CC BY
68
2008 НАУЧНЫЙ ВЕСТНИК МГТУ ГА № 135
серия Эксплуатация воздушного транспорта и ремонт авиационной техники. Безопасность полетов
УДК 629.735.017.1
РЕЗУЛЬТАТЫ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ПРЕДСТАВИТЕЛЬНОСТИ ИНФОРМАЦИИ ОБ ЭКСПЛУАТАЦИОННОЙ НАДЕЖНОСТИ ИЗДЕЛИЙ ФС САМОЛЕТОВ ТУ-134(А, Б) И ТУ-154(Б, М), ЭКСПЛУАТИРУЕМЫХ ПО ТЕХНИЧЕСКОМУ СОСТОЯНИЮ С ЦЕЛЬЮ ОБЕСПЕЧЕНИЯ ЛГ ВС
А.Н. ГРИШИН, А.В. ЛЕБЕДЕВ, А.Я. МОЧАЛОВ, С.А. ЮСКИН Статья представлена доктором технических наук, профессором Шапкиным В.С.
Излагается методология оценки представительности информации об эксплуатационной надежности в сложившихся условиях эксплуатации ВС ГА. Получены результаты оценки представительности информации за 2007г. о надежности изделий ФС для следующих типов самолетов Ту-134(А, Б) и Ту-154 (Б, М).
Состояние эксплуатируемого в настоящее время парка ВС ГА можно охарактеризовать следующим образом:
- распад Аэрофлота на многочисленные авиационные компании (АК), имеющие значительный диапазон численности эксплуатируемого парка и интенсивности его использования;
- деформация традиционной структуры авиационно-технических баз АК (отсутствие тех или иных подразделений, совмещение различных функций одним подразделением и т.д.), а также их различная техническая оснащенность;
- эксплуатация типов ВС, прошедших сертификацию, и типов ВС, для которых она не была предусмотрена;
- неуклонное старение эксплуатируемого парка ВС;
- значительное снижение или полное прекращение выпуска определенных типов комплектующих изделий функциональных систем (ФС)1.
Очевидно, что создавшиеся условия требуют ужесточения контроля надежности изделий ФС ВС, более полного и действенного использования полученных результатов, при управлении надежностью изделий ФС ВС.
Решению указанной задачи будет способствовать решение ряда частных задач в соответствии с [1]:
- разделение авиакомпаний по обеспечению ими представительности располагаемой информации о надежности изделий ФС;
- классификация изделий ФС по влиянию их отказов на летную годность (ЛГ) по эксплуатационным данным с целью дальнейшего использования полученных результатов для нормирования уровней надежности;
- совместное использование различных методов управления надежностью изделий ФС разработанных ранее, при необходимости их доработка.
- Последовательность решения указанной задачи представлена на рис. 1.
Предлагаемый алгоритм (рис. 1) в значительной степени учитывает сложившуюся ситуацию в ГА, в частности, он предусматривает:
1) разделение АК по обеспечению ими представительности располагаемой информации о
надежности изделий ФС на две группы (блоки 3, 4, 5).
К первой группе относятся АК, объемы располагаемой информации которых позволяют решать задачу управления индивидуально.
1 Под изделием ФС понимается изделие (агрегат, блок, элемент и т.д.), характеризующееся индивидуальной потребностью в ТОиР.
Под видом отказа изделия ФС понимается конкретное нарушение его (ее) работоспособности, вызывающее при определенных условиях эксплуатации и действиях экипажа событие, приводящее к снижению ЛГ ВС.
Рис. 1. Блок-схема алгоритма определения представительности информации об эксплуатационной надежности изделий ФС
Ко второй группе относятся АК, которые, в силу определенных обстоятельств, не могут обеспечить не-обходимую представительность информации. Такие АК должны ориентироваться на результаты управления надежностью изделий ФС, полученных для всего эксплуатируемого парка конкретного типа ВС.
Разделение проводилось на основе представляемой авиакомпаниями информации за 2007г. о парке конкретного типа ВС и его налете. Анализ проводился совместно ОАО «Туполев» и НЦ ПЛГВС ГосНИИ ГА.
