CC BY
85
2008 НАУЧНЫЙ ВЕСТНИК МГТУ ГА № 135
серия Эксплуатация воздушного транспорта и ремонт авиационной техники. Безопасность полетов
УДК 629.735.017.1
РЕЗУЛЬТАТЫ ОЦЕНКИ НАДЕЖНОСТИ ИЗДЕЛИЙ ФУНКЦИОНАЛЬНЫХ СИСТЕМ, САМОЛЕТОВ ТИПА ТУ-134(А, Б)
И ТУ-154(Б, М), ЭКСПЛУАТИРУЕМЫХ В АВИАКОМПАНИЯХ РФ
А.Н. ГРИШИН, А.В. ЛЕБЕДЕВ, А.Я. МОЧАЛОВ, С.А. ЮСКИН Статья представлена доктором технических наук, профессором Шапкиным В.С.
Излагаются результаты оценки надежности функциональных систем рассмотренных АК для следующих типов самолетов Ту-134(А, Б) и Ту-154 (Б, М), а также для их изделий. Выявлены изделия, показатель безотказности которых превышает нормативные значения.
Проведенная оценка представительности информации изделий ФС ВС ГА (представленная в статье настоящего вестнике выше) позволяет перейти к более корректному контролю и управлению надежностью изделий ФС рассматриваемых типов ВС.
Дальнейшие этапы проведения исследований, связанные с контролем и управлением надежностью изделий ФС ВС представлены на рис. 1.
Рис. 1. Блок-схема алгоритма управления надежностью изделий ФС
Номенклатура использованных методов алгоритма (рис. 1) обусловлена объемом и качеством предоставляемой статистической информации, характеризующей надежность изделий ФС, и экономическими характеристиками их эксплуатации.
Предлагаемая блок-схема алгоритма позволяет использовать следующие методы управления надежностью изделий ФС:
- управление надежностью изделий ФС расчетно-статистическим методом;
- управление надежностью изделий ФС на основе анализа динамики их безотказности;
- статистическое регулирование надежности изделий ФС.
Реализация перечисленных методов базируется на использовании текущей информации о надежности изделий ФС ВС (блок 1), но требует при использовании каждого конкретного метода дополнительной информации.
Первый из указанных методов управления (блок 2) базируется на использовании результатов схемно-конструктивного анализа безотказности ФС ВС [1], т.е. использования аналитических зависимостей между вероятностями возникновения видов отказов ФС и вероятностями возникновения видов отказов изделий, обуславливающих соответствующие виды отказов ФС.
Возникновение конкретного вида отказа какой-либо ФС приводит к снижению уровня ЛГ ВС, т.е. к возникновению одного из следующих событий КС, АС, СС, УУП. Это позволяет определить вероятности каждой ОС, оговоренных ЕНГЛС для ВС в целом.
В случае, если ФС имеют резервирование, то, подставляя в функции отказности статистические оценки надежности изделий ФС за определенный период наблюдения, можно до наступления каждого из событий (КС, АС, СС, УУП) получить расчетно-статистические значения вероятностей их возникновения и сравнить их с соответствующими требуемыми частотами, приведенными в ЕНГЛС.
По результатам сравнения принимается решение о необходимости (возможности) применения соответствующих управляющих воздействий.
Предложенный метод позволяет:
- своевременно, т. е. до возникновения сложных и, тем более аварийных и катастрофических ситуаций оценивать эксплуатационные уровни ЛГ и регулярности полётов;
- произвести выбор наиболее эффективных мероприятий, направленных на обеспечение требуемого уровня ЛГ при минимальных затратах на техническую эксплуатацию ВС.
Применение изложенного метода ограничивает то обстоятельство, что оценка безотказности ФС (схемно-конструктивный анализ) выполнялась, как правило, только для типов ВС, прошедших сертификацию. Для весьма значительной части эксплуатируемого в настоящее время парка ВС (т.е. ВС более ранних поколений) сертификация не была предусмотрена и оценка безотказности ФС (схемно-конструктивный анализ) для этих типов ВС, как правило, не проводилась.
