CC BY
30
В заключение отметим, что предлагаемый метод позволяет получить широкий спектр реализаций аналоговых частотно-разделительных устройств как в форме ARC-фильтров, так и на базе резистивно нагруженных лестничных LC-цепей. Синтезируемая цепь имеет минимальное число реактивных элементов, равное порядку реализуемой передаточной функции. Использование в качестве диплексеров активных фильтров позволяет не только избежать ослабления сигнала, но и усилить его.
Библиографический список
1. Алексеев, О. В. Многоканальные частотно-разделительные устройства и их применение / О. В. Алексеев, Г. А. Грошев, Г. Г. Чавка. М. : Радио и связь, 1981. 136 с.
2. Вайдьянатхан, П. П. Цифровые фильтры, блоки фильтров и полифазные цепи с многочастотной дискретизацией : метод. обзор / П. П. Вайдьянатхан // ТИИЭР. 1990. № 3. C. 77-119.
3. Феттвейс, А. Волновые цифровые фильтры / А. Феттвейс // ТИИЭР. 1986. № 2. C. 35-99.
4. Neirynck, J. Synthesis of the lossless reciprocal three-port based on a canonic form of its scattering matrix / J. Neirynck, C.-H. Carlin // IEEE transactions on circuits and systems. 1981. Vol. CAS-28/ No. 7. P. 736-744.
5. Belevitch, V. On filter pairs with Butterworth characteristics / V. Belevitch // International journal of circuit theory and applications. 1987. Vol. 15. P. 51-60.
6. Zhu, Y.-S. On the design of a diplexer having Butterworth characteristics / Y.-S. Zhu, W.-K. Chen // IEEE transactions on circuits and systems. 1988. Vol. CAS-35 No. 11. P. 1455-1457.
7. Youla, D. C. Theory and design of maximally flat low-pass high-pass reactance-ladder diplexers / D. C. Youla, U. Pillai, F. Winter // IEEE transactions on circuits and systems. 1992. Vol. CAS-39. No. 5. P. 337-349.
8. Neirynck, J. Synthesis of the lossless reciprocal three-port based on a canonic form of its scattering matrix / J. Neirynck, C.-H. Carlin // IEEE transactions on circuits and systems. 1981. Vol. CAS-28. No. 7. P. 736-744.
9. Бондаренко, А. В. Синтез аналоговых волновых фильтров / А. В. Бондаренко, В. П. Довгун // Электричество. 2005. № 5. C. 52-56.
10. Довгун, В. П. Аналоговые волновые фильтры: основные свойства и процедура реализации / В. П. Довгун, П. А. Барыбин, В. В. Новиков // Вестник Ассоциации выпускников КГТУ. Красноярск, 2005. Вып. 12. C. 156-164.
11. Li, D. Active filters using integrated inductors / D. Li, Y. Tsividis // Design of high frequency integrated analogue filters / ed. Y. Sun.
V. P. Dovgun, V. V. Novikov MINIMAL REALIZATION OF ANALOG DIPLEXERS
A method for the design of diplexers using analog wave filters is presented. The diplexer may be realized in the form of active RC-filter or as the reactance ladder with additional summing amplifier.
УДК.621.396.96
О. Г. Бойко, П. Г. Утенков
ОСОБЕННОСТИ СТАРЕНИЯ ОДНОИМЕННЫХ СИСТЕМ РАЗЛИЧНЫХ ТИПОВ САМОЛЕТОВ
Проведен анализ старения функциональных систем самолета Ан-24, заканчивающих эксплуатацию по выработке ресурса и срока службы.
Самолетный парк авиакомпаний России в последние десятилетия обновляется крайне незначительно. Арендуемые самолеты иностранного производства также трудно назвать нестареющими. Естественно, что в авиационных и не авиационных кругах обсуждаются вопросы безопасности эксплуатации стареющих самолетов. Старение самолетов может быть как моральным, так и физическим. Моральное старение определяется в первую очередь ухудшением экономических показателей по мере поступления в эксплуатацию последующих поколений самолетов, а также увеличением затрат на поддержание надежности и комфортабельности. Физическое старение проявляется в выработке ресурсов в летных часах, циклах, посадках и в исчерпании календарного срока службы.
Самолет в целом принято рассматривать состоящим из планера со средствами его механизации, двигателей и функциональных систем.
