Принципы обеспечения долговечности АТ за рубежом

1. ОБЩИЕ ПРИНЦИПЫ ОРГАНИЗАЦИИ РАБОТ ПО ОБЕСПЕЧЕНИЮ ДОЛГОВЕЧНОСТИ АВИАТЕХНИКИ ЗА РУБЕЖОМ
Требования параграфов авиационных правил FAR 25.571 и JAR 25.571 не регламентируют установления назначенных ресурсов (сроков службы), а требуют расчетно-аналитического и экспериментального обоснования перечней агрегатов и узлов планера, эксплуатируемых по ресурсу (safe life)
или в соответствии с концепцией "устойчивости к повреждениям" или "безопасной повреждаемости"
(damage tolerance), т.е. методами ТЭС.
Такими базовыми положениями FAR 25 являются:
" 25.571 (а). Общие положения. Оценка должна показать,что катастрофический отказ вследствие
усталости, коррозии или случайного повреждения будет предупрежден в течение срока эксплуатации
(throughout the operational life) самолета. ...";
" 25.571 (b). ... Оценка степени влияния повреждения на остаточную прочность конструкции в любой момент в течение срока эксплуатации должна учитывать первоначальную возможность его обнаружения и последующий рост при повторяющихся нагружениях. ...";
" 25.571 (с). Оценка усталостной прочности (безопасного срока службы). ... Эта конструкция должна быть способна выдерживать повторяющиеся нагружения ... в течение срока службы до списания
(service life) без выявляемых трещин, что должно быть показано анализом, подтвержденным результатами испытаний. ...".
Интересно отметить, что даже в терминологии по ЭТХ за рубежом практически не применяется
термин "назначенный ресурс", используется либо просто "life" как термин, объединяющий понятия
ресурса и срока службы и используемый в контексте (как, например, в цитатах из FAR, приведенных
выше - operational life). Следует указать, что аналогами русских терминов "назначенный ресурс (срок
службы)" являются английские термины "ultimate life" или "declared life (maximum permitted life)", которые в тексте FAR отсутствуют.
Термин "time between overhaul (TBO)", определяется не как назначенный межремонтный ресурс, а
обозначает периодичность плановых контрольно-восстановительных работ (КВР), выполняемых на
изделии после демонтажа его с борта ВС (наработку между очередными плановыми КВР) [5].
Таким образом разработка ВС и КИ ведется исходя из предельного экономически обоснованного
срока эксплуатации ВС (КИ), а их долговечность характеризуется и оценивается с использованием
комплекса показателей надежности, не включающих такие традиционные для отечественной практики показатели, как назначенные ресурсы и сроки службы.
Не практикуется также поэтапное продление ресурсов ВС. Самолеты за рубежом поставляются
заказчикам с установленными при сертификации и отраженными в программе ТОиР ВС перечнями
агрегатов и КИ, эксплуатируемых по ресурсу и по техническому состоянию, а также с установленными
в контракте гарантийными обязательствами, в том числе по предельному сроку службы (см. разд. 3).
Все возможные уточнения условий обеспечения долговечности АТ реализуются в виде изменений программы ТОиР, в частности в виде выпуска программы дополнительного контроля конструкции
планера (Supplemental Structural Inspection Program - SSIP). Такие уточнения и дополнительные условия характерны, как правило, для стареющих изделий и никак не связаны с ограничением или продлением ресурсов (сроков службы) ВС в целом, что предусмотрено основополагающими нормативными документами (FAR и др.).
Для КИ ситуация за рубежом ближе к отечественной практике, однако величины периодичности
КВР ограничиваются на начальном этапе эксплуатации только для особо сложных изделий (например, авиадвигателей) и не всеми фирмами. Большинство фирм поставляет КИ изготовителю ВС или
эксплуатанту без ограничения ресурсов и сроков службы в принятом в отечественной практике понимании, но с определенной системой гарантий. Естественно все изделия проходят сертификацию типа
"до установки на самолет", то есть отвечают требованиям FAR (JAR) и технических условий (стандартов Technical Standard Order - TSO).
