Разработка методики интегральной оценки летной годности авиационных газотурбинных двигателей ГА в условиях эксплуатации тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 05.22.14, кандидат технических наук Кармызов, Максим Валерьевич

• Кармызов, Максим Валерьевич
• кандидат технических наук
• 2010

Оглавление диссертации кандидат технических наук Кармызов, Максим Валерьевич

Введение.

Глава 1. Современные методы и средства оценки технического состояния авиационных ГТД.

1.1.Анализ современного состояния безопасности полетов, связанного с надежностью авиационных ГТД.

1.2.Анализ нормативных требований, предъявляемых к оценке ЛГ авиационной техники.

1.3.Современные требования СУБП к оценке безопасности полетов и летной годности.

1.4 .Методы и средства технической диагностики авиационных ГТД, определяющие их летную годность в условиях эксплуатации.

1.4.1 .Тепловые методы.

1.4.2.Возможности виброакустических методов оценки состояния ГТД.

1.4.3.Эффективность трибодиагностики элементов ГТД.

1.4.4.Эффективность диагностики жидкостных систем двигателя.

1.4.5.Эффективность диагностики ГТД по термогазодинамическим параметрам.

1.4.6.Методы диагностики проточной части ГТД.

1.5. Выводы по первой главе.

Глава 2.Формирование слагаемых интегрального показателя оценки технического состояния авиационных ГТД.

2.1 .Методы обобщенной оценки состояния технических систем с использованием информационного критерия.

2.2.Параметрическая классификация частных диагностических показателей авиационного ГТД, для определения облика интегрального показателя.

2.2.1.Оценка информативности диагностического параметра «повышенная вибрация».

2.2.2.0ценка информативности диагностического параметра «состояние масла».

2.2.3. Сравнение информативности диагностических параметров «повышенная вибрация» и «состояние масла».

2.3. Выводы по второй главе.

Глава 3.Разработка метода определения интегрального показателя оценки летной годности авиационных ГТД.

3.1.Анализ существующих методов обобщенной количественной оценки технического состояния авиационных ГТД.

3.2.Описание методики оценки летной годности авиационных ГТД с помощью интегрального показателя в условиях эксплуатации.

3.3.Прогнозирование по параметрам, изменяющимся по закону монотонных или случайных функций.

3.4.Выводы по третьей главе.

Глава 4.Применение интегрального показателя для оценки летной годности авиационного ГТД на примере ПС-90А.

4.1 .Диагностика авиационного ГТД с использованием интегрального показателя.

4.2.Прогнозирование интегрального показателя.

4.3.Выводы по четвертой главе.

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Разработка методики интегральной оценки летной годности авиационных газотурбинных двигателей ГА в условиях эксплуатации»

Гражданская авиация (ГА) как высокотехнологичная отрасль, связанная с особыми условиями производственной деятельности, с высоким уровнем ответственности за принимаемые решения, накопила большой опыт в использовании различных методов оценки технического состояния авиационной техники (AT). Тем не менее, недостаточность теоретического и практического подходов к таким важным проблемам как интегральная оценка летной годности (ЛГ) снижает уровень безопасности полетов (БП) при эксплуатации воздушных судов (ВС).

Сохранение JIT ВС в процессе эксплуатации является частью общего процесса обеспечения безопасности полетов. В настоящее время, например, для оценки ЛГ авиационных газотурбинных двигателей (ГТД) получили значительное развитие методы оперативной диагностики, основанные на различных физических принципах, позволяющие контролировать параметры ответственных узлов и агрегатов авиационного ГТД.

Анализ методов диагностики термогазодинамических, тепловых, виброакустических параметров, а также оптико-визуальной и трибодиагностики показывают, что каждый из них имеет определенную область применения, что позволяет оценить состояние отдельных узлов и элементов ГТД. Возникает необходимость обобщения важной диагностической информации для дальнейшего ее использования в качестве аргумента при принятии решения о выработке мероприятий по поддержанию заданных уровней ЛГ.

Предъявляемые требования к ЛГ на современном этапе эксплуатации ВС, изложенные в международных документах, диктуют необходимость выработки интегральных критериев определения технического состояния AT и проведения с их помощью обобщенной оценки.

