CC BY
138
2008
НАУЧНЫЙ ВЕСТНИК МГТУ ГА серия Аэромеханика и прочность, поддержание летной годности ВС
№ 130
УДК 629.735.017
КОНТРОЛЬ НАДЁЖНОСТИ ИЗДЕЛИЙ АВИАТЕХНИКИ ПРИ ЭКСПЛУАТАЦИИ ПО ТЕХНИЧЕСКОМУ СОСТОЯНИЮ
ДО БЕЗОПАСНОГО ОТКАЗА
Е.С. ДАЛЕЦКИЙ, С.С. ДАЛЕЦКИЙ Статья представлена доктором технических наук, профессором Шапкиным В.С.
Рассматривается методика расчётов уровней надёжности изделий авиатехники эксплуатирующихся до безопасного отказа.
При эксплуатации изделий авиатехники по техническому состоянию до безопасного отказа (ТЭО) необходимым условием является контроль их надёжности в эксплуатации.
Основные задачи контроля надёжности:
определение уровней надёжности агрегатов и КИ в эксплуатации;
оценка соответствия фактических и контрольных уровней агрегатов и КИ в эксплуатации;
исследование динамики показателей по годам эксплуатации ВС и наработке агрегатов и КИ;
выявление агрегатов и КИ, отказы которых снижают уровень надежности ВС;
разработка мероприятий с целью повышения надежности агрегатов и КИ в эксплуатации;
уточнение контрольных уровней надежности;
уточнение перечней агрегатов и КИ эксплуатирующихся по техническому состоянию методом ТЭО;
принятие решений о порядке дальнейшей эксплуатации агрегатов и КИ по ТЭС методом ТЭО.
Контроль надёжности изделий авиатехники в эксплуатации проводится по различным методикам [1,2]. Результаты их практического применения позволяют ввести логические условия и ограничения на контроль надёжности изделий авиатехники в эксплуатации и на их основе предложить упрощённые процедуры и методы расчётов, изложенные в данной работе.
Основные условия и ограничения для расчёта показателей надёжности изделий авиатехники в эксплуатации:
1. Расчет показателей надежности производится по парку агрегатов (КИ) данного типа эксплуатирующихся на ВС данного типа в ГА РФ.
2. Расчетный период для оценки показателей надежности за текущий календарный год составляет 12 месяцев, а именно: второе полугодие предыдущего года и первое полугодие текущего года.
3. Расчетным показателем надежности является показатель Тс(ки); - средняя наработка 1-го типа агрегата (КИ) на отказ и повреждение или его обратная величина (1/Тс(ки);).
4. Контрольный уровень надежности каждого 1-го типа агрегата (КИ) - Тс(ее ^ задан Разработчиком ВС и введен в действие в ГА РФ в установленном порядке.
5. Если расчетный уровень надежности Тс(ки); - 1-го типа агрегата (КИ) находится в интерва-
ле
1Т • 2Т
2 с(ее >■’ ^1е(ее >■
, полагается, что надежность 1-го типа агрегата (КИ) соответствует уста-
новленному контрольному уровню, в противном случае требуются: корректировка контрольного уровня; мероприятия по повышению надежности;
решение о дальнейшей эксплуатации на альтернативной основе.
6. Если за расчетный период на 1-м типе агрегатов (КИ) не выявлено отказов и неисправностей, то расчеты надежности не производятся и полагается, что уровень надежности этих агрегатов (КИ) соответствует контрольному.
Для проведения расчётов уровней надёжности основным первичным носителем информации о техническом состоянии ВС, его систем, изделий и оборудования в процессе эксплуатации является «Карточка учета неисправностей авиатехники» (КУН АТ), введенная приказом ФАС РФ №134 от 26.06.97г «О мерах по совершенствованию системы контроля за сохранением летной годности ВС на основе данных об отказах, неисправностях АТ и нарушений правил её эксплуатации».
Эксплуатант должен ежеквартально представлять данные об отказах и неисправностях всех агрегатов и КИ на приписном и арендованном парке ВС данного типа, в виде сводной таблицы установленной формы.
Последовательность расчетов и анализа показателей надежности агрегатов и КИ эксплуатирующихся по техническому состоянию методом ТЭО следующая:
расчет эксплуатационных значений Тс(ки)/ для каждого 1-го типа изделий;
сравнение эксплуатационных значений Тс(ки)1 с их контрольными уровнями Тс^ё^ и анализ результатов;
определение параметров распределения и функции отказов для агрегатов и КИ;
проверка гипотез и анализ параметров распределения;
оформление результатов расчетов и анализа.