2) классификацию изделий ФС ВС на две группы (блок 6):
- изделия ФС, отказы которых обуславливают ЛГ (группа А);
- изделия ФС, отказы которых обуславливают только экономичность эксплуатации ВС (группа Б).
Указанная классификация проводилась совместно ОАО «Туполев» и НЦ ПЛГВС ГосНИИ ГА на основе:
- данных об АП и инцидентах (включая серьёзные), обусловленных отказами изделий ФС за значительный период эксплуатации конкретного типа ВС, например в [2-4];
- экспертной оценки по изделиям соответствующих ФС и (или) результатов схемноконструктивного анализа надежности ФС [5], выполненных специалистами ОАО «Туполев».
Состав указанных групп изделий ФС должен корректироваться по результатам статистической информации об авиационных происшествиях (АП), серьезных инцидентах (СИ) и инцидентах (И) за период 3-5 лет.
Объемы наблюдений для АК за конкретный календарный период являются случайной выборкой и служат информационной базой для последующей оценки показателей надежности (безотказности) изделий ФС методами теории оценивания. Оценка должна обладать следующими свойствами:
- несмещенности (среднее значение равно истинному значению оцениваемого показателя надежности);
- состоятельности (оценка, которая с увеличением количества наблюдений по вероятности стремится к 0; несмещенная оценка будет состоятельной, если при увеличении объема выборки ее дисперсия будет стремиться к 0);
- эффективности (несмещённая оценка, имеющая наименьшую дисперсию).
Для получения таких оценок по результатам статистических данных об отказах изделий ФС, накопленных в АК, особое значение имеет объем наблюдений.
Вся поступившая информация за 2007г. из АК в значительной степени неоднородна как по содержанию, объему, формам представления, так и периодичности ее поступления (НАТ-2, НАТ-3, ЭНАТ, ЭРЛАН и др.) Указанные факторы значительно затруднили ее обработку и снизили эффективность оценки при определении представительности информации. С целью повышения однородности поступающей информации, в настоящее время в НЦ ПЛГВС ГосНИИ ГА разработаны формы представления данных об эксплуатационной надежности из АК, которые должны решить проблему неоднородности данных.
Задача ставилась следующим образом: определить необходимое количество наблюдений, при котором с минимальной ошибкой, возможно оценить показатели надежности. По этому критерию АК были разделены на АК, обеспечивающие представительный объем информации о надежности изделий ФС, и АК, не обеспечивающие представительный объем информации в силу сложившихся причин (количество эксплуатируемых ВС и их налет).
При эксплуатации определённого количества ВС (К) и налёта каждого из них в часах наработки (Т), а также с учётом количества однотипных комплектующих изделий на одном борту (а) суммарная наработка эксплуатируемых изделий составит: №Т-а.
Чем больше наработка №Т-а, тем ближе статистическая оценка показателей надёжности (ю , К1000) к их истинному (теоретическому) значению (ю, К1000).
_ - (0-0)
Относительная погрешность оценки составит: о --
или
8-
К — к *
Л1000 Л1000
Ю
К
1000
При решении задачи задавались доверительной вероятностью (1-у) и определяли минимальное значение №Т»а, при котором вероятность того, что относительная погрешность при оценке превысит заданную 5, не будет больше у:
(
у = Р
Ю — Ю Ю
\
(
или у = Р
к
1000
-к
Л
1000
к
1000
Расчётная формула для определения №Т-а получена в [6] и использует стандартную функцию нормального распределения Ф^): у = 1 - О (-Оо-N - Т -а);
при стационарном потоке отказов 0
Выражение: (-длію-N■ Т а) или
К
1000
и тогда: у= 1 — О
—8.
К
■\
1000
■ N ■ Т а
/
—8
К
1000
■ N ■ Т а
является квантилью нормального
распределения и1.у.
Тогда расчётная формула для определения объёма наблюдений приобретает вид:
N а>-
1
юТ
(и \
и1—г 8
или N а>
1000
К Т
^1000 ±
(и Л-и1—7
8
Для практического применения выражений используют таблицу функции стандартного нормального распределения Ф^).