Из-за сложностей, связанных с оценкой состояния объектов AT и высоких требований, предъявляемых к точности и распознаванию вида и «адреса» дефекта, важное значение приобретают численные методы решения обозначенных проблем. При этом каждый частный случай получает смысл самостоятельной задачи со своим решением, применимым только в условиях конкретной ситуации.

В связи с этим, вышесказанное определяет актуальность настоящей работы, исследования в которой будут способствовать совершенствованию и внедрению в авиакомпании методов количественного анализа и оценки JIT авиационных ГТД.

В работе решается задача обобщения диагностической информации о состоянии авиационного ГТД с помощью интегрального показателя, позволяющего вырабатывать рекомендации и мероприятия, способные повышать ЛГ с позиции надежности ГТД.

Теоретическую основу диссертационного исследования составили научные труды: Волькенштейна М.В., Биргера И.А., Бонгарда М.М., Зубкова Б.В., Машошина О.Ф., Пивоварова В.А., Смирнова Н.Н., Чинючина Ю.М., Шеннона К.Э., и других ученых.

Информационной базой исследования послужили публикации в научных и отраслевых изданиях, информационно-аналитические материалы международных и отечественных семинаров, посвященных обеспечению летной годности авиационных ГТД в условиях эксплуатации, материалы Федеральной службы по надзору в сфере транспорта (ФСНСТ) Министерства транспорта РФ и данные автоматизированной системы сбора и обработки информации по безопасности полетов (АСОБП), а также результаты расследования авиационных событий.

Целью диссертационного исследования является обеспечение текущего контроля исправности авиационных газотурбинных двигателей при их использовании по назначению.

Для достижения поставленной цели в работе исследованы и решены следующие задачи:

1. Проведен анализ современного состояния БП и ЛГ авиационных ГТД, методов оценки их надежности;

2. Обосновано применение интегрального показателя оценки JIT авиационных ГТД;

3. Разработан количественный показатель интегральной оценки JIT при эксплуатации авиационного ГТД;

4. Проведена апробация интегрального показателя для оценки летной годности авиационного ГТД на примере ПС-90А.

Объектом исследования в работе являются методы контроля исправности технического состояния авиационных ГТД.

Предметом исследования является процесс интегральной оценки летной годности авиационного ГТД.

Методы исследования, используемые в диссертационной работе, основаны на применении системного анализа, математического моделирования, математической статистики, теории вероятности, факторного анализа и оптимизации набора контролируемых параметров. Научная новизна работы состоит в следующем:

- обоснована необходимость применения интегрального показателя для текущего контроля исправности авиационных ГТД при их использовании по назначению;

- определена методика расчета интегрального показателя для оценки летной годности авиационного ГТД;

- определен облик интегрального показателя с использованием теории информации.

Практическая значимость работы состоит в следующем:

- предложенный научный подход к формированию методики интегральной оценки авиационных ГТД позволит повысить контроль за их исправностью в процессе эксплуатации;

- предложенный интегральный показатель оценки технического состояния послужит дополнительным источником объективной информации для решения задач совершенствования процессов поддержания ЛГ авиационных ГТД в целях обеспечения безопасности и регулярности полетов, снижении временных, трудовых и материальных затрат на ТОиР;

- полученные результаты могут быть использованы в качестве методических и инструктивно-методологических материалов для эксплуатационных предприятий ГА по организации интегральной оценки летной годности авиационной техники.

Достоверность и обоснованность основных положений и выводов работы подтверждается корректным использованием современного математического аппарата, анализом достаточного объема статистических данных, а также проверкой разработанных методов на собранных статистических материалах, полученных при эксплуатации авиационных ГТД в авиапредприятиях ГА РФ. На защиту выносятся:

- интегральный показатель оценки исправности авиационных газотурбинных двигателей;

- определение и обоснование состава частных показателей оценки исправности авиационного ГТД, входящих в интегральный, с использованием теории информации;

- методика оценки технического состояния авиационного ГТД с помощью интегрального показателя в условиях технического обслуживания и ремонта (ТОиР).

Автор выражает глубокую благодарность и признательность коллективу кафедр «Техническая эксплуатация летательных аппаратов и авиационных двигателей», «Двигатели летательных аппаратов», «Безопасность полетов и жизнедеятельности» и «Техническая механика», а также лично научному руководителю, доктору технических наук Машошину Олегу Фёдоровичу за конструктивные предложения и поддержку по формированию содержания диссертации.