Расчет эксплуатационных значений Тс(ки)1 для каждого 1-го типа изделий производится следующим образом:
а) если учет индивидуальной наработки 1-го типа КИ не производится или ведется по наработке ВС, то наработка на отказ - Тс(ки)1 определяется как среднее:
I
с (ее )■
Тс (ее )г = ~---------------------------- , (1)
™Сг
где: 1вс/ - наработка]-го ВС за расчётный период;
N - количество учитываемых ВС в эксплуатации; и; - количество 1-го типа КИ на каждом ВС;
шс/ - количество отказов и неисправностей выявленных на 1-х изделиях за расчетный период. Или:
_ • N • п
с(ее )■
ШСг
где 1ВС - средняя наработка на экземпляр ВС за расчетный период;
б) значение Тс(ки)1, полученное по (1) или (2), сравнивается с условием 5. При выполнении этого условия расчет прекращается.
в) при расчетном значении:
Тс(ее )г < 2 Тп(ее )г (3)
производится инженерный анализ видов отказов и их последствий, из та исключаются отказы и неисправности, не приведшие к особой ситуации полета или замене агрегата (КИ), определяется новое значение тСг и повторяется расчет по пп. (а,б);
г) если при расчетах за 3 года подряд выполняется условие (3), то изменяется контрольный уровень надежности или выполняется статическая оценка параметров и моделей надежности 1-го типа агрегата (КИ) и их анализ, изложенными ниже методами.
Статистическая оценка параметров моделей надежности изделия АТ производится следующим образом:
а) статическая информация об отказах Mci i-го типа изделий записывается вариационным рядом раздельно по каждому учитываемому виду наработки: летные часы, полеты, календарный срок службы и т.д. в виде ti.. .tmci в порядке возрастания.
Наработка i-го типа изделий эксплуатирующихся по ТЭО, ограничивается назначенными ресурсами ВС, на котором они установлены или не ограничивается вовсе, т.е. выборка отказов является усеченной, отсюда:
условная средняя наработка до отказа среди отказавших изделий i-го типа определяется
как:
1 MCi
Т<=w ly (4)
MCi j=1
условное среднее квадратичное отклонение наработки среди отказавших изделий i-го типа определяется как:
1 MCi
s = тг I ('? -1 )■ (5)
MCi j=1
где Mci - суммарное количество отказов i-го типа изделий за годы наблюдений; tij - наработка до отказа каждого j-го изделия i-го типа из вариационного ряда. Определяющим видом наработки будет тот, у которого дисперсия минимальна, т.е.:
s = • 100% ® min ; (6)
MCi
б) на основе вариационного ряда по определяющему виду наработки строится гистограмма условной плотности распределения следующим способом:
интервал наработок до отказа от t1 до tmCi разбивается на n интервалов Ati (10^15), определяются относительные частоты наблюдений отказов в каждом n—ом интервале как:
h =^~ а, (7)
MCi
где ai - число отказов в i-м интервале наработок;
определяется условная плотность распределения в каждом i-м интервале как:
f ^ • (8)
где Ati - длина интервала наработок.
По полученным fi на интервалах Ati строится гистограмма условной плотности распределения и по виду гистограммы выявляется условная тенденция изменения fi.
Поскольку изделия при эксплуатации по ТЭО рассматриваются как невосстанавливаемые, а пределом использования по назначению является отказ, то fi является условным параметром простого потока отказов wi(t) i-го типа изделий;
в) если в результате анализа гистограммы установлено что, начиная с некоторой наработки
tC, параметр wi(t) возрастает, т.е. wi(t+Ati)>wi(t), то имеет место нестационарный процесс, кото-
рый можно представить линейной зависимостью:
w(t) = a + ßt, (9)
где а и ß находятся по методу наименьших квадратов [3]:
Ё ^ - I Ё ^ || Ё ^ |
0 = _______V ¿=1 У V ¿=1 У
' п ( п Л
Ё - |Е ь7<
¿=1 V ¿=1 У
(10)
а = ЁЪг™г -РЁакг1г
г=1 ¿=1
где ^ - наработка, соответствующая середине 1-го интервала;
'1 - соответствующее 1-му интервалу значение параметра w;
И; - относительная частота наблюдений отказов в 1-м интервале определяется по (7).
