МИНИСТЕРСТВО НАУКИ И ВЫСШЕГО ОБРАЗОВАНИЯ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования «САНКТ-ПЕТЕРБУРГСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ АЭРОКОСМИЧЕСКОГО ПРИБОРОСТРОЕНИЯ» КАФЕДРА №13 ОТЧЕТ ЗАЩИЩЕН С ОЦЕНКОЙ ПРЕПОДАВАТЕЛЬ к. т. н., доцент должность, уч. степень, звание подпись, дата С.Ф. Скорина инициалы, фамилия РЕФЕРАТ «МЕТОД ТЕХНИЧЕКОЙ ЭКСПЛУАТАЦИИ ИЗДЕЛИЙ ДО ОТКАЗА» по курсу: Техническая эксплуатация и испытания авиационных электросистем и пилотажнонавигационных комплексов РАБОТУ ВЫПОЛНИЛ СТСТУДЕНТ ГР. № 1036 подпись, дата Санкт-Петербург 2024 А.Д. Пронькин инициалы, фамилия ОГЛАВЛЕНИЕ ВВЕДЕНИЕ.................................................................................................... 3 1 Классификация эксплуатационных факторов, влияющих на техническое состояние ВС ..................................................................................... 5 2 Эксплуатационно-технические характеристики и показатели эффективности системы ТоИР самолетов ............................................................ 8 3 Методы управления техническим обслуживанием ВС........................ 11 4 Стратегия технической эксплуатации до отказа .................................. 13 ЗАКЛЮЧЕНИЕ ........................................................................................... 16 2 ВВЕДЕНИЕ Современное воздушное судно представляет собой очень сложную конструкцию, состоящую из большого количества различных по форме, размерам, материалам, условиям работы и назначению изделий АТ. В процессе эксплуатации под воздействием статических и динамических нагрузок, температур, атмосферных осадков, по причине конструктивных и производственных дефектов, а также возможных нарушений условий ТО изделия повреждаются. Как правило, большинство повреждений приводит к потере изделиями работоспособного состояния. Такие изделия снимают с эксплуатации и, если они ремонтопригодны, отправляют в ремонт. Основными причинами поступления АТ в ремонт являются: 1) износ элементов конструкции; 2) конструктивные недостатки и производственные дефекты; 3) нарушения правил эксплуатации. [1] Эффективное использование ЛА определяется не только уровнем их летно-технических характеристик, но и существенно зависит от внедрения прогрессивных технологий технической эксплуатации (ТЭ). Техническая эксплуатация ЛА представляет собой состояния и процессы: – функционирования АТ; – подготовки ЛА к полетам; – контроля и восстановления свойств АТ; Осуществляемую в наземных условиях часть указанных процессов и состояний составляют мероприятия, определяемые как техническое обслуживание и ремонт (ТОиР) АТ. Основным предназначением ТЭ является обеспечения надежности, исправности и своевременной готовности ЛА к полетам, а также экономичности при проведении работ по ТОиР. ТЭ включает в себя такие стадии, как техническое обслуживание, ремонт, хранение и транспортирование АТ. Под влиянием научно – технического прогресса происходит непрерывное совершенствование и усложнение конструкций ЛА, 3 что сказывается на стоимости их разработки и изготовления, а также затратах на проведение ТОиР. В этих условиях возникает необходимость постоянного совершенствования процесса ТЭ ЛА с целью повышения эффективности их использования и снижения затрат на ТОиР [2]. Метод технической эксплуатации до отказа (метод ТЭО) – метод эксплуатации, устанавливающий критерием предельного состояния изделия его отказ с полной или частичной потерей работоспособности, после чего изделие подлежит восстановлению или списанию. Простыми словами, этот метод подразумевает осуществление обслуживанию и критического состояния, невозможностью ремонтам (ТОиР) которое, выполнения операций 4 техническому оборудования по как характеризуется заданных работоспособности. по правило, функций, то достижению есть утратой 1 Классификация эксплуатационных факторов, влияющих на техническое состояние ВС В процессе эксплуатации воздушного судна (ВС) их узлы, агрегаты и детали испытывают постоянное влияния ряда факторов, которые по-разному влияют на их техническое состояние, а значит и на их эксплуатационную надежность и работоспособность. Все многообразие факторов, которые характеризуют реальные условия эксплуатации и оказывают влияние на техническое состояние ВС, можно подразделить на объективные и субъективные. С другой стороны, факторы, которые влияют на смену технического состояния ВС, можно разделить на конструктивно-производственные, которые определяют начальные качества объектов, и эксплуатационные, что отражают изменение технического состояния в процессе эксплуатации (рисунок 1) [3]. Рисунок 1 – Место Системы ТОиР в процессах развития повреждений и отказов 5 Эксплуатационные