Практически это означает, что после окончания всех гарантий эксплуатант может использовать
КИ без ограничений (кроме тех, что есть в сертификате типа), но сам несет все издержки, связанные
с повреждениями и отказами КИ.
Практическая интерпретация указанных требований в части долговечности может быть проиллюстрирована на примере двух среднемагистральных самолетов BAe.146 и RJ (Canadair Regional Jet) по
материалам [6,7].
1. К самолету BAe.146 на этапах создания предъявлялись следующие требования (при продолжительности типового полета 45 минут):
срок эксплуатации "до появления трещин" (crack free life - CFL) - 40000 полетов;
cрок нормальной эксплуатации (с минимальным контролем и восстановлением конструкции normal operation with minor repair) - 55000 полетов;
cрок эксплуатации до начала контроля конструкции (threshold inspection life - TIL) - 16000 полетов
(плюс еще две формы контрольно-восстановительных работ с периодичностью 2 года);
срок нормальной эксплуатации с экономически обоснованным объемом контрольновосстановительных работ (economic repair life - ERL или economic design goal - EDG) - 80000 полетов.
При этом объем программы "усталостных" испытаний конструкции составлял 140000 полетных
циклов.
Интересно отметить также, что в соответствии с практикой британского CAA для самолета
BAe.146 было выдвинуто требование к моменту получения сертификата летной годности подтвердить результатами испытаний возможность безопасной эксплуатации в течение 2 лет при 4000 полетов в год и коэффициенте безопасности 5, это требование созвучно отечественой практике установления начального назначенного ресурса, однако оно регламентирует объем "усталостных" испытаний, а не разрешенную продолжительность эксплуатацию парка самолетов.
2. К самолету RJ, уже эксплуатируемому в настоящее время, были предъявлены следующие основные требования в части его долговечности:
CFL - 30000 ч налета (45000 полетов); TIL - 15000 ч налета (последующие проверки совмещаются
с формой C и проводятся каждые 3000 ч);
ERL (EDG) - 60000 ч (80000 полетов) или 20 лет.
Таким образом можно резюмировать, что в соответствии с требованиями авиакомпаний и государственными нормами (FAR, JAR) ВС и КИ могут и должны эксплуатироваться по состоянию, а их
долговечность обеспечивается методами, отличными от отечественной практики установления и поэтапного продления назначенных ресурсов и сроков службы. Важной составной частью этих методов
является использование развернутой системы гарантий поставщика АТ.
2. ГАРАНТИЙНЫЕ ОБЯЗАТЕЛЬСТВА ПОСТАВЩИКОВ И ПОДДЕРЖАНИЕ ДОЛГОВЕЧНОСТИ
АВИАТЕХНИКИ ПРИ ЕЕ ЭКСПЛУАТАЦИИ
Формирование указанных гарантий и обеспечение эксплуатации осуществляются за рубежом в
соответствии с рекомендациями АТА, изложенными в спецификациях АТА (в частности, АТА Spec.
200, 300 и 400 по вопросам поставок КИ и другим вопросам материально-технического обеспечения)
и руководстве АТА для поставщиков АТ [3].
Указанное руководство рекомендует поставщикам (в интересах успешного сотрудничества с ведущими авиакомпаниями и центрами ТОиР АТ) поддерживать следующие виды гарантий на поставляемую АТ:
атериалы и запчасти,
Стандартная гарантия соответствует гарантийным обязательствам, принятым в отечественной
практике.
Гарантия предельного срока службы и уровня надежности как раз те гарантии, которые обеспечивают необходимый уровень долговечности и надежности поставляемой АТ. Ниже они будут рассмотрены подробнее.
Гарантии регулярности вылетов и затрат на ТОиР не имеет повсеместного распространения и не
связаны напрямую с долговечностью и поэтому подробно не рассматриваются.
Гарантия послеремонтной надежности заключается в обязательстве продления первоначальной
гарантии после ремонта КИ, т.е. учета ее истечения, начиная с момента восстановления КИ после
перерыва в момент его отказа.