Планер и двигатели - наиболее значительные и ответственные элементы самолета. Двигатели являются настолько самостоятельными объектами в плане разработки, постройки и научного обеспечения, что ими занимается отдельная отрасль промышленности и области исследований - двигателе-строение. Проблеме обеспечения надежности планера и его сохранения при длительной эксплуатации также посвящено достаточно большое число серьезных исследований, лежащих в основе такой отрасли авиационной промышленности, как самолетостроение.
Авиационная и ракетно-космическая техника
Исследованиям надежности функциональных систем уделено существенно меньше внимания. Во многом это связано с тем, что разработчики и изготовители агрегатов систем работают в различных отраслях науки и техники. В то же время, влияние функциональных систем на надежность самолета весьма существенно. Около 75 % отказов авиационной техники приводящих к авиационным происшествиям связано с отказами агрегатов функциональных систем.
Ресурсы агрегатов и комплектующих изделий функциональных систем существенно меньше, чем ресурсы планера. Планер представляет собой, главным образом, статическую конструкцию, а агрегаты систем выполнены в виде механических, электрогидравлических, гидромеханических, пневматических машин и аппаратов. В связи с этим старение планера и функциональных систем имеет различную физическую и организационно-техническую основу. Различия физической природы старения планера и систем достаточно очевидно и пояснений не требуют. Организационно-технические различия процессов старения определяются ресурсами, объемами, содержанием и периодичностью работ, выполняемых для поддержания надежности планера и функциональных систем при длительной эксплуатации.
Функциональные системы содержат в своих структурах большое число агрегатов, имеющих различные физические основы функционирования и конструктивное исполнение. Если изучение старения систем построить только на рассмотрении процессов деградации структурных элементов агрегатов и их выходных характеристик, то этот путь может оказаться крайне трудным. Но если предположить, что ресурсы: назначенный, до первого ремонта и межремонтный - в какой-то степени характеризуют возможности агрегатов выполнять свои функции, то степень обработки этих ресурсов агрегатами допустимо принять за основу оценки старения функциональных систем. В качестве оценки старения [1] предложено среднее значение отработки ресурсов агрегатами системы в виде:
рассматриваемых систем по парку самолетов Ту-154М, заимствованных из [1].
t
с р
0,7 0,6 0,5 0,4 0,3 0,2 0,1
0
•
•
Й сР/>п □
/пп
/ / ' □
/
10000 20000 30000 40000 50000 Налет, ч
Рис. 1. Зависимость средней относительной наработки агрегатов гидросистемы от налета самолетов ТУ-54М, Ту-154Б и Ан-24: -АН-24;------Ту-154М, Ту-154Б
tс^
0,7 0,6 0,5 0,4 0,3 0,2 0,1
•
□ □ ___— ' —ЙР •
и □ /
/ •
/
0
10000 20000 30000 40000 50000 Налет, ч
Рис. 2. Зависимость средней относительной наработки агрегатов и топливной системы от налета самолетов Ту-154М, Ту-154Б и Ан-24: -Ан-24;------Ту-154М, Ту-154Б
X 4
1=1
(1)
где п - число агрегатов в системе; - относительная
отработка ресурса 1-м агрегатом, которая определяется так:
1. = А.
' т ;
(2)
где ^ - наработка агрегата при рассматриваемом налете самолета; Т - ресурс агрегата.
