CC BY
136
Использование структурной и функциональной избыточности заключается: во введении резервных элементов и устройств, предназначенных для замены отказавших; в применении схем автоматического контроля параметров устройства в процессе его работы и схем автоматической подстройки параметров устройства. Для серийных устройств важным методом повышения надёжности является проведение предварительных испытаний, в процессе которых отбраковываются наиболее слабые из устройств и элементов. Помимо перечисленных ме-
тодов существенное значение для повышения надёжности устройств имеет их технически грамотная эксплуатация, высокий уровень знаний авиационной техники инженерно-техническим и лётным составом, строгое соблюдение требований руководящей эксплуатационной документации. Из других мер, способствующих сохранению и повышению эксплуатационной надёжности, можно назвать прогнозирование отказов и разработка мероприятий по их предотвращению, внедрение специальной контрольно-измерительной аппаратуры.
ЛИТЕРАТУРА
1. Аралов Г. Д. Состояние и перспективы решения задач повышения надежности, долговечности и ресурсов конструкции самолетов гражданской авиации. М.: Воздушный транспорт, 1984.
2. Ицкович А. А. Надежность летательных аппаратов и двигателей. М.: МГТУ ГА, 1990.
3. Пархоменко П.П., Согомонян Б.С. Анализ отказов и повреждений авиационной техники, влияющих на безопасность полетов. Тамбов: Грамота, 2013. № 10 (77).
4. Куатов, Б.Ж. Методы диагностики и возможности виброакустической оценки состояния авиационной техники / Б.Ж. Куатов, Ергалиев Д.С.// Труды международного симпозиума. Надежность и качество. -2016. - Т. 1 - С. 82 -85.
5. Куатов, Б.Ж. Комплексные показатели надежности авиационной техники / Куатов Б.Ж., Кусаинов А.Б., Сулейменов Е.А., Нуржанов Д.Х.// Труды международного симпозиума. Надежность и качество. -2016. - Т. 2 - С. 253 -257.
УДК 621.532
Куатов Б.Ж., Нуржанов Д.Х. , Жумашев Н.Г.
Военный институт сил воздушной обороны, Актобе, Казахстан
УПРАВЛЕНИЕ НАДЁЖНОСТЬЮ АВИАЦИОННОЙ ТЕХНИКИ
Актуальность прогнозирования технического состояния объектов военной авиационной техники обусловлена, зачастую, непомерно высокой стоимостью результата отказа отдельного элемента сложной технической системы, какой является современный летательный аппарат (ЛА). Эта цена становится крайне высокой в случаях, когда речь идет о жизни летного или технического состава. Затраты на мероприятия по повышению надежности могут быть соизмеримы с ценой отказа исследуемого объекта, но не должны её превышать. В противном случае теряется целесообразность дальнейшей эксплуатации технической системы. В этой связи комплекс мероприятий по повышению надежности авиационной техники является достаточно дорогостоящим. Правильное прогнозирование технического состояния системы даёт возможность рационально выработать перечень и период проводимых работ - эксплуатационных мероприятий по управлению надежностью [1].
Процесс управления надежностью сложных технических систем во всех сферах деятельности человека, где предусмотрено их практическое применение, привлекает все большее внимание ученых.
Прогноз и оценка технического состояния элементов ЛА необходимы для решения двух насущных задач, стоящих перед военной авиацией в Казахстане:
1) задача модернизации парка боевой авиационной техники (БАТ);
2) переход на эксплуатацию АТ (или отдельных её систем) по состоянию, которая предусматривает отказ от традиционных дорогостоящих регламентных мероприятий.
При переходе от планово-предупредительной системы к эксплуатации по состоянию необходимо:
наличие высококвалифицированных специалистов (экспертов), способных правильно определить критические с точки зрения надёжности элементы, узлы, агрегаты;
наличие совершенных технических средств диагностики и контроля состояния элементов систем ЛА;
обоснование методики оценки надёжности ЛА, как сложной системы, по данным, полученным с помощью технических средств диагностики.
Управление надежностью летательных аппаратов является многоэтапным процессом. Весь период выработки летательным аппаратом своего технического ресурса можно разделить на ряд отдельных этапов. Каждый этап характеризуется набором фак-
торов, влияющих на надёжность, причем как повышающих её, так и снижающих. Различными для каждого этапа также будут и зависимости, позволяющие моделировать процессы износа или старения и дающие возможность прогнозировать надежность каждого отдельного элемента системы [2].