Результаты расчётов величины [№а] расч. для изделий ФС ВС позволяют разделить АК на две группы:
1-я группа (АК, обеспечивающие представительность объёма информации)
[N - а] о аёд . > [N - а] дап^.;
*
(
2
2
2-я группа (АК, не обеспечивающие представительность объёма информации) -[N ■ a] о аёд . < [N ■ a] дап^.
Для решения поставленной задачи была произведена обработка статистической информации (полученная от АК) по 56% парка самолетов типа Ту-134(А, Б) и 53% по самолетам типа Ту-154(Б, М), изделия которых эксплуатируются методами технической эксплуатации по состоянию (ТЭС).
Информация об эксплуатационной надежности, была обработана для следующих АК:
- по самолету Ту-134(А, Б) - ОАО АТК «Ямал», ОАО «Аэрофлот-РАЛ», ОАО «Аэрофлот-ДОН»;
- по самолету Ту-154Б - ОАО «ЮТэйр», ОАО АТК «Ямал» и ОАО АК «Когалы-мавиа»;
- по самолету Ту-154М - ФГУП «ГТК «Россия» филиал С-Петербург, ФГУП «ГТК «Россия» филиал Москва; ОАО «Дальавиа»; ОАО АК «Когалымавиа», ОАО АК «Якутия», ОАО АК «Татарстан», ОАО «ЮТэйр», ОАО АТК «Ямал»; ОАО «АЭРОФЛОТ-РАЛ» и ОАО «Аэрокуз-басс».
Значительное количество авиакомпаний, эксплуатирующих эти типы самолетов по методам ТЭС, не представили информацию об эксплуатационной надежности изделий ФС или представили ее по составу и/или в виде, недостаточном для решения поставленных в настоящей работе задач.
На основе поступившей информации из АК были сформированы таблицы обобщенных данных по каждому типу самолета, в которых указанны:
- номер ФС (ГОСТ 18675-79);
- наименование ФС;
- наименование и тип изделий ФС;
- количество однотипных изделий в одной ФС;
- суммарное количество отказов изделий за период наблюдения;
- суммарные наработки изделий с учетом количества однотипных изделии в одной ФС и налета парка самолетов (по каждому типу), эксплуатируемых в перечисленных АК.
Оценка представительности информации по безотказности производилась с доверительной вероятностью у=0,9 и относительной погрешностью измерений 5=0,1. Была также произведена оценка достигнутой доверительной вероятности у.
Полученные результаты позволили определить распределение достигнутых вероятностей для оценки безотказности изделий ФС рассматриваемых типов самолетов, которые представлены на рис. 2, 3 и 4.
ЕЭ 0,8 ■ 0,9 □ о,5
6% 1% 8%
Рис. 2. Распределение достигнутых доверительных вероятностей для оценки безотказности
изделий ФС Ту-134(А, Б)
2.Ш
Рис.3. Распределение достигнутых доверительных вероятностей для оценки безотказности
изделий ФС Ту-154Б
0,51-0,56
6%
Рис. 4. Распределение достигнутых доверительных вероятностей для оценки безотказности
изделий ФС Ту-154М
Таким образом, исходя из оценки представительности информации о безотказности изделий ФС самолетов Ту-134 (А, Б), достигнутая вероятность за рассматриваемый период находится в пределах у=0,5^0,9 для различных типов изделий ФС. Принимая за 100% всю номенклатуру отказавших изделий за рассматриваемый период эксплуатации, процентное распределение у составит: у = 0,5-(8%), у= 0,6-(47%), у = 0,7-(38%), у= 0,8-(6%) и у = 0,9-(1%).
Исходя из оценки представительности информации о безотказности изделий ФС самолетов Ту-154 (Б, М), достигнутая вероятность за рассматриваемый период у самолета типа Ту-154Б находится в пределах у=0,5^0,9, а у Ту-154М - у=0,51^1,0 для различных типов изделий ФС.