По полученному выражению (9) определяется предельная наработка каждого изделия 1-го типа как условный гамма-процентный ресурс 1-го типа изделий, при которой его эксплуатация по ТЭО должна быть прекращена или проведены профилактика или ремонт. При необходимости, для '(1) из (9) могут быть определены доверительные интервалы известными способами, однако для решения рассматриваемой задачи, такой необходимости нет.
Фактический гамма-процентный ресурс изделий 1-го типа на данном этапе эксплуатации парка ВС определяется следующим образом:
1. Определяется средняя наработка 1-го типа изделий в эксплуатации на начало отчетного периода:
а) если учет индивидуальной наработки изделий 1-го типа не ведется или ведется по наработке ВС:
- 1 Ы
Т>1Г- Ё Т,с, ■ П . 01)
N ■ п~~{
где Т - средняя наработка 1-го типа изделий;
Тщ - наработка _]-го ВС;
п1 - количество 1-го типа изделий на каждом ]-м ВС;
N - количество ВС, учитываемых в эксплуатации;
б) если учет индивидуальной наработки изделий 1-го типа ведется:
1 N ■п
Ё ^ , 02)
N ■ п к=1
где Ък - наработка к-го изделия 1-го типа.
2. Определяется прирост средней наработки АТ изделий 1-го типа за отчетный период по
выражениям (11) и (12) с подстановкой вместо Тщ ^ АТщ и 1:1к ^ А 1:1к, где АТщ и А1:1к при-
рост наработки ]-го ВС или к-го изделия за отчетный период, соответственно.
3. Определяется отношение условной средней наработки до отказа 1-го типа изделий к средней наработке на отказ этого типа изделий на начало (1) и конец (2) отчетного периода:
1 1
н = ^сТ). „ = wI(Т+АТ) . (13)
Н1\ Т 5 Н 2 Т ’ ^ )
Т1С(КЕ ) Т2С(КЕ )
где wi (Т) ё w2(T +АТ) - параметр потока отказов на начало (1) и конец (2) отчетного периода
определяется из выражения (9);
Т1С(Ки)1 и Т2С(Ки)1 - средняя наработка на отказ на начало и конец отчетного периода определяется из (1).
4. Гамма-процентный ресурс 1-го типа изделий на конец отчетного периода составит:
ТУ _ ту
22і 21i
(14)
где ТУ - установленный у-процентный ресурс для 1-го типа изделий на начало отчетного периода;
Т2У - фактический у-процентный ресурс на конец отчетного периода.
5. Прогнозируемый у-процентный ресурс определяется рекуррентно на интервал прогноза.
Таким образом, предложенная методика контроля надёжности изделий авиатехники, эксплуатирующихся по техническому состоянию до безопасного отказа, позволяет решить задачи контроля надёжности этих изделий в эксплуатации на основе простых и эффективных статистических методов расчёта с использованием располагаемой в эксплуатации информации о надёжности изделий авиатехники
ЛИТЕРАТУРА
1. ОСТ 100497. Надёжность изделий авиационной техники. Методы оценки и анализа показателей надёжности самолётов (вертолётов) при их эксплуатации.
2. Инструкция по использованию программного обеспечения автоматизированного отображения и документирования динамики характеристик технического состояния (надёжности) агрегатов и готовых изделий самолётов ГА. Утв. ДВТ МТ РФ от 23.06.1993г.
3. Беляев Ю.К. Вероятностные методы выборочного контроля. - М.: Наука, 1975.
THE CONTROL OF RELIABILITY OF PRODUCTS AIRCRAFT TECHNICIANS AT OPERATION ON THE TECHNICAL CONDITION BEFORE SAFE REFUSAL
Daletskiy E.S., Daletskiy S.S.
It is investigating method of aeronautical component reliability level calculation for operating until ‘safe fault’.
Сведения об авторах
Далецкий Евгений Станиславович, 1980г.р., окончил МАИ (2004), начальник отдела ОАО «МТС», автор 5 научных работ, область научных интересов - информационное обеспечение процессов эксплуатации ВС и контроль надежности авиатехники.
Далецкий Станислав Станиславович, 1970 г.р., окончил МГТУ ГА (2005), аспирант ГосНИИ ГА, научный сотрудник ГосНИИ ГА, автор более 100 научных работ, область научных интересов — техническая эксплуатация воздушного транспорта и совершенствование эксплуатационной документации воздушных судов.
