Обоснование перевода агрегатов функциональных систем самолета МиГ-31 на техническое обслуживание по состоянию тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 05.07.07, кандидат технических наук Прейс, Александр Александрович

• Прейс, Александр Александрович
• кандидат технических наук
• 2011

Оглавление диссертации кандидат технических наук Прейс, Александр Александрович

Введение.

ГЛАВА 1 РАЗЛИЧИЯ И СХОДСТВА В ПОДХОДАХ ЭКСПЛУАТАЦИИ САМОЛЕТОВ ГРАЖДАНСКОЙ И ВОЕННОЙ АВИАЦИИ.

1.1 Классификация авиации.

1.2 Документы, регламентирующие деятельность в вопросах эксплуатации гражданской и военной авиации. Ю

1.3 Принципиальные различия в вопросах технической эксплуатации воздушных судов гражданской и военной авиации. 1 ~

1.3.1 Требования к воздушным судам при технической эксплуатации авиационнои техники.

1.3.2 Виды выполняемых работ на авиационной технике. ^

1.3.2.1 Виды выполняемых работ в гражданской авиации. ^

1.3.2.2 Виды выполняемых работ в военной авиации. ^

1.4 Состояние проблемы обеспечения безопасности полетов и поддержания летной годности воздушных судов.

1.5 Современный уровень безопасности полетов и надежности авиационной техники.

1.5.1 Классификация авиационных событий.

1.5.2 Показатели безопасности полетов. ^

1.5.3 Анализ аварийности авиации. ^

1.6 Постановка задачи исследования. ^

ГЛАВА 2 АНАЛИЗ ОТРАБОТКИ РЕСУРСОВ АГРЕГАТОВ ФУНКЦИОНАЛЬНЫХ СИСТЕМ САМОЛЕТОВ МиГ-31.

2.1 Взаимосвязь долговечности, сохраняемости и надежности самолетов.

2.2 Показатели долговечности. ^

2.2.1 Методы определения значения ресурса и срока служб.

2.3 Анализ процесса старения (отработки ресурса и срока службы) агрегатов функциональных систем самолетов МиГ-31 и гражданской авиации.

2.3.1 Анализ отработки ресурсов агрегатами пневматической (газовой) системы.

2.3.2 Анализ отработки ресурсов агрегатами системы управления самолетом.

2.3.3 Анализ отработки ресурсов агрегатами системы жидкостного охлаждения и наддува блоков РЭО.

2.3.4 Анализ отработки ресурсов агрегатами шасси.

2.3.5 Старение однотипных систем самолетов гражданской и военной авиации.

2.4 Сравнение процессов старения заданных конструктором самолета и реализуемых в эксплуатации.

2.5 Результаты и выводы по главе.

ГЛАВА 3 АНАЛИЗ НАДЕЖНОСТИ АГРЕГАТОВ И ФУНКЦИОНАЛЬНЫХ СИСТЕМ САМОЛЕТОВ МиГ-31.

3.1 Нормирование безотказности воздушных судов.

3.1.1 Поддержание летной годности воздушных судов.

3.1.2 Контрольные оценки надежности агрегатов и функциональных систем.

3.2 Оценка надежности агрегатов и функциональных систем самолетов МиГ-31 по традиционному методу.

3.2.1 Система электроснабжения переменного трехфазного тока постоянной частоты.

3.2.2 Шасси.!.

3.2.2.1 Основные опоры шасси и створки.

3.2.2.2 Передняя опора и створки.

3.2.3 Гидравлическая система.

3.3 Результаты и выводы по главе.

Общие результаты и выводы.

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Обоснование перевода агрегатов функциональных систем самолета МиГ-31 на техническое обслуживание по состоянию»

На сегодняшний день, ввиду хронического недофинансирования на протяжении длительного периода времени как в гражданской, так и военной авиации, не удается в полном объеме реализовать программу по обновлению и модернизации парка воздушных судов (ВС), что приводит к резкому старению авиационной техники (АТ).

Следовательно, с учетом старения АТ, в целях обеспечения надежности, повышения безопасности и регулярности полетов, снижения затрат на техническую эксплуатацию, необходимо выполнение исследования для обоснования возможности использования новых принципов технического обслуживания и ремонта (ТОиР), ориентированных на максимальное использование фактической надежности АТ. Одним из перспективных принципов ТОиР является переход на технологию эксплуатации АТ «по состоянию».