При определении средних относительных отработок ресурсов агрегатами функциональных систем использована информация о наработках и ресурсах самолетов Ан-24 по парку из 7 бортов. Результаты расчетов представлены в таблице для топливной системы (ТС), гидросистемы (ГС) и шасси. Эти результаты представлены более наглядно на рис. 1, 2 и 3. Для сравнения представлены результаты расчета старения
tст
0,7 0,6 0,5 0,4 0,3 0,2 0,1
□
[
я XI □ • •
я
/ /-1 □
0 10000 20000 30000 40000 50000 Налет, ч
Рис. 3. Зависимость средней относительной наработки агрегатов системы шасси от налета самолетов ТУ-154М, Ту-154Б и Ан-24: -Ан-24;------Ту-154М, Ту-154Б
п
Значение относительных отработок ресурсов для агрегатов топливной системы, гидросистемы, шасси ЛА Ан-24
Таблица 1
Средняя относительная отработка ресурсов
ТС ГС Шасси
0,383 6 0,755 1 0,536 7
0,378 5 0,679 8 0,416 2
0,488 3 0,612 1 0,541 3
0,686 2 0,661 5 0,554 5
0,496 2 0,650 3 0,599 2
0,531 2 0,591 2 0,423 7
0,456 1 0,631 8 0,545 1
№ борта Налет с начала эксплуатации, ч
46497 52 150
46604 52 700
46524 53 183
46351 37 960
46493 54 514
46358 41 000
46520 56 000
По приведенным материалам видно, что рассмотренные наработки самолетов Ан-24 находятся в существенно большем диапазоне 35...55 тыс. летных часов, тогда как для Ту-154М в приделах 15...40 тыс. часов. Такова действительная наработка самолетов на момент проведения исследования. Подтверждается предположение, высказанное в [1], о стабилизации относительной отработки ресурсов агрегатами систем самолетов. Обнаружились и существенные отличия в процессах старения систем самолетов различных типов. Так, несмотря на существенно большой налет самолетов Ан-24, их топливные системы и шасси существенно моложе, чем у Ту-154М. Средние относительные отработки ресурсов существенно меньше. На первый взгляд это обстоятельство может быть объяснено тем, что топливная система Ан-24 оснащена насосами с коллекторными электродвигателями постоянного тока, ресурс которых меньше, чем у асинхронных трехфазных электродвигателей насосов Ту-154М и их чаще заменяют. Ресурс шасси и замену его агрегатов определяют по числу посадок. Самолет Ан-24 местных авиалиний и его налет на посадку существенно меньше чем у Ту-154М. Помимо того, Ан-24 может садиться как на бетонные, так и на грунтовые взлетно-посадочные полосы. В том и другом случае условия нагружения шасси отличаются. Учет числа посадок на грунт типа бетон не ведется. Более частые посадки с учетом посадок на грунт определяют и более частое обновление агрегатов шасси Ан-24 по налету самолета, и его шасси выглядят «моложе», чем у Ту-154М при большем налете самолета.
Представляет также интерес учет в исследовании процессов старения систем фактора эксплуатанта. Фактор эксплуатанта многогранен, он включает маршруты и высоты полетов (полетные перегрузки), климатические условия летной и технической эксплуатации, оснащенность организаций по техническому об-
служиванию, квалификацию персонала и организацию работ.
Функциональные системы самолетов чаще всего имеют многократное общее резервирование. Так, гидросистема Ту-154М имеет в своем составе гидросистемы № 1, № 2, № 3, т. е. трехкратное общее резервирование, гидросистема Ил-86 и Ил-96-300 - четырехкратное общее резервирование. В полете работают все гидросистемы. Каждая из них обслуживает определенные гидроприводы, также чаще резервированные. Уравнять полетные нагрузки на подсистемы не удается обеспечить одинаковым. Одни работают больше чем другие. Это приводит, в частности, к более частым заменам гидронасосов в нагруженных системах. Также можно сказать о топливных системах и о системах кондиционирования воздуха в салоне самолета. Подсистемы одноименных систем вследствие этих причин «стареют» тоже по-разному, и это необходимо учитывать при разработке программ технического обслуживания.
Приведенные результаты показывают, что агрегаты, имеющие отказы и эксплуатирующие на рассматриваемый момент в парке, имеют относительную отработку назначенного ресурса не более 50-60 %, так как происходит обновление авиационного оборудования по причине ремонта и по отработке им назначенного ресурса.
Библиографический список
1. Медведев, В. Л. Надежность функциональных систем длительно эксплуатирующихся самолетов гражданской авиации / В. Л. Медведев, А. Г. Зосимов, Л. Г. Шаймарданов // Вестник Сиб. гос. аэрокосмич. ун-та им. акад. М. Ф. Решетнева : сб. науч. тр. / под ред. проф. Г. П. Белякова ; Сиб. гос. аэрокосмич. ун-т. Красноярск, 2006. Вып. 5(12). С. 165-170.
O. G. Boyko, P. G. Utenkov FEATURES OF AGEING SAME SYSTEMS OF VARIOUS TYPES OF PLANES
The analysis of ageing of functional systems of An-24 plane finishing operation on development because a resource and service life is lead.