факторы можно разделить на несколько групп. Группы нагружающих (объективных) факторов, то есть факторов, связанных с особенностями применения ВС и условиями его летной эксплуатации: • Внешние нагрузки: аэродинамические нагрузки, перегрузки, давления, вибрации, акустические нагрузки, аэродинамическое нагревание, нагрев от работающей силовой установки, электрические нагрузки. • Режимы работы авиационных двигателей и функциональных систем. Группы факторов, которые характеризуют внешние условия: • Климатические условия. Сюда относятся температура, давление и влажность атмосферного воздуха, их суточное и годовое колебание, изменения и перепады по высоте и длине трассы, осадки (дождь, снег, лед, туман), насыщенность воздуха агрессивными веществами (соли, щелочи и др.). • Условия, которые характеризуют состояние аэродромов: запыленность атмосферы, качества покрытия взлетно-посадочных полос и рулежных дорожек, степень их чистоты, наличие на них осадков и т.д. Группы человеческих факторов: • Условия летной эксплуатации, качества работы летного состава: количество взлетов и посадок, использование режимов полета и режимов работы двигателей, умение правильно действовать в особенных случаях и особенных условиях полета, умение правильно готовиться к полету и правильно его рассчитывать и т.д. Эти факторы зависят от степени обученности и тренированности летного состава. • Качества технического обслуживания: организация эксплуатации, квалификация инженерно-технического состава, качества и своевременность выполнения работ по обслуживанию и ремонту, особенности транспортировки и хранения. При выполнении работ по техническому обслуживанию, с одной стороны, улучшается состояние систем, 6 агрегатов и узлов ВС и предупреждаются неисправности (введение масел, регуляции параметров и т.п.), с другой стороны, в результате некачественного выполнения работы может ухудшиться их техническое состояние и даже появиться неисправность. Влияние эксплуатационных факторов на техническое состояние объектов сказывается в виде отклонений от номинала их параметров в результате износа, старения деталей и разрегулирования агрегатов. Эти факторы являются причинами возникновения медленных отказов.[4] 7 2 Эксплуатационно-технические характеристики и показатели эффективности системы ТоИР самолетов Одним из важных факторов, определяющих уровень эксплуатационнотехнических характеристик самолета, является надежность конструкции самолета и его функциональных систем, задача поддержания и восстановления которой в эксплуатации решается путем выполнения на самолете комплекса работ по ТОиР, включающего работы по контролю технического состояния, профилактические работы, направленные на поддержание работоспособного состояния конструкции и агрегатов самолета, и восстановительные работы, имеющие своей целью восстановлений исправного или работоспособного состояния самолета и его составных частей, в том числе путем замены агрегатов и блоков оборудования, выработавших свой ресурс. Комплекс работ по ТОиР включает также значительный объем заряднозаправочных работ, с помощью которых обеспечивается функционирование систем и составных частей путем возобновления на борту самолета запасов горючего, рабочих жидкостей и газов. Применение самолета по назначению предполагает выполнение различного рода работ, связанных с посадкой и высадкой пассажиров, погрузкой и выгрузкой грузов и багажа, что требует значительных затрат времени и средств при подготовках самолета к полетам. Наконец, основные работы по ТОиР сопровождаются работами по обеспечению сохранности самолета на стоянке в перерывах между полетами, а также зачастую значительным объемом дополнительных или вспомогательных работ, обеспечивающих саму возможность выполнения основных работ. Большую их часть составляют работы по обеспечению доступа к обслуживаемым элементам конструкции и блокам оборудования. Работы по ТОиР выполняются авиационным техническим персоналом, использующим необходимые средства 8 ТОиР. При этом персонал взаимодействует с конструкцией самолета и его составных частей в соответствии с указаниями эксплуатационной и ремонтной документации. Эти работы выполняются в различных сочетаниях, организационных формах или видах в зависимости от целевого назначения и периодичности выполнения работ. Названные элементы: самолет, технический персонал, средства ТОиР, эксплуатационная и ремонтная документация, — взаимосвязаны и взаимодействуют в рамках образуемой ими системы ТОиР таким образом, чтобы обеспечить выполнение работ по ТОиР с высоким качеством при минимальных затратах труда, времени и средств. Необходимая эффективность системы ТОиР обеспечивается рациональным ее формированием, предполагающим анализ и взаимную увязку характеристик всех элементов, составляющих систему ТОиР.