Совершенствование методов расчета надежности функциональных систем самолетов гражданской авиации и исследование процессов старения (06.09.2010)

Автор: Бойко Оксана Геннадьевна

- число агрегатов в системе.

на зависимостях приведенных на рис. 20, 21 и 22.

Из приведенных рисунков видно, что средние относительные отработки ресурсов агрегатами функциональных систем возрастают с увеличением налета планера самолета, но не превышают значения 0,6 (60 %). Предельное значение средней относительной отработки ресурсов агрегатами систем для различных систем достигается при различном налете планера. Это определяется величиной собственных ресурсов агрегатов систем. Стабилизация средней относительной отработки ресурсов агрегатами систем определяется их заменами при эксплуатации вследствие отработки ресурсов, неисправностей, отказов и по организационным причинам.

Рисунок 21 – Средняя относительная отработка ресурсов агрегатами шасси

Таким образом, стабилизация отработки ресурсов агрегатами на 60 % указывает на то, что системы «не стареют» более чем на 60 %, а следовательно не могут являться причиной уменьшения надежности самолетов с большими налетами часов.

Вместе с этим следует помнить, что в структуре системы одновременно работают агрегаты с различной отработкой ресурсов от малой до близкой к 100 %.

Разработчик самолета, задавая требования по ресурсам агрегатов, вместе с этим задает и процесс «старения» систем. Но в этом процессе не учитываются замены агрегатов вследствие отказов, неисправностей и по организационным причинам. Разработчик учитывает замены агрегатов только вследствие отработки ими ресурсов. Представляет интерес рассмотрение этого процесса и сравнение с реализуемыми в эксплуатации процессами.

В таблице 6 приведены значения назначенных ресурсов агрегатов основной системы электроснабжения переменным током (СПЗСЗБ40) и радиодальномера СД-75 самолета Ту-154М.

Таблица 6 Величина ресурсов агрегатов функциональных систем самолета Ту-154М

Функциональная система Комплектующие изделия Назначенный ресурс, ч

СП3С3Б40 ГТ40ПЧ6 6000

БЗУ-376СБ 27000

БРН-208М7А 27000

БРЧ-62БМ 30000

БТТ-40Б 30000

СД-75 ЗСД-75 20000

ПУР 20000

АМ-001 50000

ИСД-1 50000

На рисунках 23 и 24 приведены зависимости средних относительных отработок ресурсов систем СПЗСЗБ40 и СД-75, заданные Разработчиком самолета.

являются следствием замены агрегата, либо нескольких агрегатов по причине выра ботки ими ресурсов, т.е. в это время их относительная отработка ресурса уменьшается от 1 до 0.

Рисунок 23 – Зависимость средней относительной отработки агрегатов

основной системы электроснабжения переменным

током самолета Ту-154М (по назначенному ресурсу)

Рисунок 24 – Зависимость средней относительной отработки СД-75

самолета Ту-154 М (по назначенному ресурсу)

Из приведенных рисунков следует, что при определенных значениях налета самолета средняя относительная отработка ресурсов всеми агрегатами систем приближается к 1. С точки зрения надежности систем этот случай наиболее неблагоприятен. Если же оценить среднюю относительную отработку ресурсов агрегатами систем по средним значениям за длительный промежуток времени 40-50 тыс. часов налета, то она может быть оценена как 0,6 (60 %), что хорошо согласуется с результатами определенными по эксплуатационным значениям.

Общие результаты и выводы. В результате выполненных исследований впервые получены следующие научно-значимые результаты: 1. Показано, что экспоненциальное распределение вероятности случайной величины не может быть использовано в качестве математической модели надежности агрегатов поскольку оно определяет вероятность отказа за единицу времени работы агрегата как убывающую функцию. Это противоречит как опытным данным, так и представлениям о том, что развитие деградационных процессов с увеличением времени работы увеличивает вероятность отказа.