Применительно ко всем видам гарантий существует целый ряд общих условий поставки АТ, касающихся и организации поддержания долговечности ВС и КИ в эксплуатации, в частности, ожидается, что поставщики планера и двигателей ВС будут:
гарантий, а также сами будут поддерживать обязательства поставщиков КИ в случае невыполнения
ими работ по гарантиям на КИ, установленные на ВС или двигателе;
лять эксплуатанту общее руководство по всей системе гарантий на ВС и КИ, порядку
их выполнения и контроля;
ения
в период действия гарантии, если у него существует для этого аттестованная (сертифицированная)
государством материально-техническая база, а технология и оснастка отвечают требованиям поставщика КИ или ВС в целом;
предметами, если конструкция создана с учетом устойчивости к таким повреждениям;
онт КИ в сроки, меньшие сроков плановых форм ТОиР для данного
КИ;
ажи и передачи АТ;
траты,
включая накладные, по согласованным на текущий период тарифам и затраты на материалы и запасные части по текущим ценам).
Стандартная гарантия отвечает всем перечисленным условиям и кроме того содержит ряд дополнительных условий.
1. Изделия не должны иметь отказов и повреждений и отвечать требованиям условий поставки
(технических спецификаций) в течение согласованного сторонами периода времени.
2. Гарантированному устранению подлежат отказы КИ, а иногда (по контракту на поставку) и вызванные ими вторичные повреждения.
3. Обязательные доработки (директивы летной годности) подлежат выполнению за счет поставщика АТ и с участием, при необходимости, его специалистов.
4. Период гарантии должен начинаться с начала использования КИ (ВС) и может охватывать весь
срок его эксплутации, однако этот период не может быть меньше величины периодичности первого,
намеченного по схеме вида планового ТО.
5. При выявлении и устранении в ходе гарантийного ремонта КИ конструктивного дефекта все КИ
парка должны быть заменены на доработанные.
6. При отказе КИ, эксплуатируемого по ресурсу, в период гарантии , оно должно заменяться на
новое, если отказавшее КИ выработало не менее 50% ресурса, в противном случае отказавшее КИ
подлежит восстановлению (ремонту).
Типовые сроки стандартной гарантии составляют от 6 месяцев до 5 лет эксплуатации в зависимости от вида и причины отказа. Для контрактов концерна Airbus Industrie характерна величина стандартной гарантии от 6 месяцев до 4,5 лет. В тоже время следует отметить высказанное в докладе [8]
мнение (по-видимому, общее мнение всех эксплуатантов), что период стандартной гарантии должен
быть не менее 5 лет. Такие обязательства берет на себя, в частности, фирма Dassault (например, по
самолету Falcon 900B [9]).
Гарантия предельного срока службы имеет своей целью обеспечить уровень долговечности основных силовых элементов планера и двигателей ВС, удовлетворяющий эксплуатанта. Она устанавливается в единицах наработки и/или календарного срока по согласованию сторон. Обычно для
больших ВС величина ее выше и может достигать 60000 полетных циклов и 20 лет эксплуатации. Для
легких ВС она существенно меньше, например, для самолета Falcon 900B гарантия предельного срока службы планера - 10 лет или 10000 ч налета [9].
Смысл этой гарантии заключается в том, что в ее рамках все затраты, связанные с отказами планера (двигателя) в период после окончания стандартной гарантии, возмещаются поставщиком и эксплуатантом солидарно на основе пропорционального разделения (по-видимому, пропорционально
отработке гарантийного срока).
Гарантия уровня надежности - это еще одна гарантия, связанная с поддержанием долговечности
КИ. Она заключается в обязательствах поставщика обеспечивать своими силами быструю замену
отказавших КИ, если:
на отказ (MTBF) или наработки на неплановый съем с борта (MTBUR) и эта величина не подтверждена в гарантийный период.