[5]. Перечисленные эксплуатационные факторы обуславливают протекание разных процессов, которые изменяют техническое состояние объектов и приводят к полной или частичной потере работоспособности. Выделяют три основных вида процессов, которые ухудшают работоспособность устройств: быстротекущие процессы, процессы средней скорости и медленнотекущие процессы. Быстротекущие процессы имеют периодичность изменения, которое измеряется обычно долями секунд. Эти процессы заканчиваются в пределах цикла машины и опять возникают при следующем цикле. К ним можно отнести вибрацию узлов, изменение сил трения в подвижных соединениях, колебания рабочих нагрузок и другие процессы, которые влияют на совместное расположение узлов в каждый момент времени и искривляют цикл работы машины. Возникновение быстротекущих процессов обусловлено сложными физическими взаимодействиями, которые возникают при работе механизмов, при трении в направляющих элементах и т.д. На ВС к быстротекущим процессам можно отнести вибрации, вызванные неравновесностью масс двигателей и агрегатов, которые 9 вращаются; вибрации трубопроводов, обусловленные как механическими колебаниями, так и параметрическим возбуждением; изменения сил трения в подшипниках, подвижных элементах агрегатов, пульсации давления рабочей жидкости; акустические колебания, которые вызваны выхлопной струей газа. Процессы средней скорости проходят за время непрерывной работы машины и их длительность измеряется обычно в минутах или часах. Они приводят к однообразному изменению начальных параметров машины. Этим самым обуславливается возникновение параметрических или медленных неисправностей и отказов. Таким образом, изменение параметров и характеристик элементов во времени является следствием физико-химических процессов, которые происходят в них. Процесс возникновения отказа являет собой, как правило, некоторый часовой процесс, внутренний механизм и скорость которого определяются свойствами материала, климатических и других факторов.[3] 10 напряжениями, влиянием 3 Методы управления техническим обслуживанием ВС В процессе эксплуатации ВС его узлы и агрегаты подвергаются постоянному воздействию эксплуатационных факторов, изменяя его техническое состояние. Внутренний механизм возникновения отказа представляет собой временной процесс изменения структуры и свойств изделия, вызванный нагрузками, температурой и другими факторами. Многообразие и стохастический характер воздействия эксплуатационных факторов на объекты авиационной техники приводят к тому, что при одной и той же наработке или продолжительности эксплуатации объекты имеют различное фактическое состояние. В связи с этим наработка или календарный срок службы не характеризуют однозначно техническое состояние объекта в процессе эксплуатации. Из теории надежности характеризующееся известно, несоответствием что любого неисправное состояние, параметра требованиям нормативно-технической документации, при котором его дальнейшая эксплуатация недопустима или нецелесообразна, называется предельным.[4] Согласно критериям предельного состояния, устанавливающим пределы использования по назначению, выделены следующие методы эксплуатации: • до выработки ресурса, • до отказа, • до предельного состояния. Для выявления предельных состояний изделий в Системе ТОиР каждому методу эксплуатации ставятся плановые работы ТО: • методу эксплуатации по выработке ресурса (ТЭР) – работы по контролю наработки, • методу эксплуатации до отказа (ТЭО) – работы по контролю работоспособности с определением уровня надежности, • методу до предотказного состояния (ТЭП) – работы по контролю значения определяющего параметра состояния.[3] 11 Совокупность восстановлению правил выполнения надежности изделия работ определяется восстановления технического состояния изделия. 12 по поддержанию как и стратегия 4 Стратегия технической эксплуатации до отказа Стратегия ТЭО с контролем уровня надежности – одна из наиболее распространенных. Практическое применение данной стратегии существенно сокращает затраты на техническое обслуживание не только новых типов ВС, но и эксплуатирующийся длительное время. Особенности стратегии ТЭО следующие: каждое изделие эксплуатируется до отказа, межремонтный ресурс для них не устанавливается, техническое обслуживание каждого конкретного изделия заключается в выполнении необходимого объема работ по регулировке, обнаружению возникших отказов и неисправностей и их устранению. Применительно ко всему парку однотипных изделий осуществляется контроль уровня надежности. Структурная схема управления процессом ТЭО техническим состоянием объекта с контролем уровня надежности представлена на рисунке 2. Рисунок 