CC BY
34
УДК629.735.064
О. Г. Бойко
НАПРАВЛЕНИЯ РЕШЕНИЯ ЗАДАЧИ ОБЕСПЕЧЕНИЯ ИСПРАВНОСТИ ФУНКЦИОНАЛЬНЫХ СИСТЕМ САМОЛЕТОВ ЭКСПЛУАТАНТАМИ
Рассматривается возможность оптимизации режимов диагностирования изделий авиационной техники. Разработана методика анализа режимов диагностирования, основанная на использовании дифференциальных уравнений Колмогорова.
Ключевые слова: функциональные системы, режимы диагностирования, система уравнений, граф состояний.
Диагностирование авиационной техники преследует решение двух задач. При эксплуатации агрегатов самолета по фактическому техническому состоянию осуществляется периодический либо непрерывный контроль их параметров с целью прогнозирования интервала работы до достижения предотказного состояния. Диагностические проверки выполняются чаще в структуре периодических форм технического обслуживания.
Вполне естественно желание исследователей оптимизировать периодичность диагностирования и проверок. При техническом обслуживании с контролем параметров периодичность диагностирования связана с предот-казным допуском на эти параметры. Чем больше периодичность диагностирования, тем больше предотказный допуск, и агрегат будет отправлен в ремонт при большем значении недоиспользованного ресурса. Недоиспользование ресурса агрегата и выполнение работ по диагностированию связаны с затратами средств эксплуатантом. Кроме того, выполнение диагностирования увеличивает простои самолета на техническом обслуживании.
Известен метод оптимизации периодичности диагностирования и величины предотказного допуска, которому присвоено наименование метода экранов [1]. Применение метода сопряжено с необходимостью построения распределения диагностического параметра при значении времени налета самолета, соответствующего каждому моменту диагностирования, а также распределения моментов времени достижения диагностическим параметром предотказного значения и значения, принимаемого за отказ. Построение этих распределений крайне затруднительно, а по статистическим материалам эксплуатантов и невозможно.
Диагностические проверки функциональных систем выполняются с целью выявления неисправных и отказавших агрегатов, что существенно уменьшает долю отказов из их общего потока, проявляющихся в полете.
В данном случае цель диагностирования существенно отличается от диагностирования агрегата, обслуживаемого по состоянию с контролем параметров, а его оптимизация методом экранов становится неосуществимой.
Построение метода оптимизации основывается на использовании статистической информации о параметрах процесса технического обслуживания и эксплуатационных характеристиках агрегатов и рассматриваемой информационной системы в целом. К параметрам системы технического обслуживания в задаче оптимизации относятся следующие: периодичность контроля хп, продолжительность контроля х , длительность устранения
отказов и неисправностей хусг и соответствующие им стоимостные характеристики. В качестве характеристик агрегатов и систем принят параметр потока отказов и неисправностей системы ю и составляющие его параметры потока отказов и неисправностей, выявляемые при проверках ю и в полете ю .
А к п
Функционирование рассматриваемой функциональной системы и системы ее технического обслуживания в условиях стационарности процесса предложено представить в виде размеченного графа состояний (рис. 1).
2
Рис. 1. Граф состояний системы с периодическим контролем: 1 - состояние готовности (исправности) реализуется в полете и во всех других случаях обеспечения коммерческого использования самолета; 2 - состояние проверок при периодическом техническом обслуживании включает устранение отказов и неисправностей, выявленных при проверках; 3 - состояние устранения отказов и неисправностей, выявленных в полете и отмеченных в замечаниях экипажа
Вероятности пребывания системы в рассматриваемых состояниях могут быть определены из решения системы дифференциальных уравнений Колмогорова:
йР1 (ґ)
йґ ЛР2 (ґ) йґ йР3 (ґ) йґ
= -(а12 - а13 )Р1 (ґ) + а21Р2 (ґ) + а31Р3 (ґ) = а12Р1 (ґ) - а21Р2 (ґ)
= аі3Рі (ґ) - а3іР3 (ґ)
. (1)
Интенсивности переходов а., выражаются через параметры системы технического обслуживания и характеристики агрегатов рассматриваемой функциональной системы следующим образом:
а12 = т 1
12 п
1
Авиационная и ракетно-космическая техника
а = (т + ют ) 1 (2)
21 у к к уст7 у 7
а31 = т 1
31 уст
ю = ю (1 - т ю)
Подставив систему (2) в систему (1), получим следующую систему дифференциальных уравнений:
=-(Тп' -Ю)Р1 ()+(тк +“кТуст)Р2 () + Т-ІтР ()
. (3)
В условиях стационарного процесса эксплуатации система (3) преобразуется в систему алгебраических уравнений:
(Тп Юп ) Р1 +(Тк + Юк Туст ) Р2 + Т устР 0
Тп Р1 — (Тк + ЮкТуст ) Р2 = 0
“п Р\ - Т уст Рз = 0
Р =-
1+
Юп
( Тк + Юк Т усТ^
-1 т-1
уст
от типа самолета. Выводить самолет из эксплуатации специально для проверок систем нецелесообразно из экономических соображений.
При бытовавшей ранее административно-командной системе управления качество работы инженерно-авиационных служб авиапредприятий определялось по максимальному значению вероятности Р исправности самолетного парка. При этом затраты были на втором месте. В условиях рыночной экономики каждая авиакомпания имеет возможность определить для себя значение Р, исходя из загруженности самолетов в обеспечении рейсов по расписанию с учетом сезонности.
