Анализ современных стратегий технического обслуживания воздушных судов Текст научной статьи по специальности «Механика и машиностроение»

х 500 х 1000

Рисунок 1. Типичная микроструктура листов из исследуемого сплава системы никель-титан (или нитинола) после термообработки по режиму: 500°С/выдержка 30 мин./охлаждение в воде (на примере листа толщиной 0,7 мм).

Выводы. В результате проведенных исследований установлено:

- возможность производства тонких, толщиной менее 1 мм, и крупногабаритных листов шириной и длиной до 600 мм с одинаковым уровнем физико-механических свойств по всей их плоскости;

- уменьшение относительного удлинения листов с уменьшением их толщины или с увеличением степени деформации;

- смещение температурного интервала мартенси-тного и аустенитного превращений материала листов в область более низких температур с уменьшением толщины листов или с увеличением степени деформации

4. Вышеперечисленные данные представляют несомненный научный интерес и создают потребность в более детальном изучении микроструктуры материала листов, в

том числе более подробного изучения фазового состава, и других дальнейших исследованиях в данном направлении.

Список литературы

1. Бондарев А.Б. Сверхэлластичные №-Л сплавы с эффектом памяти формы - в науке, технике и медицине. // Русский инженер, .№1(36) 2013, стр.46 -48.

2. Бондарев А.Б. Производство полуфабрикатов из сплавов на основе никелида титана. // Международная конференция «Сплавы с эффектом памяти формы: Свойства, технологии, перспективы. Материалы конференции. 26-30 мая 2014 года, г. Витебск, Белорусь., с.72-74.

АНАЛИЗ СОВРЕМЕННЫХ СТРАТЕГИИ ТЕХНИЧЕСКОГО ОБСЛУЖИВАНИЯ

ВОЗДУШНЫХ СУДОВ

Чекрыжев Николай Викторович

Канд. тех. наук, доцент кафедры эксплуатации авиационной техники Самарского государственного аэрокосмического университета имени академика С. П. Королева (национальный исследовательский университет),

г. Самара

В процессе эксплуатации воздушные суда (ВС), его узлы и агрегаты подвергаются постоянному воздействию эксплуатационных факторов (ЭФ), постепенно изменяя его техническое состояние (ТС) вследствие износа, старения деталей и разрегулировки агрегатов.

Информацию о нарастающем старении систем можно получить из рассмотрения динамики изменения параметров (количественной оценки механического износа элемента конструкции, расхода топлива, напряжения пружины, повышения вибрации вращающихся деталей и т.п.).

Условия использования, приводящие к отклонению в параметрах источника отказа (условный отказ), вызывают разрушение материала объекта системы (начинающийся отказ), что является прямой причиной сбоев в работе (надвигающийся отказ), что, в свою очередь, приводит к состоянию нарушения функционирования системы (крутому или катастрофическому отказу), как показано на рисунке 1 [4, с. 59].

Поломка или отказ объекта

Развитие отказа

Нарушение работы объекта

Птичий на

Отклонение параметра источника

- С*

Ухудшение свойств материи, ш ^

Рисунок 1. Схема развития отказа

Многообразие и стохастический характер воздействия ЭФ на объекты авиационной техники приводят к тому, что при одной и той же наработке или продолжительности эксплуатации они имеют различное фактическое состояние.

Совокупность правил выполнения работ по поддержанию и восстановлению надежности изделия определяется [2, с. 31] как стратегия восстановления его ТС.

В соответствии с действующими стандартами различают следующие стратегии технического обслуживания (ТО) [3, с. 20]: ТО по наработке (ТОНАР), при которой

перечень и периодичность выполнения операций определяется значением наработки изделия с начала эксплуатации или после ремонта (среднего, капитального); ТО по состоянию (ТОСКП и ТОСКУН), при которой(ых) перечень и периодичность выполнения операций определяется фактическим ТС изделия в момент начала ТО;

Связь стратегии обслуживания со стратегией эксплуатации представлена в таблице 1, а алгоритм принятия решения по выбору (назначению) стратегии ТО приведен на рисунке 2 [5, с. 35].

Таблица 1

Взаимосвязь стратегий эксплуатации и ТО

С'тратегня технического обслуживания Стратегняэк сплуа тацин

До выработки ресурса (срока службы) До иредотказного состояния До отказа

По наработке (ТОНАР) + — —

По состоянию с контролем уровня надёжности (ТОСКУН) - - +

По состоянию с контролем параметр ов (ТОСКП) - + -

Рисунок 2. Алгоритм выбора рациональных стратегий использования изделий ФС ВС и стратегий ТО

Стратегия эксплуатации до выработки ресурса (ТОНАР), называемое реактивное обслуживание (РО), до сих пор применяется в ГА. Структурная схема управления ТС объекта представлена на рисунке 3.

