы Все самолеты прошли КР-1 Бюллетень №154-985БЭ 10000 Бюллетень №154-985БЭ
полеты 4150
срок службы 6
Межремонтные ресурсы и срок службы
летные часы 10000 Бюллетень №154-985БЭ 10000 Бюллетень №154-985БЭ
полеты 4150 4150
срок службы 6 6
Максимальные ресурсы и сроки службы при индивидуальном продлении (по "рамочному решению”) Назначенные ресурсы и срок службы
летные часы 50000 Решение Ространснадзора №5.9-188ГА от 30.05.05 50000 Решение Ространснадзора №5.9-146ГА от 21.04.05
полеты 20000 20000
срок службы 30 30
Межремонтные ресурсы и срок службы
летные часы 18000 Решение Ространснадзора №5.9-188ГА от 30.05.05 18000 Решение Ространснадзора №5.9-146ГА от 21.04.05
полеты 7500 8000
срок службы 15 15
Условия эксплуатации парка самолетов Ту-154
К основным параметрам, определяющим условия эксплуатации, относятся следующие характеристики самолета: масса самолета на взлете и посадке, масса топлива на взлете и посадке, масса коммерческой нагрузки, а так же высота, скорость, время полета и перегрузки в центре тяжести самолета. Эти характеристики самолета служат исходной информацией для оценки циклической повреждаемости элементов конструкции планера в условиях длительной эксплуатации.
В каждом полете самолета параметры полета регистрируются и в последующем обрабатываются.
Анализ распределений этих параметров для самолетов Ту-154 (Б и М), эксплуатирующихся в России, показал, что средние значения большинства характеристик, кроме массы топлива на взлете, не превышают соответствующих значений "типового" полета. Абсолютное большинство самолетов Ту-154 (Б и М) совершали полеты с массой топлива на взлете превышающей значение для "типового" полета, но в пределах требований "Руководства по летной эксплуатации". Это отклонение практически не влияет на ресурсные характеристики конструкции. Средняя продолжительность полета за все время эксплуатации отдельных самолетов превышает принятое значение этого параметра для "типового" полета.
В табл. 2 приведены обобщенные значения параметров полета, рассчитанные по данным записи МСРП за период 01.01.94-09.05.05.
Таблица 2
Параметры полета самолетов Ту-154 (Б и М)
Параметр Среднее СКО Максимум Минимум
Время полета, [минуты] 143 58 435 13
Масса топлива, [т]:
на взлете 23,0 5,15 41,20 5,90
на посадке 9,33 2,97 25,67 0,77
Масса самолета, [т]:
на взлете 87,49 6,10 105,00 62,00
на посадке 73,82 3,47 81,80 57,00
Высота крейсерского полета, [м] 10152,94 1049,26 13794,00 4898,00
Скорость крейсерского полета, [км/ч] 521,07 16,87 606,00 391,00
Скорость приземления, [км/ч] 274,79 9,33 337,00 220,00
Центровка, [САХ %] 26,44 1,44 36,20 20,20
Перегрузка в ц.т. самолета:
максимум 1,28 0,09 1,97 1,01
минимум 0,76 0,07 0,98 0,19
Анализ индивидуальной повторяемости нагрузок самолетов, которым были увеличены назначенные ресурсы и сроки службы в 2004 году, показал, что случаев превышения расчетной повторяемости (повторяемости, принятой для "типового" полета) не отмечено.
Использование мониторинга технического состояния ВС
В оценке технического состояния каждого экземпляра ВС используются сведения базы данных документирования технического состояния самолетов.
Документирование технического состояния ВС ГА является составной частью производственного процесса ТО, дополняющего его в части объективной регистрации результатов визуального, визуально-оптического и инструментального неразрушающего контроля.
Процедура "документирования" реализуется на основе директивных документов, в том числе: "Положения о системе документирования технического состояния воздушных судов гражданской авиации России" утвержденного Указанием ДПЛГ ГВС и ТР ГС ГА МТ РФ № 24.10-127 от 21.10.03 г.
Для систематизации и обобщения сведений по "документированию" в НЦ ПЛГВС ГосНИИ ГА создана автоматизированная система (АС ДТС ВС), которая является подсистемой "Системы документирования технического состояния воздушных судов гражданской авиации России".