Заключение диссертации по теме «Эксплуатация воздушного транспорта», Кармызов, Максим Валерьевич

Общие выводы по работе

Целью настоящей диссертационной работы являлась разработка методики интегральной оценки летной годности для обеспечения текущего контроля исправности авиационных газотурбинных двигателей при их использовании по назначению.

Для достижения поставленной цели в работе были решены следующие задачи:

1. Обоснована необходимость применения интегрального показателя оценки летной годности авиационного ГТД и определен его облик.

2. Разработан количественный показатель интегральной оценки летной годности при эксплуатации авиационных ГТД.

3. Проведена апробация интегрального показателя для оценки летной годности авиационного ГТД на примере ПС-90А.

В ходе выполнения работы были получены следующие новые научные результаты:

1. Разработана методика расчета интегрального показателя для оценки летной годности авиационного ГТД.

2. Определен облик интегрального показателя.

3. Доказана возможность применения теории информации, для определения состава и степени значимости частных показателей, используемых при интегральной оценки летной годности авиационного ГТД.

4. Доказана возможность использование интегрального показателя для решения задач прогнозирования технического состояния авиационных ГТД на примере ПС-90А.

Полученные результаты дают возможность:

1. Повысить контроль за исправностью авиационных ГТД в процессе эксплуатации;

2. Совершенствовать процессы поддержания ЛГ авиационных ГТД в целях обеспечения безопасности и регулярности полетов, снижении временных, трудовых и материальных затрат на ТОиР;

3. Способствовать организации интегральной оценки летной годности авиационной техники.

Список литературы диссертационного исследования кандидат технических наук Кармызов, Максим Валерьевич, 2010 год

1. Александров В.Г., Майоров А.В., Потюков Н.П. Авиационный технический справочник. М.: Транспорт, 1975.

2. Ахмедзянов A.M., Дубравский Н.Г., Тунаков А.П. Диагностика состояния ВРД по термогазодимическим параметрам. М.: Машиностроение, 1983.

3. Барзилович Е.Ю., Воскобоев В.Ф. Эксплуатация авиационных систем по состоянию (элементы теории). М.: Транспорт, 1981.

4. Беллман Р., Заде JI. Принятие решений в расплывчатых условиях//Вопросы анализа и процедуры принятия решений. М.: Мир, 1976.

5. Биргер И. А. Техническая диагностика. М.: Машиностроение, 1978.

6. Бонгард М.М. Проблема узнавания. М.: Наука, 1967.

7. Васильев В.И., Гусев Ю.М., Иванов А.И. и др. Автоматический контроль и диагностика систем управления силовыми установками летательных аппаратов. М.: Машиностроение, 1989.

8. Веников В.А. Теория подобия и моделирования. Изд. Второе дополненное и переработанное. М.: Высшая школа. 1976. 479с.

9. Вентцель Е.С. Теория вероятностей. М.: Наука, 1969.

10. Волькенштейн М.В. Энтропия и информация. М.: Наука, 1986.

11. Гнеденко Б.В. Курс теории вероятностей. М.: Гостехиздат, 1954.

12. Госсорг Ж. Инфракрасная термография. М.: Мир, 1988.

13. ГОСТ 27.003-90. Надежность в технике. Состав и общие правила, задание требований по надежности.

14. ГОСТ Р 51898-2002 "Аспекты безопасности. Правила включения в стандарты".

15. ГОСТ Р 51897-2002 Менеджмент риска. Термины и определения.

16. OCT 1-00156-75. Надежность изделий AT. Классификаторы признаков неисправностей.

17. Давенпорт В.Б., Рут B.JI. Введение в теорию случайных сигналов и шумов. М.: Изд-во иностр. лит., 1960.

18. Домотенко Н.Т., Кравец А.С. Масляные системы газотурбинных двигателей. М.:, Транспорт, 1972.

19. Дорошко С.М. Контроль и диагностирование технического состояния газотурбинных двигателей по вибрационным параметрам.- М.: Транспорт, 1984.- 128с.

20. Ермаков Г.И. Физико-химические методы определения металлов в авиамаслах с целью прогнозирования технического состояния двигателей. М.: Изд-во МГА, 1973.

21. Ермаков Г.И. Диагностирование технического состояния АД путем анализа работавшего масла. М.: Изд-во МГА, 1985.