В диапазоне высоких значений безотказности функциональной системы (ю = 10-3...10-4) изменение параметра потока отказов слабо влияет на вероятность нахождения самолета в исправном состоянии (рис. 2). Это влияние усиливается для малонадежных систем. Периодичность проверок (рис. 3) в реально допустимом диапазоне от 300 до 1 000 ч также оказывает слабое влияние на Р1 как при высоких, так и при низких значениях безот -казности.
. (4)
Система уравнений (4) решается относительно р. совместно с условием нормирования
р1 + Р 2 + Р3 = 1 (5)
Решение для состояния 1 (рис. 1) имеет следующий вид
1
(6)
Рис. 2. Влияние параметра потока отказов на вероятность готовности изделия
В работе [2] для решения задачи оптимизации режима диагностических проверок (периодичности и продолжительности) записывается матрица интенсивности переходов и матрица доходов (затрат), задаются варианты этих матриц и отыскивается их совместное решение методом ускоренного поиска решения. Такой путь достаточно громоздкий, но для систем, реализующихся в эксплуатации, при большом числе состояний (более 4-х) и столь же большом числе характеристик агрегатов и параметров системы технического обслуживания, он может оказаться единственно возможным.
В рассматриваемом случае система имеет три состояния, и при ряде предпосылок приемлемое решение может быть получено из анализа зависимостей вероятностей пребывания системы в различных состояниях. К предпосылкам можно отнести тот факт, что при стационарном процессе эксплуатации в системах самолета отказывает ограниченный перечень агрегатов - от 1 до 5 в одной системе. В связи с этим технический персонал, за редким исключением, быстро обнаруживает и устраняет отказ путем замены агрегата. Проверки систем входят в структуру работ основной периодической формы технического обслуживания, и, следовательно, известна их периодичность в интервале от 300 до 600 ч в зависимости
Рис. 3. Зависимость вероятности готовности изделия от периодичности проверок
Длительность устранения отказов и неисправностей туст (рис. 4) существенно влияет на Р1. Это влияние особенно усиливается с увеличением параметра потока отказов системы. Естественно, эксплуатанты должны повышать качество технического обслуживания с целью увеличения безотказности систем. Но здесь следует помнить, что безотказность закладывается разработчиком самолета, заложенный уровень безотказности обеспечи-
= ю
13 п
ю = ю - ю .
пк
вается изготовителями агрегатов систем, а эксплуатант может только поддерживать этот уровень.
Рис. 4. Зависимость вероятности готовности изделия от длительности устранения отказов
Таким образом, эксплуатантам в системе управления затратами на техническое обслуживание доступно управление только двумя переменными: поддержанием безотказности (заданного ю) и сокращением времени устранения отказов и неисправностей.
Библиографический список
1. Емелин, Н. М. Отработка систем технического обслуживания летательных аппаратов / Н. М. Емелин. М. : Машиностроение, 1995.
2. Емелин, Н. М. Определение периодичности диагностирования сложных систем при их техническом обслуживании по фактическому состоянию / Н. М. Емелин // Надежность и контроль качества. 1990. N° 8. С. 57-60.
O. G. Boyko
DIRECTIONS OF THE EXPLOITER AIRPLANES IN GOOD CONDITION MAINTENANCE PROBLEM SOLUTION
The possibility of the aviation technique diagnose regimes optimization is viewing. The method of the diagnose regimes analysis based upon Kolmogorov differential equations is developed.
Keywords: functional systems, diagnostication moods, equation system, state graph.
УДК 662.23
Т. И. Горбенко
РЕГУЛИРОВАНИЕ ЭНЕРГЕТИЧЕСКИХ ХАРАКТЕРИСТИК ТОПЛИВ НА ОСНОВЕ НИТРАТА АММОНИЯ1
Проведен термодинамический анализ энергетических возможностей смесевых твердых топлив. Особое внимание уделено поиску путей повышения баллистической эффективности твердого топлива на основе нитрата аммония и установлению реальных пределов, которые может обеспечить химия высокоэнергетических компонентов. Экспериментально показано влияние каталитических добавок на способность к самостоятельному горению топлива на основе нитрата аммония при атмосферном давлении и возможность увеличения скорости горения топлива.
Ключевые слова: смесевое твердое топливо, нитрат аммония, нанодисперсный порошок алюминия (Alex), стационарная скорость горения, коэффициент избытка окислителя.
Одной из основных проблем при разработке высоко- тем, что он является полностью газифицируемым, про-энергетических смесевых твердых топлив (СТТ) на ос- изводит чистые и бездымные продукты сгорания, являет-нове бесхлорных окислителей является расширение пре- ся дешевым, доступным и экологически безопасным делов регулирования их баллистических характеристик. энергетическим материалом. Применение нитрата ам-Представляет большой интерес как с экологической, так мония в составе перспективных высокоэнергетических и экономической точки зрения использование нитрата топлив связано с проблемой управления процессом их аммония (НА) для создания высокоэнергетических топ- горения. На характеристики горения оказывают суще-лив. Интерес к использованию нитрата аммония в перс- ственное влияние низкая реакционная способность ме-пективных высокоэнергетических топливах обусловлен таллических горючих, продуктов разложения и горения
1 Работа выполнена при финансовой поддержке государственного контракта № 2008-3-1.3-26-01 по теме «Полимерные нанокомпозиты повышенной эффективности для двигательных установок и газогенераторов различного назначения», выполняемой в рамках Федеральной целевой программы «Исследования и разработки по приоритетным направлениям развития научнотехнического комплекса России на 2007-2012 гг.».