Основными функциями АС ДТС ВС является формирования базы данных результатов документирования ТС ВС и подготовка проекта доказательной документации о техническом состоянии воздушного судна в виде отчета по документированию ТС ВС. Наличие базы данных результатов документирования ТС ВС дает возможность дальнейшего их использования участниками Системы документирования при решении задач, возникающих при эксплуатации воздушного судна.
Функции экспорта и импорта данных АС ДТС ВС реализуют обмен данными между центральной базой данных автоматизированной системы, находящейся в НЦ ПЛГВС ГосНИИ ГА, и частными базами данных пользователей. С помощью этих функций на основе экспертизы результатов документирования ТС ВС, проводимой в НЦ ПЛГВС ГосНИИ ГА, в автоматизированной системе поддерживается единообразное описание объектов документирования по типам и модификациям ВС.
АС ДТС ВС обладает возможностью предоставлять пользователю статистические данные трех категорий:
по состоянию парка ВС в целом;
по проведенным работам и обнаруженным дефектом для выбранного типа и модификации
ВС;
по проведенным работам и обнаруженным дефектам для выбранного экземпляра ВС.
Для парка самолетов Ту-154Б (М) вся полученная информация систематизируется по зонам и элементам конструкции планера, имеющим типовые эксплуатационные повреждения. По каждой такой зоне и элементу проводится прочностной анализ с использованием расчетных методов и результатов экспериментальных исследований и определяется необходимость введения дополнительных мероприятий в виде осмотров или доработок в эксплуатации.
Постоянный контроль зон коррозионных повреждений позволяет систематически уточнять мероприятия, направленные на противодействие коррозионным процессам.
Система мониторинга технического состояния ВС предполагает также анализ жизненного цикла агрегатов и комплектующих изделий на основе оценки аутентичности агрегатов и комплектующих изделий. В течение последних 3-х лет почти на 300-х самолетах типа Ту-154 проведена оценка аутентичности компонентов ВС, оказывающих существенное влияние на летную годность. Проверено более 7500 компонентов ВС, из них выявлено почти 600 не аутентичных компонентов ВС или 7,6%. Количество неаутентичных компонентов ВС от общего количества проверенных компонентов ВС распределяется примерно следующим образом:
колеса - 40%;
агрегаты системы управления - 30%;
прочие компоненты ВС (в том числе элементы силового набора)- 30%.
НЦ ПЛГ ВС ГосНИИ ГА совместно с ОАО "Туполев" работает над проблемами инженерного анализа не аутентичных компонентов с целью допуска к дальнейшей эксплуатации, проблемами их замены или утилизации.
В целях дальнейшего расширения границ наработки воздушными судами (с назначенным ресурсом 50000 летных часов, 20000 полетов и сроком службы 30 лет) и повышения эффективности эксплуатации самолетов Ту-154М, начиная с февраля 2005 г., проводится комплекс работ по поддержанию летной годности ВС в условиях безремонтной эксплуатации (для ВС, эксплуатируемых авиакомпанией "Аэрофлот-РАЛ").
Предварительный анализ результатов выполнения работ по данной технологии на 15 самолетах Ту-154М ОАО "Аэрофлот-РАЛ" в условиях Центра ТОиР ЗАО АТБ "Домодедово" показывает, что, несмотря на имевшиеся трудности в их организации и проведении, созданы предпосылки для:
повышения качества работ по дефектации и устранению дефектов силовых элементов планера самолета;
повышения эффективности авторского и научного сопровождения;
решения проблемы мониторинга жизненного цикла экземпляра ВС со стороны авиационных властей, разработчика, Центра ТОиР, НИИ ГА, завода-изготовителя (комплексный контроль).
Вместе с тем, остаются вопросы, которые на этапе внедрения системы поддержания летной годности ВС в условиях безремонтной эксплуатации не удалось решить в полном объеме: устранение коррозии в стыке "стрингер-обшивка";
бесперебойность поставок элементов планера конструкции ВС заводом-изготовителем; оформление и ведение актуализированного массива информации о техническом состоянии ВС в электронном виде.