Принимая за 100% всю номенклатуру отказавших изделий за рассматриваемый период эксплуатации, процентное распределение у составляет:
у Ту-154Б 7=0,5^0,51(6%), у=0,62(41%), у=0,67(28%), 7=0,70-0,73(15%), у=0,75-0,85(8%) и у=0,9(2%);
у Ту-154М 7=0,51- 0,56(6%), g = 0,86-(47%) и g= 0,94 + 1,0-(47%).
Оценка представительности информации является важным элементом при контроле и управлении надежностью изделий ФС ВС, разработке организационно-технических мероприятий в ГА, планировании необходимого объема запасных изделий в эксплуатации и разработке дополнительных мероприятий по совершенствованию ВС в промышленности и ГА с целью поддержания ЛГ и экономичности эксплуатации ВС.
ЛИТЕРАТУРА
1. Методика управления надежностью изделий функциональных систем с целью поддержания уровня летной годности и экономичности эксплуатации ВС. - М.: ГосНИИ ГА, 2005.
2. Систематизированные данные об авиационных происшествиях, инцидентах и отказах функциональных систем самолёта Ту-134 за период эксплуатации 1967-2002 гг. Техническая справка, НЦ ПЛГ ВС ГосНИИ ГА, 2003.
3. Систематизированные статистические данные об авиационных происшествия и инцидентах, обусловленных отказами комплектующих изделий функциональных систем самолёта Ту-154Б. Техническая справка НЦ ПЛГ ВС ГосНИИ ГА, 2005.
4. Систематизированные статистические данные об авиационных происшествиях и инцидентах, обусловленных отказами комплектующих изделий функциональных систем самолёта Ту-154М за период с 1988 по 2003 гг. Т ехническая справка НЦ ПЛГ ВС Г осНИИ Г А, 2005.
5. ОСТ 100132-84. Надёжность изделий авиационной техники. Методы количественного анализа безотказности функциональных систем при проектировании самолётов и вертолётов.
6. Смирнов Н.Н., Андронов А.М., Владимиров Н.И., Лемин Ю.И. Эксплуатационная надёжность и режимы технического обслуживания самолётов. - М.: Транспорт, 1974.
RESULTS OF DEFINITION OF REPRESENTATIVITY OF THE INFORMATION ON
OPERATIONAL RELIABILITY OF FUNCTIONAL SYSTEMS PRODUCTS OF XU-134 (А, B) AND TU-154 (B, M) AIRPLANES OPERATED ON TECHNICAL STATE WITH THE PURPOSE OF
MAINTENANCE OF AIRCRAFT AIRWORTHINESS
Grishin A.N., Lebedev A.V., Mochalov A.YA., Yuskin S.A.
In paper results of an estimation of representativity of the information on maintenance reliabil-ity of Tu-134 (А, B) and Tu -154(B, М) airplanes are presented. Carried out researches have allowed to reveal the necessary amount of information allowing with defined confidence probability to conduct the further analysis of operational reliability of functional systems products.
Сведения об авторах
Гришин Андрей Николаевич, 1957 г.р., окончил МИИГА (1983), заместитель главного конструктора ОАО "Туполев", автор 13 научных работ, область научных интересов - техническая эксплуатация самолетов Ту-154, Ту-134.
Лебедев Александр Васильевич, 1949 г.р., окончил МАИ (1973), кандидат технических наук, работает СНС НЦ ПЛГВС ГосНИИ ГА (НЦ-13), автор 37 научных работ, область научных интересов -разработка эксплуатационных моделей надежности изделий и их ФС ВС.
Мочалов Александр Яковлевич, 1947г.р., окончил МАИ (1971), заместитель директора НЦ ПЛГВС ГосНИИ ГА (НЦ-13), начальник отдела, автор 15 научных работ, область научных интересов -исследование эксплуатации электрифицированных систем ВС, разработка эксплуатационных моделей надежности изделий и их ФС ВС с целью поддержания ЛГ.
Юскин Сергей Александрович, 1979 г.р., окончил МГТУ ГА (2002), ведущий инженер НЦ ПЛГВС ГосНИИ ГА (НЦ-13), автор 4 научных работ, область научных интересов - исследование эксплуатации электрифицированных систем ВС, оценка надежности изделий и их ФС с целью поддержания ЛГ.