Несмотря на всю привлекательность технологии эксплуатации АТ «по состоянию», ее широкое использование до настоящего времени ограничивалось наличием ряда проблем.

Основными проблемами, тормозящими использование технологии «по состоянию» являются:

- отсутствие в эксплуатирующих организациях методов для оценки и проведения анализа процессов старения функциональных систем самолетов, с целью выбора оптимальной стратегии, вместо малоэффективной практики ограничения эксплуатации по сроку службы или ресурсу до ремонта, а использовать только показатели достигаемой фактической надежности;

- отсутствие методики для оценки надежности функциональных систем самолетов в прямых показателях, задаваемых НЛГС.

В настоящее время, в традиционно сложившейся системе оценок надежности авиационной техники используются косвенные показатели надежности. В гражданской авиации к таким показателям относят среднюю наработку на отказ, количество отказов на 1000 часов налета (Кто»), налет на 5 отказ, приводящий к авиационным событиям (инцидент, серьезный авиационный инцидент, авиационное происшествие). Надежность авиационной техники в военной авиации оценивается следующими показателями: средний налет на неисправность, обнаруженную в полете и приведшую к невыполнению полетного задания, Тпз ; средний налет на неисправность, обнаруженную в полете, Тп; средний налет на неисправность (отказ и повреждение), Тс.

Показатели надежности самолетов задаются государственными требованиями не в косвенных, а в прямых показателях, которые установлены Нормами Летной Годности Самолетов (НЛГС). В НЛГС требования к надежности определены в виде допустимых значений вероятностей отказов систем на 1 час полета, приводящих к возникновению в полете особых ситуаций, классифицирующихся как сложная, аварийная, катастрофическая ситуация. Так, вероятность возникновения катастрофической ситуации определена как практически невероятная с частотой возникновения не более у чем 1-10" на 1 час полета. Вероятность возникновения аварийной ситуации определена с частотой возникновения 1-10"6на 1 час полета, и вероятность возникновения сложной ситуации определена с частотой возникновения 1 • 10"4 на 1 час полета.

Необходимо заметить, что при расчете надежности функциональных систем и оборудования самолетов, определяются вероятности безотказной работы P(t) и вероятности отказа Q(t) в функции от налета. При этом, нормируемая вероятность отказа на 1 час полета при рассматриваемом интервале времени, согласно общепринятым в теории надежности методам, часто дает результаты, противоречащие здравому смыслу и практике эксплуатации авиационной техники.

Представляемая диссертационная работа посвящена исследованию процессов старения и надежности функциональных систем самолетов МиГ-31 с целью обоснования возможности их эксплуатации по состоянию с контролем уровня надежности.

Целью диссертационной работы является: обоснование возможности перевода агрегатов функциональных систем самолета МиГ-31 на техническое обслуживание по состоянию.

Для достижения поставленной цели в диссертации решаются следующие задачи:

1 Выполнен анализ особенностей структуры и опыта технической эксплуатации авиационной техники в гражданской и истребительной авиации.

2 Исследованы особенности технического обслуживания самолетов государственной авиации, и их влияние на процессы старения функциональных систем на примере процессов старения функциональных систем самолета МиГ-31 при длительной эксплуатации.

3 Выполнен расчетный анализ надежности функциональных систем самолета МиГ-31 по традиционной и альтернативной методике, разработанной в СибГАУ.

4 Научно обоснована возможность перевода агрегатов функциональных систем самолета МиГ-31 на стратегию эксплуатации по фактическому состоянию.

Объект исследования: функциональные системы самолета МиГ-31 истребительной авиации.

Предмет исследования: исследование процессов старения и надежности функциональных систем самолета МиГ-31 для обоснования возможности перевода на техническое обслуживание по техническому состоянию.

Методы исследования основаны на применении математического аппарата теории вероятностей, математической статистики, теории надежности и системного анализа.

Научная новизна состоит в том, что впервые:

1 Показано, с использованием статистических данных серийной эксплуатации, что функциональные системы самолета МиГ-31 стареют так же, как и планер самолета. В отношении к старению, функциональные системы самолета МиГ-31 существенно отличаются от систем самолетов гражданской 7 авиации, что является следствием отличия их структур и процессов технического обслуживания.

2 Установлено, вероятность отказа за 1 час полета функциональных систем самолета МиГ-31 рассчитанная по традиционному методу расчета, в зависимости от структуры систем, может быть постоянной, возрастающей либо убывающей функцией времени. Это противоречит оценкам надежности агрегатов систем полученным в результате длительной серийной эксплуатации.