Показано, что процедуры получения экспоненциального распределения для оценки надежности некорректны

2. Показано, что решение задачи расчета надежности функциональных систем с использованием интегральных функций вероятностей отказов агрегатов неправомерно. Теорема умножения вероятностей, применяемая в решении, предусматривает умножение вероятностей дискретных событий, но не интегральных функций. Зависимость вероятности отказа за единицу времени (1 час полета), получаемая из решения с использованием интегральных функций вероятностей отказа агрегатов, не соответствует опытным данным и не имеет однозначности решения.

3. Разработан методологический подход и метод решения задач оценки надежности функциональных систем самолетов гражданской авиации, при котором вероятность отказа, либо безотказной работы определяется непосредственно за произвольную единицу времени. При этом в решении используются вероятности отказа агрегатов также за произвольную единицу времени, являющиеся дискретными величинами, что обеспечивает правомерность использования в решении операций предусмотренных теоремой умножения вероятностей.

4. Установлено, что решение задачи оценки надежности сложных систем, применительно к дискретным значениям вероятности отказа агрегатов, возможно прямым применением теоремы умножения вероятностей, реализуемом при традиционном подходе, только для систем с однозначным процессом (сценарием) развития отказа.

5. Для систем с индивидуальным резервированием разработан альтернативный подход расчета надежности, учитывающий неоднозначность сценариев развития отказа в системе.

6. Разработанный метод расчета обеспечивает возможность оценки надежности систем как при проектировании, так и в процессе эксплуатации. Показано, что используемые при проектировании оценки надежности агрегатов систем, получаемые при гостированных планах испытаний, не реализуются в эксплуатации, поскольку планы испытаний существенно отличаются от условий, определяемых режимами технического обслуживания при эксплуатации. Рекомендовано испытания агрегатов выполнять по планам согласованным с режимами технического обслуживания.

7. Положено начало развития риск-анализа технических систем учитывающего не только вероятности и потери от катастроф, но и затраты на обеспечение безопасности. На частных примерах показано, что развиваемое направление риск-анализа учитывающего затраты (на обеспечение безопасности) и прибыль (от нереализовавшихся катастроф), может быть использовано для анализа перспективности стратегических направлений развития техники.

8. Исследования процессов «старения» (влияния длительности наработки на надежность) дали возможность установить, что функциональные системы самолетов гражданской авиации стареют не более чем на 60 % и в процессе длительной эксплуатации при действующей системе технического обслуживания не теряют надежность.

1. Бойко, О.Г Надежность и стратегии технической эксплуатации функциональных систем самолетов гражданской авиации./ Л.Г. Шаймарданов., А.Г. Зосимов, О.Г. Бойко // Решетневские чтения: матер. IX Междунар. науч. конф., посвящ. 45-летию СибГАУ. СибГАУ. – Красноярск, 2005. – С. 75–78.

2. Бойко, О.Г. Проблемы и возможности изменения стратегий технической эксплуатации агрегатов самолетов гражданской авиации/ Л.Г. Шаймарданов., А.Г. Зосимов, О.Г. Бойко // Вестник СибГАУ. Сб. науч. тр.: СибГАУ. – Красноярск, 2006. – Вып. №5(12). – С. 30–33.

3. Бойко, О.Г. Методика оценки надежности функциональных систем самолетов гражданской авиации по статистическим материалам эксплуатанта/ Л.Г. Шаймарданов, А.Г. Зосимов, О.Г. Бойко, В.Л. Медведев // Вестник СибГАУ. Сб. науч. тр.: СибГАУ. – Красноярск, 2006. – Вып. №5(12). – С. 159–164.

4. Бойко, О.Г. Особенности анализа надежности функциональных систем самолетов гражданской авиации/ Л.Г. Шаймарданов., О.Г. Бойко// Вестник СибГАУ. Сб. науч. тр.: СибГАУ. – Красноярск, 2007. – Вып. №2(15). – С. 63–67.


загрузка...