Непременно следует оговориться, что элементы лётной и технической эксплуатации проходят в тесной взаимосвязи и влияют друг на друга. Эксплуатация в целом представляет собой чередование мероприятий технической и лётной эксплуатации.
Надёжность авиационной техники зависит от большого числа эксплуатационных факторов. При эксплуатации ЛА подвергается постоянному воздействию внешних условий и внутренних процессов, как при работе, так и при сбережении и хранении. Эксплуатационные факторы можно разделить на три категории [3]:
факторы, действующие на АТ в полёте и при работе на земле;
факторы, обусловленные характером и особенностями базирования, сбережения и хранения АТ;
факторы, зависящие от уровня и организации эксплуатации техники и подготовленности личного состава.
Наибольшему воздействию АТ подвергается при работе в условиях изменяющихся внешних факторов, поэтому основные нагрузки техника воспринимает в полёте. Режимы работы, перепады давлений и температур, силовые нагрузки, вибрация, действующие на ЛА в полёте зависят от характера полётного задания и состояния атмосферы. Так при полётах на малых высотах повышенные нагрузки испытывают обшивка и элементы каркаса, а на больших высотах - герметические кабины, системы подачи воздуха и герметизации. Нагрузка органов приземления зависит от состояния взлётно-посадочной полосы. При пилотаже и боевом маневрировании большие перегрузки испытывает вся конструкция ЛА, а гиперзвуковая скорость приводит к аэродинамическому нагреву обшивки.
Представленная схема этапов жизненного цикла ЛА носит общий характер. Для каждого типа ЛА она имеет свои особенности. Главные отличия состоят в этапах лётной эксплуатации. Факторы и условия выполнения полетного задания вертолёта существенно отличаются от самолёта. Вертолёту присущи такие отличительные этапы полёта, как взлёт «по-вертолётному», висение, развороты и перемещения у земли с последующим приземлением, предпосадочное снижение и гашение скорости. В полёте
вертолёт испытывает меньшие перегрузки, чем самолёт, но большие вибрации. Наличие на вертолёте несущего и рулевого винтов, других вращающихся элементов обуславливает иные подходы к определению его надёжности, как сложной системы.
При более детальном приближении следует учитывать тип конкретного ЛА (транспортный самолёт, бомбардировщик, истребитель, штурмовик и т.д.)
Таким образом, лётная эксплуатация АТ в зависимости от содержания и условий полётного задания в большей или меньшей степени снижает показатели надежности элементов ЛА.
Работа систем ЛА на земле является, как правило, менее напряженной. Факторы, влияющие на надёжность АТ при её нахождении на земле, зависят от времени года, погодных и климатических условий, особенностей и характера базирования, а также от организации сбережения и хранения.
Комплекс мероприятий технической эксплуатации АТ, проводимой на земле, направлен на повышение надежности авиационной техники. Эти мероприятия включают в себя:
осмотры авиационной техники с устранением обнаруженных неисправностей;
замену элементов и деталей, которые выработали свой ресурс или не подлежат ремонту;
работы по содержанию, сбережению и хранению техники (смазка, консервация, чистка, регулировка, настройка и т.д.);
выполнение доработок на АТ;
работы по переходу к зимней (летней) эксплуатации.
Вид ремонта определяется характером повреждений и неисправностей, техническим состоянием авиационной техники и объёмом восстановительных работ. Если мелкий текущий ремонт заключается в устранении незначительных повреждений или неисправностей деталей, узлов, механизмов, блоков, приборов и агрегатов, то при капитальном ремонте АТ полностью разбирается, детали дефектируются, выявленные неисправности устраняются, агрегаты, блоки и приборы ремонтируются и испытываются на стендах. Двигатель после капитального ремонта испытывается на стенде, а ЛА - в воздухе по специальной программе. Ремонт является основным видом восстановления надёжности АТ.
Мероприятия технической эксплуатации и ремонта ЛА составляют содержание мероприятий по управлению надежностью.
При определении надежности ЛА в целом, его структурируют. Надежность ЛА как сложной технической системы представляет собой сочетание логических умножений и сумм надежностей агрегатов, узлов, систем всего множества элементов. Надежность каждого 1-го элемента ЛА является функцией факторов, влияющих на него Р±^)=:Е(Х1, Х2, ... , Хп), где Х1, Х2, ... , Хп - факторы.