3 Расчетный анализ надежности систем самолета МиГ-31 выполненный по альтернативному методу и статистическим материалам, полученным при серийной эксплуатации, показал независимость от времени вероятностей отказа систем за 1 час полета, что обеспечивает возможность перевода их эксплуатации на стратегию по состоянию с контролем уровня надежности. Установлены контрольные уровни надежности.

Практическая значимость работы заключается в том, что:

1 Показано, что вследствие крайне незначительного влияния замен агрегатов в эксплуатации по их отказам и неисправностям, процессы старения функциональных систем не стабилизируются в функции налета часов, как это характерно для самолетов гражданской авиации. А поскольку ресурсы агрегатов систем установлены близкими к ресурсам планера самолета, функциональные системы стареют также как и планер.

В этих условиях, постоянное поддержание малых значений параметров потоков отказов агрегатов и высокой надежности систем самолетов государственной авиации определяется:

- с одной стороны, высокой надежностью агрегатов в пределах малых (в сравнении с самолетами гражданской авиации) ресурсов;

- с другой стороны, системой технического обслуживания авиационной техники реализуемой в государственной авиации.

2 Результаты исследования надежности и старения самолетов МиГ-31, позволяют научно обоснованно рекомендовать перевод его функциональных систем на эксплуатацию по состоянию с контролем уровня надежности, существенно увеличить срок службы самолетов истребительной авиации и повысить эксплуатационную надежность.

3 Результаты диссертационной работы использованы при проведении лекционных и практических занятий с летным и инженерно - техническим составом.

Заключение диссертации по теме «Контроль и испытание летательных аппаратов и их систем», Прейс, Александр Александрович

3 Гермовыводы 15 Рулевой агрегат РАУ-107А канала тангажа

4 Кронштейн 16 Исполнительный механизм МПЧ

5 Секторы 17 Рулевой привод РП-210

6 Тросовая проводка 18 Рулевой привод БУ-190

7 Направляющие ролики 19 Дифференциальный механизм

8 Цилиндр зависания элеронов 20 Качалки

9 Гидроусилитель элеронов БУ-170Э 21 Тяги

10 Узел качалок крена 22 Кронштейн

1 1 Рулевой агрегат РАУ-107А канала крена 23 Цилиндр ограничения хода РУС

12 Нелинейный механизм

Рисунок 2.6 - Система управления самолетом

В целях повышения аэродинамического качества на определенных режимах полета самолет оснащен механизацией крыла, включающей отклоняемые носки крыла и отклоняемые в режиме зависания элероны и закрылки.

Составной частью управления является система автоматического управления самолетом САУ, которая обеспечивает возможность автоматического управления самолетом относительно трех его осей.

Проводка управления самолетом смешанная: в гроте на прямолинейном участке — тросовая, в виде двух пар тросов (для дублирования); жесткая, в виде тяг и качалок, - в остальных местах. Переход от жесткой проводки к тросовой и обратно осуществляется с помощью роликов и секторов с направляющими канавками.

Значения средней относительной отработки ресурсов агрегатов системы управления в функции налета самолетов, находящихся в эксплуатации, представлены в таблице 2.3

Список литературы диссертационного исследования кандидат технических наук Прейс, Александр Александрович, 2011 год

1. Воздушный кодекс Российской Федерации. Принят Государственной Думой 19.02.1997г., №60-ФЗ.

2. ГОСТ 28056-89. Документация эксплуатационная и ремонтная на авиационную технику. Построение, изложение, оформление и содержание программы технического обслуживания ремонта. -М: Издательство стандартов, 1989 г.

3. ГОСТ 18675-79. Документация эксплуатационная и ремонтная на авиационную т ехнику и покупные изделия для нее. —М: Издательство стандартов, 1985 г.

4. ГОСТ В20436-88. Изделия авиационной техники. Общие требования к комплексным программам обеспечения безопасности полетов, надежности, контролепригодности и эксплуатационной технологичности. -М: Издательство стандартов, 1988 г.

5. ГОСТ 25866-23. Эксплуатация техники. Термины и определения. —М: Издательство стандартов, 1983 г.

6. ГОСТ 27002-89. Надежность в технике. Основные понятия. Термины и определения. —М: Издательство стандартов, 1990 г.