Величина гарантийного периода устанавливается обычно не менее 5 лет и он продляется сверх
того при необходимости до тех пор, пока за интервал 18 последовательных месяцев не будет подтверждено значение гарантированного уровня надежности. Методика расчета этого уровня обычно
включается в соглашение о гарантиях контракта на поставку ВС (КИ).
Таким образом поддержание уровня долговечности АТ в эксплуатации осуществляется за рубежом путем реализации системы гарантий, в частности по уровню надежности КИ и предельному сроку службы планера и двигателей ВС.
За рубежом так же, как в отечественной практике, существует система выполнения дополнительных осмотров и доработок конструкции ВС, однако это характерно для стареющих ВС (в конце срока
гарантии предельного срока службы или за его пределами) и имеет целью не "продление ресурса", а
сохранение уже заявленного уровня долговечности, либо повышение технико-экономической эффективности эксплуатации. В ряде случаев программы дополнительных осмотров конструкции
(Supplemental (Structural) Inspection Program - SSIP (SIP)) являются довольно объемными комплексами работ, однако в пределах гарантии срока службы их выполнение финансируется совместно поставщиком и эксплуатантом ВС. В случае же выявления необходимости доработок из-за недостаточного уровня отказобезопасности конструкции, выявленного в эксплуатации, т.е. реализации директив
летной годности, все расходы несет поставщик ВС (двигателя).
В ряде случаев выполнение специальных программ осмотров (типа SSIP) и доработок на базе
поставщика обеспечивает увеличение гарантии предельного срока службы. Например, для самолетов фирмы Sabreliner Corporation возможно увеличение гарантии предельного срока службы с 10000
до 15000 ч налета (после выполнения в фирменном центре ТОиР корпорации специальной формы
КВР Excalibur Inspection), либо даже до 30000 ч налета при выполнении более трудоемкой формы
контроля и доработок конструкции планера [10].
В заключение можно резюмировать, что в отличие от отечественной практики за рубежом поддержание долговечности АТ в эксплуатации осуществляется не на базе поэтапного продления ресурсов, а путем реализации широкой системы гарантий и поэтапного (с "большим шагом" в 5...15 тыс. ч
наработки) уточнения условий (по объемам КВР) отработки расчетных или гарантированных величин
EDG. При этом по мере отработки ресурса все время происходит гибкое регулирование затрат эксплуатанта и поставщика на эти работы, осуществляемое на взаимоприемлемой договорной основе и
в соответствии с действующими рекомендательными документами, например, ATA [3].
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ
1. Falcon 20 Retrofit. Bendix/King, Allied Signal Inc., 1990.
2. Requirements for Future Advanced Short/Medium Range Aircraft, AEA, 1983.
3. ATA World Airlines and Suppliers Guide, ATA, January 1994.
4. Program Plan - National Aging Aircraft Research Program, FAA/DOT USA, 1989.
5. World Airlines Technical Operations Glossary (WATOG), 10th Edition, ATA, IATA, ICCAIA, 1983.
6. Whittington H. RJ Rolls Out.- Commuter World, June-July, 1991.
7. Grigg R.E. Development of Maintenance Programme Through Flight Test Phase. Proceedings of Aircraft Engineering Conference AIRMECH'81, February 10-12, Zurich, 1981.
8. Meline J. What the Operator Wants. Там же.
9. Olcott J.M. Dassault Falcon 900B.- Business and Commercial Aviation, October, 1991.
10. Sabreliner Maintenance and Repair, Sabreliner Corp., 1991.
11. Edwards T.M., Wilson R.G. Maintenance Program Analysis for Aircraft Structures of the 80's: MSG3.- SAE Technical Paper Series, 1980, N 801214.
12. Maintenance Review Board Report. MDD DC-10-10 Maintenance Program, FAA/DOT USA, 1971.
13. Supplement to MDD DC-10-10 MRB Report (Applicable to MDD DC-10-30, -30F, -40), FAA/DOT
USA, 1973.
14. Bradbury S.J. MSG-3 as Viewed by the Manufacturer (Was It Effective ?).- SAE Technical Paper
Series, 1984, N 841482.