Рисунок 3. Схема управления техническим состоянием объекта до выработки ресурса (ТОНАР)

УН)

входной параметр, 4' - выходной пара-

х (:)

метр, ^(т) - параметр воздействие процесса (ТЭ) на управление программой ТОиР, Хзад() - задающий параметр, БУП - блок управления программой, БП - блок программы ТОиР объекта, УУ - устройство управления,

ПТЭ - процесс технической эксплуатации, - объект эксплуатации.

По соображениям безопасности полетов для агрегатов, подверженных износу и старению, устанавливается

Тр

межремонтный ресурс Т р меньше среднего значения времени наработки на отказ Т0 на величину среднего времени недоработки объекта до его предельного состояния

ЛТ =3 &, где & - среднее квадратичное отклонение времени отказа [3 с. 109]. В зависимости от типа объекта & = (0,1 - 0,3) Т 0.

Относительный коэффициент недоиспользования

фактического ресурса объекта Р = 0,3-0,9 [1, с. 48], откуда следует, что в подавляющем большинстве случаев (~99,865%) замены агрегатов производятся преждевременно, до выработки ими индивидуальных ресурсов, а в 0,135% случаев имеют место отказы агрегатов и их досрочная замена, при этом, большая часть регламентных работ выполняется при фактическом отсутствии их необходимости.

Опыт ремонта агрегатов ФС отечественных ВС показывает, что свыше 60% агрегатов, поступающих в ремонт после отработки межремонтного ресурса, находятся в нормальном рабочем состоянии.

Стратегия эксплуатации с контролем уровня надежности (ТОСКУН) - существенно сокращает затраты на ТО новых и эксплуатирующихся длительное время ВС [3, с. 117]. Каждое изделие эксплуатируется до отказа,

межремонтный ресурс для них не устанавливается, ТО каждого изделия заключается в выполнении необходимого объема работ по регулировке, обнаружению возник-

ших отказов и неисправностей и их устранению. Применительно ко всему парку однотипных изделий осуществляется контроль уровня надежности (рис. 4).

Рисунок 4. Схема управления ТС однотипных изделий при применении стратегии обслуживания с контролем

уровня надежности

ОУ - объект управления, ОЭ - объект эксплуатации, ПТЭ - процесс технической эксплуатации, БП - программный блок, БИ - блок информации, БА - блок анализа, БО - оперативный блок, БН - блок накопления информации.

Объектом управления (ОУ) является совокупность однотипных изделий ФС ВС и процесс их технической эксплуатации (ПТЭ). Информация о надежности изделий г поступает в блок обработки информации (БИ), где происходит определение фактического уровня надежно-

Я

сти ф, накопление качественной и количественной информации по отказам %, информации о наработке объектов Т и технико-экономической информации С.

На основе сравнения характеристик надежности

Я ф с допустимыми Я >°"' и анализа информации по отказам % с % за предыдущий период, блок анализа (БА)

и оперативный блок (БО) преобразуют результаты анализа в команды управления, воздействующие на процесс технической эксплуатации однотипных изделий.

доп.

Если фактический уровень < , то оператор вырабатывает команду на продолжение эксплуатации с

ЗЯ ^ п Я Ф ^

контролем уровня надежности < 0, если же ф >

Я д°"., то оператор вырабатывает команду на изменение

З п

процесса эксплуатации ( > 0) в виде назначения дополнительных работ по ТО, выполнение конструкторских доработок и т.п.

Программный блок БП служит для формирования

Я д°п.

допустимого уровня надежности в зависимости от

характеристик наработки Т и экономических факторов С [3, с. 55].

Современный уровень развития средств технического диагностирования позволил применить стратегию обслуживания систем и изделий ВС по состоянию с контролем параметров (ТОСКП), позволяющую эксплуатировать их до предотказового состояния.

По результатам непрерывного или периодического контроля параметров изделия принимается решение о продолжении его эксплуатации до следующего контроля, или проведении восстановительных работ, или о замене (рис. 5).

Цель

БУП

Г"

Цель\

у<г, •— х) г® х®

N ! У шф __ Ы*) _ \ /

БП УУ ПТЭ ОЭ

I Уф

Рисунок 5. Замкнутая схема управления техническим состоянием объекта при стратегии ТОСКП

У (:) - выходной параметр, БУП - блок управления программой, ОЭ - объект эксплуатации, ПТЭ - процесс технической эксплуатации, УУ - устройство управления,

БП - блок программы ТО объекта, Узад(:) - задающее воздействие.

