CC BY
23
УДК 621.45
МЕТОДЫ АНАЛИЗА СТАБИЛЬНОСТИ ПАРАМЕТРОВ РАКЕТНЫХ ДВИГАТЕЛЕЙ В УСЛОВИЯХ СЕРИЙНОГО ПРОИЗВОДСТВА
В. М. Самошкин, И. М. Петров
Сибирский государственный аэрокосмический университет имени академика М. Ф. Решетнева Российская Федерация, 660037, г. Красноярск, просп. им. газ. «Красноярский рабочий», 31
E-mail: vov-chik-91@mail.ru
Рассматриваются методы анализа и повышения стабильности параметров ракетных двигателей в условиях серийного производства.
Ключевые слова: качество, надежность, стабильность, статистические методы анализа стабильности.
METHODS OF THE ANALYSIS OF STABILITY OF PARAMETRS OF ROCKET ENGINES IN THE CONDITIONS OF SERIAL PRODUCTION
V. M. Samoshkin, I. M. Petrov
Reshetnev Siberian State Aerospace University 31, Krasnoyarsky Rabochy Av., Krasnoyarsk, 660037, Russian Federation E-mail: vov-chik-91@mail.ru
Methods of the analysis and increase in stability ofparameters of rocket engines in the conditions of serial production are considered.
Keywords: quality, reliability, stability, statistical methods of the analysis of stability.
Создание ракетных двигателей с высокими показателями качества и надежности является актуальной научно-технической задачей отечественного ракетного двигателестроения. Достижение этих целей невозможно без создания оптимальных производственных условий, направленных на совершенствование технологических процессов и системы контроля на предприятии. Совершенствование методов контроля позволяет значительно сократить издержки производства при постоянном повышении качества продукции. Особый интерес в данных условиях вызывает анализ точности и стабильности технологических процессов, который сегодня не мыслим без использования статистических методов.
Статистические методы хорошо зарекомендовали себя как инструменты качества и применяются в случаях, когда по результатам ограниченного числа наблюдений требуется установить причины улучшения или ухудшения точности и стабильности технологических процессов или работы технологического оборудования [1]. Под стабильностью технологического процесса понимают свойство технологического процесса обеспечивать (сохранять) показатели качества (параметры) изготавливаемых изделий в заданных пределах в течение определенного промежутка времени. В свою очередь обеспечение стабильности и точности производственного процесса оказывает влияние на качество готовой продукции.
К современным ракетным двигателям предъявляются высокие требования по надежности, характеризующейся показателями качества изготовления, которые задаются в виде параметров, подлежащих контролю стабильности на стадии серийного производства. Для достижения требуемой надежности необходимо иметь высокую точность и стабильность параметров изделий, входящих в состав ракетного двигателя [2]. Основной задачей контроля стабильности качества изготовления изделий является выявление тенденций к изменению статистических характери-
Актуальные проблемы авиации и космонавтики - 2017. Том 1
стик параметров изделии и технологических процессов, когда значения параметров еще находятся в пределах требований конструкторской и технологической документации.
Контроль стабильности осуществляется по количественному и качественному признакам. Количественными признаками изделий являются текущие значения контролируемых параметров, выборочные средние значения и выборочные дисперсии. Качественным признаком изделий является принадлежность его к категории "дефектная" или "годная", количественной характеристикой качества в этом случае считать долю (или число) дефектных изделий за определённый период времени.
В свою очередь контроль стабильности по количественному признаку подразделяется на два вида: оперативный контроль, этапный контроль.
Оперативный контроль предназначен для выявления внезапных изменений статистических характеристик параметров изделий и осуществляется непрерывно в процессе изготовления ДСЕ изделий. При оперативном контроле решение о стабильности принимается по результатам проверок нескольких отдельных единиц или выборок (групп) изделий. Оперативный контроль проводиться с применением контрольных карт методом медиан и индивидуальных значений. На сетке контрольной карты наносятся:
- линии верхнего (Тв) и нижнего (Тн) пределов допуска на параметр с ординатами, соответствующими максимальному и минимальному значениям параметра;
- линии верхней и нижней рассчитанных границ регулирования значений параметра для медиан (Рв, Рн), для полуразмахов (Рвр, Рнр).
Статистическими характеристиками являются медианы и индивидуальные значения выборок. Медианы выборок содержат информацию об уровне настроенности процесса, а положение индивидуальных значений относительно границ регулирования - о точности процесса.