7. Наставление по технической эксплуатации и ремонту авиационной техники в гражданской авиации России (НТЭРАТ ГА-93) -М: Воздушный транспорт, 1994.

8. ФАП-145. Федеральные авиационные правила. Организация по техническому обслуживанию и ремонту авиационной техники. Per. №1871 Минюста РФ от 13.08.99 г.

9. ФАП-145Р. Организации по ремонту авиационной техники. Требования и сертификация. Утв. ФАС России 31.03.97 г. № 60.

10. ФАП-132. Экземпляр J1A. Требования и процедуры сертификации. Утверждены приказом МТ РФ № 132 от 16.05.03 г.

11. Типовые руководства по сбору, обработке и использованию информации о неисправностях авиатехники в авиапредприятиях. Утв. УТЭРАТ ФАС РФ 01.06.97 г.

12. Временные требования и процедуры сертификации экземпляра воздушного судна гражданской авиации. УТВ. Нач. УПЛГ ФСВТ РФ 01.10.99 г.

13. Информационно справочные и аналитические материалы по основным вопросам в области поддержания летной годности гражданских воздушных судов. -М: УПЛГ ФАС России. 1998 г. 137 с.

14. Рекомендации по построению системы нормативно технической документации по технической эксплуатации авиационной техники в новых хозяйственных условиях. Утв. ОТЭРАТ ДВТ России 10.06.92 г. № 25.1.7-2.

15. Типовой договор на поставку гражданского воздушного судна и взаимные обязательства Поставщика и Эксплуатанта на весь период эксплуатации по поддержанию летной годности. Утв. ФАС России, 03.12.97 г. №61/у.

16. Методика статистического регулирования надежности изделий авиационной техники при управлении эффективностью процесса технической эксплуатации самолетов в эксплуатационном авиапредприятии. Утв. Нач. ГУЭРАТ МГА 28.06.84 г.

17. Общие требования к программе технического обслуживания и ремонта самолетов ГА. Утв. МАП МГА 16.01.85 г. -М: ГосНИИ ГА, 1985 г.

18. Положение об увеличении ресурсов газотурбинных двигателей гражданской авиации, их агрегатов и комплектующих изделий. 3-е изд. Утв. ДВТ России 04.10.94 г.

19. ОСТ 54 30054-88. Система технического обслуживания и ремонта авиационной техники. Регламент технического обслуживания самолета (вертолета). -М: Издательство стандартов, 1988 г. 64 с.

20. Методические рекомендации по разработке и содержанию «Руководства по деятельности организаций по техническому обслуживанию и ремонту ВС». Утв. ОТЭРАТ ДВТ 30.03.94 г. № 25.1.5-11.

21. Сертифицированные требования к российским внешним линейным станциям технического обслуживания ВС. Утв. ДВТ 01.12.94 г. № ДВ-6.1-103.

22. Общие требования к содержанию, порядку заключения и организационному обеспечению договоров на техническое обслуживание ВС. Утв. ДВТ 17.09.93 г. № ДВ-1.50-51.

23. Требования к метрологическому обеспечению технического обслуживания и ремонта авиационной техники. Утв. ДВТ 06.03.96 г. № ДВ-6.8-21.

24. Руководство по оценке соответствия нормативным требованиям подразделений, осуществляющих сбор, обработку и анализ полетной информации авиапредприятий РФ. Утв. ФСВТ России 17.08.99 г. № 33.

25. О поддержании летной годности и переоснащении парка ВС авиакомпаний России. Постановление Коллегии ВАС России от 23.03.98 г.

26. Федеральные авиационные правила инженерно авиационного обеспечения государственной авиации (ФАП ИАО ГА - 05): М.: 2005г.

27. АП-25. Авиационные правила. Нормы летной годности. --М: МАК, 1994 г.

28. Летная годность воздушных судов. Приложение 8 к Конвенции о гражданской авиации. ИКАО, 1983 г.

29. Шамшин, С.С. Боевая подготовка и безопасность полетов

30. С.С. Шамшин // Учебник для слушателей ВВА им. Ю. А. Гагарина.' Монино, 2004.

31. Анализ надежности авиационной техники в авиакомпании «Красноярские авиалинии» за 2006 год, Красноярск, 2006 г. 36 с.

32. Анализ инженерно-авиационного обеспечения безопасности полетов авиапредприятиях Красноярского МТУ ВТ МТ РФ за 2006 год, Красноярск, 2006 г. 24 с.