Учитывая тенденцию к дальнейшему увеличению межремонтных сроков службы самолетов типа Ту-154 для обеспечения летной годности с точки зрения коррозионной стойкости ОАО "Туполев" совместно с НЦ ПЛГ ВС Г осНИИ Г А, ведутся работы по:
уточнению перечня зон возможного возникновения коррозии самолетов типа Ту-154, дефектация которых в условиях эксплуатационных предприятий является невозможной или затруднительной, обеспечения возможности контроля состояния этих зон современными средствами неразрушающего контроля с целью своевременного обнаружения и устранения коррозии, особенно в соединении "стрингер-обшивка";
определению нормативов на замену пораженных элементов на первую категорию и площадей зачистки от коррозии в зонах появления повторных массовых коррозионных дефектов -подпольной части фюзеляжа в зоне 1-го и 2-го багажных отсеков;
разработке и внедрению бюллетеня по замене приклеенной ТЗИ на съемную ТЗИ только в зоне до уровня грузового пола, в зоне стр.32-36-32: ТЗИ не устанавливать во избежание скопления конденсата;
надежной герметизации помещений задних санузлов - введении установки поддонов по аналогии с решением вопроса о герметизации переднего туалета в соответствии с бюллетенем № 2953-БД от 16.06.1982г., что практически исключило возникновение коррозии в этой зоне. По самолету типа Ту-154Б ведутся работы по изменению конструкции педали открытия крышки мусоросборника с целью устранения течи жидкостей из туалетов в подпольную часть фюзеляжа через резиновый манжет;
организации крупной формы ТО в интервале 6-8 лет после последнего ремонта с частичным демонтажом обшивки фюзеляжа и проведением работ по устранению серьезных коррозионных повреждений, аналогичной формам ТО по коррозии, проводимым ведущими зарубежными авиакомпаниями (corrosion program).
Основные выводы
В целом техническое состояние конструкции планера и функциональных систем самолетов Ту-154, прошедших процедуру индивидуального увеличения назначенных ресурсов и сроков службы, удовлетворительное. Все повреждения, выявленные на парке ВС типа Ту-154, являются типовыми.
Методология поэтапного, индивидуального увеличения назначенных ресурсов и сроков службы является эффективным методом обеспечения уровня безопасности полетов, требуемого нормативными документами Авиационной администрации России и ИКАО.
Научно-техническое сопровождение эксплуатации и выполнение связанного с этим комплекса работ позволяет выявлять и контролировать повреждения (усталостные, коррозионные от износа и др.), появляющиеся в процессе эксплуатации воздушного судна.
Конструктивные особенности планера самолетов Ту-154Б и Ту-154М, подверженность коррозии элементов силового набора планера требуют постоянного анализа и уточнения объема демонтажных и смывочных работ, что обеспечит условия для наиболее полной и качественной дефектации.
Технология поддержания летной годности ВС в условиях безремонтной эксплуатации, внедренная на парке самолетов Ту-154М ОАО "Аэрофлот-РАЛ", подтвердила свою жизнеспособность и может быть распространена на парк самолетов данного типа других авиакомпаний.
THE ANALYSIS OF THE TECHNICAL CONDITION OF THE PARK OF AIRPLANES TY - 154 AND DEVELOPMENT OF PROPOSALS OF A SOFTWARE TO INCREASE OF EFFICIENCY OF
THEIR OPERATION
Butushin S.V., Diogenov S.V., Semin A.V.
On the basis of set of data on intensity of an operating time of park of planes Ty - 154, working resources and service life, an individual technical condition of air courts of park, offers on increase of efficiency of their operation are developed.
Сведения об авторах
Бутушин Сергей Викторович, 1948 г.р., окончил МАТИ (1971), кандидат технических наук, старший научный сотрудник Научного центра по поддержанию летной годности воздушных судов ГосНИИ ГА, автор более 80 научных работ, область научных интересов - механика и работоспособность технических устройств и машин.
Диогенов Сергей Витальевич, 1955 г. р., окончил ВВА им. Ю.А. Гагарина (1985), кандидат военных наук, старший научный сотрудник, заместитель начальника отдела НЦ ПЛГВС ГосНИИ ГА, автор 26 научных работ, область научных интересов - организация поддержания летной годности ВС.
Семин Александр Викторович, 1957 г.р., окончил МИИГА (1982), начальник группы НЦ ПЛГВС ГосНИИ ГА, автор 14 научных работ, область научных интересов - эксплуатационная прочность и ресурс ВС.