При ведении оперативного контроля в таблицу контрольной карты заносятся значения параметра строго в хронологической последовательности изготовления изделий и располагаются в виде столбцов. Каждый столбец образует группу, объём которой равен пяти значениям параметра. Этап включает восемь групп. На сетке контрольной карты значения параметра отмечаются точками на ординате напротив соответствующего столбца таблицы. После нанесения каждой пятой точки определяется медиана группы значений - третья точка в группе на сетке, считая от наибольшей или наименьшей по значению. Медианы соединяются между собой линией, которая отражает динамику изменения уровня настройки процесса.
Критерием удовлетворительности хода процесса при оперативном контроле является нахождение медиан в пределах границ регулирования Рв и Рн и крайних значений групп в пределах границ регулирования полуразмахов Рвр и Рнр. Предупреждающими сигналами о появляющейся нестабильности процесса следует считать: выход не менее четырёх последовательных точек медиан за границы регулирования Рв, Рн; выход крайних значений параметра не менее, чем в четырёх последовательных группах за границы регулирования Рвр, Рнр.
Этапный контроль предназначен для выявления постепенных изменений статистических характеристик параметров изделий и осуществляется за определённый период производства -этап. При этапном контроле решение о стабильности изготовления принимается по результатам проверок нескольких выборок (групп) изделий.
Этапный контроль стабильности проводится после набора 40 значений параметра (один этап). При этапном контроле анализируется статистика значений параметра рассматриваемого этапа и сравнивается со статистикой предыдущего этапа с применением статистических критериев. Оценка принадлежности дисперсии параметра двух этапов производства к одной генеральной совокупности проводится с помощью критерия Фишера по формулам
V 2
е2
¿2
2 2 2 где , - оценка дисперсий сравниваемых этапов, причем за принимать большее из значений V2, полученных на сравниваемых этапах.
*2 = ^ | (*, -Хм)2,
где N - количество значений параметра в этапе; Хм - среднее арифметическое значение параметра за этап; Еа - критическое значение критерия Фишера.
Если Е < Еа, то следует считать, что дисперсии обоих этапов принадлежат одной генеральной совокупности, параметр по дисперсиям на сравниваемых этапах стабилен. При Е > Еа произошло неслучайное изменение рассеяния параметра на рассматриваемом этапе относительно предыдущего этапа [3].
Оценка принадлежности средних значений параметра двух соседних этапов одной генеральной совокупности, если дисперсии сравниваемых этапов принадлежат одной генеральной совокупности, проводится с помощью критерия Стьюдента по формуле
где £а - критическое значение критерия Стьюдента.
Если £ < £а то следует считать, что сравниваемые средние значения параметра принадлежат одной генеральной совокупности, параметр по средним значениям на сравниваемых этапах стабилен. При £ > £а имеется неслучайное смещение среднего значения параметра на рассматриваемом этапе относительно предыдущего этапа.
Невыполнение любого из вышеперечисленных условий свидетельствует о нарушении нормального хода производственного процесса, что является предупреждающим сигналом.
Если нестабильность качества изготовления характеризуется смещением среднего значения параметра в сторону улучшения качества изделия или уменьшением разброса значений параметра, она считается положительной (благоприятной), и в данном случае принятия каких либо мер для изменения статистических характеристик не требуется.
Если в результате сравнения двух этапов обнаружено, что средние значения параметра или дисперсии, или те и другие различаются значимо и это различие обусловлено отрицательной (неблагоприятной) нестабильностью, то необходимо выявить и устранить причину нестабильности.
Вид контроля стабильности, применяемые критерии и контрольные карты выбираются с учётом возможности их применения при предполагаемых объёмах производства.
1. Статистические методы контроля качества продукции / Л. Ноулер и др.; пер. с англ. 2-е рус. изд. М. : Изд-во стандартов, 1989.
2. Яцуненко В. Г., Назаров В. П., Коломенцев А. И. Стендовые испытания жидкостных ракетных двигателей : учеб. пособие / Сиб. гос. аэрокосмич. ун-т. Красноярск, 2016.
3. Пустыльник Е. И. Статистические методы анализа и обработки наблюдений. М. : Наука,
Библиографические ссылки
1968. 288 с.
© Самошкин В. М., Петров И. М., 2017