Второй метод (блок 3) предусматривает управление надежностью изделий ФС на основе анализа динамики их безотказности. Применение этого метода рационально для установившегося периода эксплуатации парка ВС, когда появляется возможность анализа накопленной информации по отказам и неисправностям изделий ФС. В основе метода лежит определение устойчивых изменений (тренда) надежности изделий ФС и, в случае ее снижения, применение организационно технических мероприятий в виде управляющих воздействий. Такой подход наиболее чувствителен к корректировке методов технической эксплуатации изделий ФС, в частности, возможность перевода изделий с ТЭР на ТЭС. Метод требует использования статистической обработки накопленной информации.
Третий метод (блок 4) подразумевает проведение статистического регулирования надежности изделий ФС и предусматривает сравнение текущей информации по безотказности с установленным допустимым уровнем надёжности (верхней границей регулирования) однотипных изделий ФС. Верхняя граница регулирования для конкретного типа изделий ФС устанавливает-
ся, исходя из их функциональной значимости, либо из условий поддержания ЛГ или обеспечения экономичности эксплуатации.
В зависимости от объема и состава располагаемой информации при управлении надежностью может быть использован как один, так и комбинация указанных методов. Данный подход отражен в методике, разработанной в НЦ ПЛГВС ГосНИИ ГА [2].
Необходимость (возможность) применения управляющих воздействий для первого из изложенных методов (блок 2) обусловлена результатами сравнения расчетно-статистических значений показателей ЛГ (частот возникновения КС, АС, СС, УУП) и соответствующих требуемых частот, приведенных в ЕНГЛС.
Для второго из изложенных методов основанного на анализе динамики безотказности изделий ФС, решение о применении ОТМ принимается исходя из устойчивости тенденции изменения надежности (тренда) изделий ФС.
Для третьего метода управления (статистическое регулирование надежности изделий ФС) необходимость (возможность) применения управляющих воздействий определяется исходя из результатов сравнения текущих значений показателей надежности изделий ФС с нормативными значениями, определенными исходя из обеспечения требований ЕНГЛС и экономичности эксплуатации ВС.
В качестве управляющих воздействий рассматриваются следующие организационнотехнические мероприятия:
- корректировка методов ТЭ изделий ФС;
- корректировка режимов ТО (периодичности и объёмов ТО) для ФС и комплектующих их изделий;
- совершенствование технологии ТОиР ФС и их комплектующих изделий;
- разработка бюллетеней по совершенствованию конструкции ФС и их изделий, и неукоснительное выполнение их требований при производстве и ремонте.
В зависимости от использованного метода (или их комбинации) может быть использован один или спектр ОТМ, при наличии необходимой информации по надежности изделий ФС, а так же экономических характеристик их эксплуатации. Разработка ОТМ выполняется в ОАО «Туполев» и ГосНИИ ГА и утверждаются в установленном порядке.
В результате обработки статистической информации об отказах изделии ФС ВС за 2007г. определен общий уровень безотказности изделий ФС ВС для АК, для чего рассчитывался показатель К1с000факт с учетом всех ФС ВС. Результаты представлены на рис.2, 3 и 4. Кроме общего уровня безотказности изделий ФС ВС для АК, было определено распределение показателя Кф0кт по системам изделий между ФС. Показатель Кс000 для ФС ВС является более информативным, чем количество отказов, которое зависит от налета и объема парка самолетов, эксплуатируемых в АК и периода наблюдения.
В ходе выполнения оценки надежности определены нормативные уровни безотказности
К1ф0а0к0т индивидуально для каждого типа изделия ФС с учетом влияния их отказов на ЛГ и на эффективность эксплуатации самолетов Ту-134(А, Б) и Ту-154(Б, М).
С целью поддержания ЛГ Кн0’0’о устанавливался по результатам систематизации данных об авиационных происшествиях, инцидентах и отказах ФС самолетов:
- Ту-134(А, Б) за период эксплуатации с 1967 г. по 2002 г. [3];
- Ту-154Б за период эксплуатации с 1970 по 2003 г.г. [4];
- Ту-154М за период эксплуатации с 1988 по 2003 г. [5];
- и в соответствии с ЕНЛГС.