22. Ермаков Г.И., Пивоваров В.А., Ицкович А.А. Диагностирование ГТД по результатам спектрального анализа работавших масел. М.: РИО МИ ИГА, 1986.

23. Зубков Б.В. Теоретические основы безопасности полетов. М. МГТУ ГА 1987г.

24. Зубков Б.В., Поляков П.М., Кармызов М.В. «Управление безопасностью полетов». Методическое пособие часть 1. -М.: МГТУ ГА, 2009.

25. Ицкович А.А. Надежность летательных аппаратов и авиадвигателей. Часть 1. М.: РИО МИИГА, 1990.

26. Ицкович А.А. Надежность летательных аппаратов и авиадвигателей. Часть 2. М.: РИО МГТУГА, 1995.

27. Казанджан П.К., Тихонов Н.Д., Шулекин В.Т. Теория авиационных двигателей. М.: Транспорт, 2000.

28. Карасев В.А., Максимов В.П. Методы вибрационной диагностики машин. М.: Машиностроение, 1975.

29. Карасев В.А., Максимов В.П., Сидоренко М.К. Вибрационная диагностика ГТД. М.: Машиностроение, 1978.

30. Кармызов М.В., Зубков Б.В. «Методика качественной оценки безопасности полетов при определении летной годности» Научный вестник МГТУ ГА посвященный 35-летию МГТУ ГА №100. -М.: МГТУ ГА, 2006.

31. Машошин О.Ф. Диагностика авиационных газотурбинных двигателей с использованием информационного потенциала контролируемых параметров. Диссертация на соискание ученой степени доктора технических наук. Москва МГТУ ГА, 2005.

32. Кармызов М.В., Линьков А.В. «Оценка рисков в системе управления безопасностью полетов». Научный вестник МГТУГА. №127. -М.: МГТУГА, 2008, с. 58-64.

33. Кармызов М.В., Машошин О.Ф., Макаров В.П. «Алгоритм оценки вибросостояния газотурбинных двигателей с использованием элементов теории математической статистики». Научный вестник МГТУГА. №135. -М.: МГТУ ГА, 2008, с. 28-33.

34. Кармызов М.В., Монахова С.В. «Методика расчета прогнозируемого и предотвращенного ущерба от несчастных случаев на производстве». -М.: РУДН, 2009.

35. Коллинз Дж. Повреждение материалов в конструкциях. Анализ, предсказание, предотвращение: Пер. с англ.- М.: Мир, 1984.

36. Кольер Р., Берхарт, Лиин JI. Оптическая голография. М.: Мир, 1973.

37. Коняев Е.А. Техническая диагностика авиационных ГТД. Рига: РИО РКИИГА, 1989.

38. Косточкин В.В. Надежность авиационных двигателей и силовых установок. М.: Машиностроение, 1988.

39. Крылов К.А., Хаймзон М.Е. Долговечность узлов трения самолетов. М.: Транспорт, 1976.

40. Кутепов A.M., Полянин А.Д., Запрянов З.Д., Вязьмин А.В., Казенин Д.А. Химическая гидродинамика. М.: «Бюро Квантум», 1996. 336 с.

41. Лебедев A.M. Методы расчета ожидаемого предотвращенного ущерба от авиационного происшествия; монография / A.M. Лебедев.-Ульяновск: УВАУ ГА, 2007.-155с.

42. Лебедев В.Л. Случайные процессы в электрических и механических системах. М.: Физматгиз, 1958.

43. Левич В.Г. Физико-химическая гидродинамика. М.: ФизматГиз, 1959. 700 с.

44. Лозицкий Л.П. Янко А.К. Лапшов В.Ф. Оценка технического состояния авиационных ГТД. М.: Воздушный транспорт, 1982.

45. Лэнинг Дж.Х., Бэттин Р.Г. Случайные процессы в задачах автоматического управления. М.: Изд-во иностр. лит., 1958.

46. Лыков А.В. Теория теплопроводности. М.: «Высшая школа», 1967.

47. Лыков А.В. Тепломассообмен. М.: «Энергия», 1978. 480 с.

48. Машошин О.Ф. Диагностика авиационной техники (информационная основа). Учебное пособие. Москва МГТУ ГА, 2007.

49. Некипелов Ю.Г. Авиационные топлива, смазочные материалы и специальные жидкости. Киев, КИИГА, 1986.