Замкнутая схема реализует принцип управления по наблюдаемому отклонению е (:) регулируемой величины (выходного параметра) У(:) с задающим воздействием Узад(). в зависимости от наблюдаемого отклонения е (:) формируется соответствующее управляющее воздействие

еу (:) на процесс технической эксплуатации, а через него

и регулирующее ( ) на объект, которое уменьшает это отклонение. При заданной программе управления функционирует контур схемы, отмеченный штриховыми линиями на рисунке 5. При появлении отклонения £ (:) выходного параметра У ) от его заданного значения Узад(:) по жесткой обратной связи оно немедленно корректирует

управление процессом ТО, введя оператор ^ ,У), обеспечивающий изменение алгоритмов управления.

Область применения данной стратегии ограничена системами и изделиями, которые по соображениям безопасности полетов не могут быть допущены к эксплуата-

ции до отказа, а по экономическим соображениям - к эксплуатации до выработки установленного межремонтного ресурса.

Рассмотренные выше стратегии ТО ВС направлены на устранение очевидных неисправностей и отказов изделий ФС ВС.

Накопленный опыт и практика расследования авиационных происшествий показывает, что наличие любого скрытого недостатка в системе в виде опасного фактора или фактора риска может привести при определённых условиях к трансформации его в причину, которая и обуславливает последующее негативное событие.

Поэтому ИКАО разработала принципиально новую идеологию профилактики авиационных происшествий (АП) и инцидентов, названную «управлением безопасностью полётов».

Новая идеология предотвращения АП предполагает создание в авиакомпании системы управления безопасностью полетов (СУБП), которая акцентирована не на ожидание негативного события, а на выявление опасных факторов в авиационной системе, которые ещё не проявились, но могут стать причиной инцидентов, аварий и катастроф. Такой подход в профилактике авиационных происшествий получил наименование «проактивный» (Proactive).

В соответствии с требованиями ИКАО, на сегодняшний день одним из перспективных является метод упреждающего (проактивного) ТО (Proactive Maintenance), основанный на использовании технологии прогнозирующего анализа (Predictive Analytics).

На базе данных постоянного автоматического мониторинга и диагностики состояния любого изделия ФС ВС производится анализ работы каждого компонента оборудования в реальном времени и прогнозируется его состояние и производительность в будущем [6].

Встроенные бортовые устройства регистрации информации ВС последнего поколения позволяют получить дополнительные данные результатов диагностирования состояния и работы ФС вне аэропорта базирования, что повышает вероятность определения источника опасности (отказа) и уменьшает потребность в непосредственном осмотре оборудования.

Проактивное обслуживание предполагает тот же реагирующий подход, как и обслуживание по состоянию с контролем параметров, но в качестве диагностических признаков выбираются такие параметры системы, наблюдение которых дает возможность контролировать глубинные причины деградации факторов стабильности системы. Мониторинг изменения свойств материала на ранних стадиях отклонения параметра источника отказа (см. рис. 1) позволяет путём предупредительного обслуживания данного источника предотвратить дальнейшую деградацию системы в целом.

Характерные качественные особенности влияния различных подходов к ТО на процесс эксплуатации и межремонтные интервалы исследуемого объекта проиллюстрированы на рисунке 6 [4, с. 60].

V т'1 Т Т1 Г 2 Т^.Тг

С\,Сг - состояние объекта после ремонта 7рес. - ресурс объекта

Рисунок 6. Зависимость уровня технического состояния объекта от времени эксплуатации при различных видах обслуживания, 1 - реактивное обслуживание (РО), 2 - обслуживание по состоянию (ОС),

3 - проактивное обслуживание (ПО)

Применение метода упреждающего обслуживания сокращает время вынужденных простоев ВС на ТО, материальные и человеческие ресурсы, что повышает эффективности работы авиакомпании за счёт увеличения налёта часов ВС и снижение себестоимости единицы транспортной продукции.

Список литературы

1. Воробьёв В.Г. Техническая эксплуатация авиационного оборудования. - М.: Транспорт, 1990. -296 с.

2. Далецкий С.В. Формирование эксплуатационно-технических характеристик воздушных судов гражданской авиации. - М.: Воздушный транспорт, 2005.- 416 с.

3. Смирнов Н.Н. Обслуживание и ремонт авиационной техники по состоянию.- М.: Транспорт, 1987. -

272 с.

4. Чекрыжев Н.В., Коптев А.Н. Перспективы развития методов технического обслуживания сложных систем бортового комплекса оборудования // Вестник Самарского государственного аэрокосмического университета имени академика С.П.Королева (национального исследовательского университета). - 2012. - №1(32). - С. 55-63.

5. Чинючин Ю.М. Основы технической эксплуатации и ремонта АТ. Учебное пособие. - М.: МГТУ ГА, 2004. - 81 с.

6. Fitch E.C. Extending Component Service Life Through Proactive Maintenance / E.C. Fitch // An FES/BarDyne Technology Transfer Publication #2. Tribolics, Inc., 1998.