0,273
0,166
0,143
ОАО АТК "Ямал" ОАО "Аэрофлот-РАЛ" ОАО "Аэрофлот-Дон”
Рис. 2. Безотказность изделий ФС Ту-134(А, Б) по данным авиакомпаний
0,297
0,125
ОАО "АК Когалымавиа" ОАО "Ютэйр" ОАО "АТК Ямал"
Рис. 3. Безотказность изделий ФС Ту-154Б по данным авиакомпаний
0,2
0,15
0,05
0
!
0,3
0,25
0,2
0,15
0,1
0,05
0
0,600
0,480
0,500
0,400
0,300
0,200
0,100
0,000
10,45
0,4
0,354
0,35
0,3
0,258
0,25
0,223
0,212
0,211
0,083
0,1
0,055
0,047
Рис. 4. Безотказность изделий ФС Ту-154М по данным авиакомпаний
Кроме общего уровня безотказности изделий ФС ВС для АК, было определено распределение показателя К1ф0а0к0т между функциональными системами ВС, данные распределения отображены на рис. 5, 6 и 7.
110
7%
113
10%
21 22
Рис. 5. Распределение Кф000 изделий между ФС Ту-134(А, Б) (по обобщенным данным)
142 21
Рис. 6. Распределение Кф000 изделий между ФС Ту-154Б (по обобщенным данным)
Рис. 7. Распределение Кф000 факт. изделий между ФС Ту-154М (по обобщенным данным)
С целью обеспечения эффективности эксплуатации за нормативный уровень принималось
значение КнорМ = 0,2, установленное ОАО «Туполев» и требующее в дальнейшем уточнения по
накопленной статистической информации о налете парка самолетов, об отказах изделий ФС и эксплуатационных экономических характеристик для изделий ФС.
Таким образом, в результате проведенных исследований была выполнена оценка безотказности изделий ФС для самолетов типа Ту-134(А, Б) и Ту-154(Б, М), при этом были выявлены
изделия ФС, функциональные системы и АК, превышающие показатель К00м, установленный
ОАО «Туполев».
Отсутствие поступления эксплуатационных экономических характеристик из АК сдерживает разработку ОТМ, позволяющих наиболее действенно осуществлять управление надежностью.
ЛИТЕРАТУРА
1. ОСТ 100132-84. Надёжность изделий авиационной техники. Методы количественного анализа безотказности функциональных систем при проектировании самолётов и вертолётов.
2. Методика управления надежностью изделий функциональных систем с целью поддержания уровня летной годности и экономичности эксплуатации ВС. - М.: ГосНИИ ГА, 2005.
3. Систематизированные данные об авиационных происшествиях, инцидентах и отказах функциональных систем самолёта Ту-134 за период эксплуатации 1967-2002 г.г. Техническая справка НЦ ПЛГ ВС ГосНИИ ГА, 2003.
4. 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.
5. Систематизированные статистические данные об авиационных происшествиях и инцидентах, обусловленных отказами комплектующих изделий функциональных систем самолёта Ту-154М за период с 1988 по 2003 гг. Техническая справка НЦ ПЛГ ВС ГосНИИ ГА, 2005.
RESULTS OF RELIABILITY PREDICTION OF FUNCTIONAL SYSTEMS PRODUCTS, TU-134(A, B) AND XU-154 (B, М) TYPE AIRPLANES MAINTAINED IN AIR COMPANIES
OF RUSSIAN FEDERATION
Grishin A.N., Mochalov A.YA., Lebedev A.V., Yuskin S.A.
In paper results of an estimation of maintenance reliability of Tu-134 (А, Б,) and Ту-154 (Б, М) airplanes are presented. Results of reliability assessment have allowed to reveal the least reliable functional systems and their component parts.
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.
Результаты оценки надежности... 67