50. Нормы летной годности самолетов транспортной категории Авиационные правила (часть 25). МАК, 1996.

51. Отчет о 16-ой Всемирной конференции по НК в Монреале (Канада) (16th World Conference on NDT). http://www.ronktd.ru, 2004.

52. Панченков Г.М., Лебедев В.П. Химическая кинетика и катализ. М.: «Химия» 1974. 592 с.

53. Пивоваров В.А. Повреждаемость и диагностирование авиационных конструкций. М.: Транспорт, 1994.

54. Пивоваров В.А. Прогрессивные методы технической диагностики. М.: РИО МГТУГА, 1999.

55. Пивоваров В.А. Авиационный двигатель ПС-90. М.: РИО МГА, 1989.

56. Пивоваров В.А. Современные методы и средства неразрушающего контроля состояния авиационной техники. М.: РИО МИИГА, 1988.

57. Пивоваров В.А., Машошин О.Ф. Дефектоскопия гражданской авиационной техники. М.: Транспорт, 1994.

58. Пугачев B.C. Теория случайных функций и ее применение к задачам автоматического управления. М.: Физматгиз, 1960.

59. Резников М.Е. Топлива и смазочные материалы для летательных аппаратов. М., Воениздат, 1973.

60. Руководство по управлению безопасностью полетов. ИКАО 2006 doc 9859 AN/460.

61. Сакач Р.В., Зубков Б.В., Давиденко М.Ф.Безопасность полетов: Учебник для вузов. -М.: Издательство "Транспорт ", 1989.-239с.

62. Седов Л.И. Методы подобия и размерности в механике. М.:

63. Издательство: «Технико-теоретическая литература», 1957. 375с.

64. Семиохин И.А., Страхов Б.В., Осипов А.И. Кинетика химических реакций. М. :Изд-во МГУ, 1995. 351 с.

65. Синдеев И.М. К вопросу о синтезе логических схем для поиска неисправностей и контроля состояния сложных систем. М.: Изв. АН СССР. Техническая кибернетика №2, 1963.

66. Сиротин Н.Н., Коровкин Ю.М. Техническая диагностика авиационных газотурбинных двигателей. М.: Машиностроение, 1979.

67. Смирнов Н.Н., Чинючин Ю.М. Эксплуатационная технологичность летательных аппаратов. М.: Транспорт, 1994.

68. Смирнов Н.Н., Ицкович А.А. Обслуживание и ремонт авиационной техники по состоянию. М.: Транспорт, 1980.

69. Смирнов Н.Н., Владимиров Н.И., Черненко Ж.С. Техническая эксплуатация летательных аппаратов. М.: Транспорт, 1990.

70. Способ расчета скорости испарения сферической капли. Московский Государственный Университет им. М.В.Ломоносова. Химический Факультет. Курсовая работа Москва 2000г.

71. Справочник под редакцией В.Г.Александрова. Контроль узлов трения самолетов и вертолетов. М.: Транспорт, 1976.

72. Степаненко В.П. Практическая диагностика авиационных ГТД. М.: Транспорт, 1985.

73. Стратонович Р.Л. Теория информации. М.: Сов. радио, 1975.

74. Тойбер М.Л. Электронные системы контроля и диагностики силовых установок. М.: Воздушный транспорт, 1990.

75. Фролов В.П., Семенов В.Н., Засимов В.М., Жариков А.В. Информационная поддержка САПР производства и ремонта летательных аппаратов и двигателей с применением пайки и сварки современных конструкционных сплавов. М.: «Машиностроение», 1996. 368 с.

76. Шеннон К.Э. Работы по теории информации и кибернетике. Под ред.

77. Добрушина P.JI., Лупанова О.Б. М.: Изд-во иностранной литературы, 1963.

78. Шишкин В.Г. Безопасность полетов и бортовые информационные системы. Иваново: Издательство МИК, 2005. 240с.

79. Ямпольский Я.М., Белоконь Е.Н. Диагностирование авиационной техники. М.: Транспорт, 1983.

80. Airbus adopts infrared thermography for in-service inspection. Insight. 1994. V. 36. No.10.

81. Программа целевого обучения специалистов ГА по выполнению требований «О порядке объективной регистрации результатов контроля состояния авиадвигателей ВС ГА », утв. зам. рук. ДГШГ ГВС и TP ГА 19.02.2002 г.