2 – Схема управления процессом ТЭО однотипных изделий при применении стратегии обслуживания с контролем уровня надежности где, ОУ – объект управления; ОЭ – объект эксплуатации; ПТЭ – процесс технической эксплуатации; БП – программный блок; БИ – блок информации; БА – блок анализа; 13 БО – оперативный блок; БН – блок накопления информации. Информация о надежности изделий r поступает в блок обработки информации (БИ), где происходит определение фактического уровня надежности, накопление качественной и количественной информации по отказам Z, информации о наработке объектов Т и технико-экономической информации С. На основе сравнения характеристик надежности Rф с допустимыми Rдоп и анализа информации по отказам ZсZ' за предыдущий период, блок анализа (БА) и оперативный блок (БО) преобразуют результаты анализа в команды управления, воздействующие на процесс технической эксплуатации однотипных изделий. Если фактический уровень Rф ≤Rдоп, то оператор вырабатывает команду на продолжение эксплуатации с контролем уровня надежности δR≤0, если же Rф ≥Rдоп, то оператор вырабатывает команду на изменение процесса эксплуатации (δR≥0) в виде назначения дополнительных работ по техническому обслуживанию, выполнение конструкторских доработок и т.п. Программный блок БП служит для формирования допустимого уровня надежности Rдоп в зависимости от характеристик наработки Т и экономических факторов С. Применение стратегии обслуживания с контролем уровня надежности имеет ряд недостатков. При замене изделия после возникновения безопасного отказа особую актуальность приобретает задача оперативной оценки надежности серийных изделий в эксплуатации вследствие определения эффективности проведенных мероприятий по повышению надежности и уточнения режимов профилактических работ в эксплуатации. Определение ряда показателей надежности (средняя наработка до первого отказа, средняя наработка до первой замены) на ранней стадии эксплуатации оказывается невозможным, поэтому возникает необходимость в применении других показателей. 14 Существующая в настоящее время система сбора и учета информации о надежности объекта не обеспечивает необходимую полноту и достоверность информации для решения задачи безопасности и регулярности полетов. Область применения данной стратегии обслуживания ограничена изделиями, для которых имеет место экспоненциальное распределение вероятности безотказной работы, т.к. использование других методов для контроля уровня надежности затруднено из-за особенностей эксплуатационных наблюдений.[5,6]. 15 «реального плана» ЗАКЛЮЧЕНИЕ Метод ТЭО получил широкое распространение как в зарубежных авиакомпаниях, так и в ГА России. Практика его применения показала, что высокая эффективность технической эксплуатации достигается только при рациональном подборе объектов ТОиР, достаточном информационном обеспечении авиапредприятий, наличии тесного взаимодействия конструкторских бюро и заводов - изготовителей AT с эксплуатационными предприятиями − авиакомпаниями. Однако все эти программы не содержат информации, достаточной для принятия решений по планированию, и не могут быть использованы для организации эффективной стратегии ТОиР. В этой связи становится очевидным необходимость внедрения универсальной единой диагностической программной платформы для полноценного взаимодействия всех подразделений, прямо или косвенно участвующих в организации ТОиР. Для поддержания должного уровня надежности и безопасности эксплуатации самолетов необходимо улучшать надежность их конструкции, систем и оборудования, вводить резервирование и специальные системы безопасности, что непосредственно влияет на стоимость эксплуатации (через стоимость компонентов, массу и т.д.) и обуславливает новые требования к системе технического обслуживания и ремонта самолетов гражданской авиации. 16 СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ 1. Чинючин Ю.М., Полякова И.Ф. / Основы технической эксплуатации и ремонта авиационной техники: Учебное пособие. Часть I.-М.: МГТУ ГА, 2004. – 82 с. 19.04.2024 2. 6. ГОСТ Р ИСО 13381-1— 2016 3. Д.Ю. Киселев, И.М. Макаровский / Основы теории технической эксплуатации летательных аппаратов: учеб. пособие. – Самара: Изд-во Самарского университета, 2017. – 96 с. 20.04.2024 4. Далецкий С.В., Деркач О.Я., Петров А.Н. / Эффективность технической эксплуатации самолетов гражданской авиации. - М.: Воздушный транспорт, 2002. – 100 с. 19.04.2024 5. Н.Н. Смирнов, Н.И. Владимиров, Ж.С. Черненко и др. / Техническая эксплуатация летательных аппаратов / Под ред. Смирнова Н.Н.- М.: Транспорт, 1990. – 460 с. 21.04.2024 6. Чекрыжев Н.В. / Основы технического обслуживания воздушных судов: учеб. пособие. – Самара: Изд-во СГАУ, 2015. – 84 с. 21.04.2024 17