Детальный анализ показывает, что не все факторы оказывают одинаковое влияние на надежность рассматриваемого 1-го элемента ЛА. Рассмотрим это на примере авиационного двигателя (АД) самолёта.
Исследования показали [4], что из всего множества ожидаемых условий эксплуатации авиационного двигателя можно выделить пять главных с точки зрения воздействий на надежность АД:
величина использования максимальных режимов за ресурс;
продолжительность полёта самолёта; отклонение фактической температуры атмосферного воздуха от расчётной;
отклонение фактического давления атмосферного воздуха от расчётного;
суммарная наработка парка двигателей данного типа.
На основании обработки статистических данных об отказах и неисправностях совокупности турбореактивных, турбовинтовых и двухконтурных двигателей различного назначения в процессе эксплуатации были получены следующие зависимости показателей надёжности (наработки, приходящейся на одно выключение двигателя в полёте Топв, на один досрочный съем двигателя Тдсд и на суммарное количество неисправностей Тз) от указанных выше эксплуатационных факторов:
Топв = аопв р-0- 572 Ь0'797 х0' 422 тыс.ч./отк.; (1) Тдсд = адсд р-0'161 Ь0' 967 т0' 284 тыс.ч./отк.; (2) Тх = аз р-0' 379 Ь0' 098 т0' 246 тыс.ч./отк. (3) Если представить эти зависимости в общем виде с введением в них дополнительных эксплуатационных факторов, относящихся к числу основных, получим:
Топв = аопв р-аопв Ьвопв Д^опв Др-5опв т£опв ; (4) Тдсд = адсд р-адсд Ьвдсд Д^дсд Др-5дсд т£дсд ; (5) Тоуэ = аоуэ р-аоуэ Ьвоуэ Д^оуэ Др-5оуэ т£оуэ ; (6)
Тх = ах р-аХ Д^ Др-53 т£3 ' (7)
где Тоуэ - наработка на отказ, устраняемый в эксплуатации; р - средняя относительная величина использования максимальных режимов за ресурс; h - средняя величина продолжительности полёта самолёта; Дt - средняя величина отклонения фактической температуры атмосферного воздуха от расчётной (стандартной) величины; Др - средняя величина отклонения фактического давления атмосферного воздуха от расчётной (стандартной) величины; т - величина суммарной наработки (с начала эксплуатации) парка двигателей данного типа; а, р, у, 5, £ - соответствующие постоянные показатели, определяющие степень влияния эксплуатационного фактора на соответствующие показатели надёжности двигателя; аопв, адсд, аоуэ, аз -соответствующие постоянные коэффициенты.
Дальнейшей задачей является определение величин а, р, у, 5, £, аопв, адсд, аоуэ, аз для конкретного двигателя. Осуществить это можно на основании материалов обобщения и анализа информации об отказах и неисправностях двигателей, имеющих место в процессе эксплуатации.
Из зависимостей (1), (2), (3) можно судить, что величины рассматриваемых наработок двигателя обратно пропорциональны средней относительной величине использования максимальных режимов за ресурс, и прямо пропорциональны средней величине продолжительности полёта самолёта и величине суммарной наработки (с начала эксплуатации) парка двигателей данного типа. Показатели степени значений перечисленных факторов зависят от вида наработки.
В заключение отметим, что наличие фактических зависимостей, определяющих влияние эксплуатационных факторов на показатели надежности двигателя и норм на них, дает возможность рассчитать фактические значения технико-экономических характеристик. Получить эти зависимости для конкретного АД можно на основании его статистической модели надежности.
ЛИТЕРАТУРА
1. Куатов, Б.Ж. Повышение надежности авиационной техники в процессе эксплуатации / Б.Ж. Куатов, Байсанов А.З., Надрышин Р.Р.// Труды международного симпозиума. Надежность и качество. - 2016. -Т. 2 - С. 250 - 253.
2. Моломин В.П. Модели управления надёжностью авиационной техники. - М.: Машиностроение, 1981. - 199 с.
3. Инженерно-авиационная служба и эксплуатация летательных аппаратов. М.: Военное издательство МО СССР, 1971. - 450 с.
4. Алексеев К.П. Надёжность и технико-экономические характеристики авиационных двигателей. -М.: Транспорт, 1980. - 102 с.
