CC BY
20
УДК 629.7.017.1
О ПРИМЕНЕНИИ МЕТОДА МОНТЕ-КАРЛО ДЛЯ ЧИСЛЕННОГО ЭКСПЕРИМЕНТА ПО ОЦЕНКЕ НАДЕЖНОСТИ ТОПЛИВНОЙ СИСТЕМЫ
САМОЛЕТА BOEING 737-800
В. А. Миягашева1, О. Г. Бойко1, В. Л. Потылицын1, Д. А. Миягашев2
1Сибирский государственный университет науки и технологий имени академика М. Ф. Решетнева Российская Федерация, 660037, г. Красноярск, просп. им. газ. «Красноярский рабочий», 31
2Сибирский федеральный университет Российская Федерация, 660041, г. Красноярск, просп. Свободный, 79
E-mail: vica6521@mail.ru
Приводится алгоритм выполнения численного эксперимента, моделирующего процесс «отказов-восстановлений» топливной системы правого двигателя Boeing 737-800.
Ключевые слова: метод Монте-Карло, численный эксперимент, топливная система.
ABOUT THE APPLICATION OF THE MONTE-CARLO METHOD FOR A NUMERAL EXPERIMENT TO ASSESS THE REALIBILITY OF THE BOEING 737-800 FUEL SYSTEM
V. A. Miyagasheva1, O. G. Boyko1, V. L. Potylitsyn1, D. A. Miyagashev2
1Reshetnev Siberian State University of Science and Technology 31, Krasnoyarsky Rabochy Av., Krasnoyarsk, 660037, Russian Federation 2Siberian Federal University 79, Svobodny Av., Krasnoyarsk, 660041, Russian Federation E-mail: vica6521@mail.ru
An algorithm is given for performing a numerical experiment simulating the process of "failure-recovery" of the fuel system of the right-hand Boeing 737-800 engine.
Keywords: Monte- Carlo method, numerical experiment, fuel system.
Обеспечение надежности сложных систем авиационной техники является одной из важных задач технической эксплуатации. Для этого функциональные системы строятся из высоконадежных элементов, резервируются и постоянно восстанавливаются в ходе технического обслуживания. Однако, экспериментальное исследование изменения надежности невозможно из-за длительности эксперимента. Экспериментальное исследование процесса изменения безотказности систем необходимо для оценки адекватности методов традиционной теории надежности и выработки упреждающих мер.
Целью работы является проведение численного эксперимента методом Монте-Карло для моделирования процесса изменения безотказности топливной системы правого двигателя самолета Boeing 737-800. Для осуществления данной цели необходимо смоделировать процесс функционирования каждого элемента топливной системы правого двигателя выбранным методом, который предусматривает наличие функции распределения для элементов системы с учетом особенностей режимов ТО. В работе используется статистика наработок элементов топливной системы самолета Boeing 737-800 авиакомпании «Сибирь».
Метод Монте-Карло состоит из трех этапов [1; 2]:
- получение случайного числа R;
- отождествление его с вероятностью q(t);
- определение по функции q(t) времени t до отказа элемента.
Секция «Эксплуатацияи надежность авиационной техники»
При постоянстве параметров потока отказов в качестве закона изменения надежности элементов принимается распределение равномерной плотности вида (1), статистический график функции распределения вероятности приведен на рис. 1 [3].
g = (t) =
ff • t, 0 < t < 2Т,
ср
1, t > 2Т,
(1)
ср
где f(t) = const - плотность распределения вида / = 0,5' со; Гср - средняя наработка на отказ элемента [3].
q*(t)
0,8
0,6
0,4
0.2
О
/
s
У
i
2000
4000 6000 SOOO ty
Рис. 1. Вид функции распределения вероятности отказа для элементов топливной системы [3]
Для получения случайных чисел использовался генератор случайных чисел. Полученные значения отождествлялись с вероятностями отказов элементов, при помощи которых через графики функций распределения, находилось время работы элементов до отказа.
В данной работе использовалось время восстановления, состоящее из двух частей, это время восстановления на земле Гвосзем и время полета с отказом Гпо.
T = T
1 1 R<
+ T
т 1 ^по-
(2)
Поскольку на безопасность полета оказывает влияние только время Тпо, то только оно использовалось при моделировании процесса отказов-восстановлений топливной системы.
Схема топливной системы правого двигателя самолета Boeing 737-800 составлена с учетом статистики по отказам элементов, оказывающих влияние на безопасность полетов. Схема представлена на рис. 2.
Рис. 2. Схема системы для численного эксперимента (аналог топливной системы правого двигателя Boeing 737-800) 1, 2, 3, 4, 5, 6 - элементы системы
Далее строился график наработок элементов системы, представленный на рис. 3.
Полученные через функцию распределения методом Монте-Карло времена отказов элементов откладывались на графике. Поскольку все времена различны, то выполнялось их сравнение для оценки реализации отказа всей системы за время Тпо. Если промежуток между отказами элементов получался больше Тпо, то принималось, что система не отказала, а была восстановлена после посадки. Если время между отказами подсистем получалось меньше Тпо, то фиксировался отказ всей системы.
На первых полученных 3000 часах работы системы режим отказов и замен считается не стационарным и в рассмотрении не используется. Поэтому, после первых 3000 часов начинается фиксация времен отказов системы, что позволит построить функцию распределения для исследуемой системы.
З3 Зз 43 93 53 1 04 44 34 74 94
Тпо А КТио At<Tjj0> -1-1-1-1-»i,
toTK —>
Рис. 3. Фрагмент графика процесса отказов и восстановлений в системе
Таким образом, выполнение численного эксперимента позволит:
- получить экспериментальные значения, с помощью которых можно построить функцию распределения отказа для топливной системы самолета Boeing 737-800;
- обнаружить ранее неизвестные свойства процесса «отказов-восстановлений» в сложных системах;
- сформировать управленческие решения по совершенствованию режимов технического обслуживания и ремонта.
Библиографические ссылки
1. Соболь И. М. Метод Монте-Карло. М. : Наука, 1985. 80 с.
2. Ермаков С. М. Метод Монте-Карло в вычислительной математике. СПб. : Невский диалект, 2009. 192 с.
3. Воробьев В. Г., Константинов В. Д. Надежность и эффективность авиационного оборудования. М. : Транспорт, 1995. 245 с.
© Миягашева В. А., Бойко О. Г., Потылицын В. Л., Миягашев Д. А., 2018