33. Анализ инженерно авиационного обеспечения полетов в авиапредприятиях Красноярского МТУ ВТ МТ РФ за первое полугодие 2005 года, Красноярск, 2005 г. 20 с.

34. Анализ безопасности полетов в гражданской авиации Красноярского МТУ ВТ МТ РФ за первое полугодие 2005 года, Красноярск 2005 г. 28 с.

35. Анализ влияния надежности авиационной техники на безопасности полетов за 2006 год, Минтранс России. Москва, 2006 г. 102 с.

36. Анализ влияния надежности авиационной техники на безопасности полетов за 2006 год. (Приложение). Минтранс России. Москва, 2006 г. 86 с.

37. Оценка влияния надежности авиационной техники на безопасность полетов за 1 полугодие 2006 года, Минтранс России. Москва, 2006 г. 62 с.

38. Оценка влияния надежности авиационной техники на безопасность полетов за 1 полугодие 2007 года, Минтранс России. Москва, 2007 г. 50 с.

39. Правила расследования авиационных происшествий и авиационных инцидентов с государственными воздушными судами в Российской Федерации. Утверждены постановлением Правительства РФ от 02.12.99 г. № 1329.

40. Сухолитко В. А. Определение роли и места бортовой активной системы безопасности полета на перспективных летательных аппаратах / В. А. Сухолитко.// Доклад на МАК, 2001 г.

41. Зосимов А. Г. Эксплуатационные нагрузки и надежность агрегатов и функциональных систем самолетов гражданской авиации / А. Г. Зосимов. Дис. канд. техн. наук. Красноярск 2008, 171 с.

42. Анцелиович, Л.Л. Надежность, безопасность и живучесть самолета /Л.Л. Анцелиович// Учебник для студентов вузов обучающихся по специальности «Самолетостроение» М.: Машиностроение, 1985. - С.296

43. Тихий, И.И. Технические основы эксплуатации авиационного оборудования /И. И. Тихий// Учебное пособие. Иркутск : ИВАИИ, 2004. С.320

44. Бондаренко, В. Г. Анализ отработки ресурсов системы автоматического самолетовождения при длительной эксплуатации самолета Ту-154М/ В. Г. Бондаренко, О. Г. Бойко, В. Б. Краснопеев //Красноярск, САКС-2004. С. 18-19.

45. Прейс, А. А. Долговечность. Исследование и анализ процесса старения функциональных систем самолета/ JI. Г. Шаймарданов // Вестник СибГАУ им. акад. Решетнева / СибГАУ. Вып.1(22). Красноярск, 2009. - С. 102-106.

46. Краснопеев, В. Б. Анализ отработки ресурсов системами самолета Ту-154М при длительной эксплуатации/ В. Б. Краснопеев, О. Г. Бойко// Вестник СибГАУ им. акад. Решетнева / СибГАУ. Вып.4(17). Красноярск, 2007. - С. 62 -64.

47. Бойко, О. Г. Исследование процессов старения систем электроснабжения и автоматики самолета Ту-154М / О. Г. Бойко, В. Б. Краснопеев // Вестник СибГАУ им. акад. Решетнева / СибГАУ. Вып.4. (21) -Красноярск, 2008.-С. 116-119.

48. Воробьев, В. Г. Надежность и эффективность авиационного оборудования/ В. Г. Воробьев, В. Д. Константинов. М.: Транспорт. 1995., 236 с.

49. Сугак, Е. В., Надежность технических систем / Е. В. Сугак, Н. В. Василенко, Г. Г. Назаров, А. Б. Паньшин. МПГ «Раско», Красноярск, 2001 г., 608 с.

50. Новожилов, Г. В. Безопасность полета самолета. Концепция и технология. / Г. В. Новожилов, М. С. Неймарк, J1. Г. Цесарский, — М.: Машиностроение, 2003. 143 с.

51. Лепихин, A.M. Вероятностный риск анализ /A.M. Лепихин, Н. А. Мухатов, В. В. Москвичев, А. П. Черняев. Новосибирск.: Наука, 2003. 173 с.

52. ОСТ 1 00132-84. Надежность изделий авиационной техники. Методы количественного анализа безотказности функциональных систем при проектировании самолетов и вертолетов.

53. Бойко, О. Г. Правомерность использования интегральных функций , распределения случайных величин в расчетах надежности функциональныхсистем /О.Г. Бойко// Вестник СибГАУ. Вып. 4(21). 2008. С. 104-120. /