автореферат диссертации по транспорту, 05.22.14, диссертация на тему:Определение сроков выполнения работ по контролю технического состояния конструкции воздушного судна при обеспечении требуемого уровня летной годности

На правах рукописи

ВОЛКОВ АЛЕКСЕЙ ВЛАДИМИРОВИЧ

ОПРЕДЕЛЕНИЕ СРОКОВ ВЫПОЛНЕНИЯ РАБОТ ПО КОНТРОЛЮ ТЕХНИЧЕСКОГО СОСТОЯНИЯ КОНСТРУКЦИИ ВОЗДУШНОГО СУДНА ПРИ ОБЕСПЕЧЕНИИ ТРЕБУЕМОГО УРОВНЯ ЛЕТНОЙ ГОДНОСТИ.

Специальность 05.22.14- Эксплуатация воздушного транспорта

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени кандидата технических иаук.

МОСКВА-2003

Диссертационная работа выполнена в Московском Государственном Техниче- ' ском Университете Гражданской Авиации

Научный руководитель: доктор технических наук,

профессор Зубков Б.В.

Официальные оппоненты:

доктор технических наук, профессор Чинючин Ю.М. кандидат технических наук Кармызов В.П.

Ведущая организация: Государственный научно-исследовательский институт гражданской авиации

Защита состоится « » 2003г. в часов на заседании диссерта-

ционного совета Д.223.011.01 Московского Государственного Технического Университета Гражданской Авиации по адресу:

ГСП-3,125993, г. Москва, А-493, Кронштадский бульвар, 20.

С диссертационной работой можно ознакомиться в библиотеке МГТУ ГА.

Автореферат разослан: «_»_200 г.

Ученый секретарь диссертационного совета

Доктор технических наук, профессор V С.К. Камзолов

1

О. ро?-А

ВВЕДЕНИЕ

Актуальность темы. Безопасность полетов (БП), определяемая свойством авиационно-транспортной системы (АТС) осуществлять воздушные перевозки без угрозы для жизни и здоровья людей, зависит от многих факторов и в первую очередь от летной годности ВС, требования к которой изложены в Федеральных авиа-

правлений работы по сохранению и поддержанию ЛГ ВС - непрерывное совершенствование программ технического обслуживания и ремонта самолетов и двигателей. Совершенство той или иной программы определяется степенью взаимодействия между существующим процессом изменения технического состояния объекта и процессом его технической эксплуатации, направленным на сохранение летной годности ВС.

В настоящее время все работы, направленные на поддержание летной годности, выполняются согласно регламента технического обслуживания конкретного типа ВС. Работы выполняются с определенной периодичностью и не всегда начало выполнения той или иной работы совпадает с началом эксплуатации ВС. К настоящему моменту времени накоплены большие объемы статистических данных об отказах, повреждениях ВС, выявленных при его эксплуатации. Большой поток информации, характеризующий техническое состояние ВС, накапливается и в течение полета на бортовых средствах регистрации параметров полета ВС. Вся эта информация может позволить производить корректировку сроков выполнения работ по поддержанию летной годности ВС, что позволит скорректировать временные и экономические затраты на техническое обслуживание самолета.

Большой вклад в решении указанной проблемы внесен специалистами КБ, НИИ, учебных заведений и предприятий ГА: Барзиловичем Е.Ю., Воробьевым В.Г., Далецким C.B., Зубковым Б.В., Ицковичем A.A., Смирновым H.H., Сакачом Р.В., Уриновским Б.Д., Чинючиным Ю.М. и другими учеными. Разработке методов, позволяющих производить корректировку сроков выполнения работ по поддержанию летной годности ВС, автор диссертации и посвятил свои научные исследования, основные результаты которых представлены в настоящей диссертации.

Целю диссертационной работы является совершенствование программы

технического обслуживания с учетом статистических дг

ционных правилах (ФАЛ) для всех этапов создания и эксплуатации ВС. Одно из на-

дениях ВС и полетной информации. Для достижения поставленной цели необходимо было решить следующие задачи: '

® 1. Исследовать статистическую информацию для обоснования корректировки сро-

л

^' ков начала выполнения работ по контролю конструкции ВС с целью обеспе-

чения ее ЛГ в условиях эксплуатации.

2. Разработать метод определения оптимального правила эксплуатации конструк-

ции ВС по состоянию с контролем параметров. *

3. Определить принципы и структуру информационной системы поддержания лет-

ной годности ВС с использованием полетной информации.

4. Предложить новый подход к использованию полетной информации для коррек-

тировки периодичности выполнения регламентных работ. Методы исследования. В настоящей работе в зависимости от решаемых задач использовались методы математической статистики и теории вероятностей, численные методы решения дифференциальных уравнений, методы исследования закономерностей циклической повреждаемости легких сплавов, а также использовались методы инженерного анализа и др.

Трудоемкие численные расчеты выполнялись с помощью программного обеспечения Excel и MathCAD.

Научная новизна исследований заключается в следующем -

1. На основании анализа статистических данных о повреждениях конструкции ВС

и сопоставления их с данными теоретического расчета повреждаемости ВС, Ч предложен метод для определения сроков начала контроля конструкции ВС.

2. Предложен метод определения оптимального правила эксплуатации конструкции i

ВС по состоянию с контролем параметров.

3. Определены основные принципы построения системы информационного обеспе-

чения авиапредприятия для поддержания требуемого уровня летной годности ВС на основании полетной информации.

4. Предложены методы повышения использования полетной информации для кор-

ректировки периодичности выполнения регламентных работ при обеспечении заданного уровня летной годности ВС.

5. Предложена информационная система позволяющая поддерживать эксплуатаци-

онно-техническую и ремонтную документацию ВС эксплуатантов в актуализированном виде.

Достоверность и обоснованность полученных результатов,, научных положений, выводов и практических рекомендаций подтверждается строгим теоретическим обоснованием и корректным применением разработанных методов, проверкой теоретических положений на достаточно представительном материале, накопленном в процессе эксплуатации ВС.

Праетическая значимость работы. Полученные в работе теоретические и практические результаты позволили: применить разработанные методы для решения задач обеспечения и сохранения летной годности на этапе эксплуатации ВС; повысить эффективность использования полетной информации; разработать структуру информационной системы авиапредприятия для поддержания ЛГ ВС. Основные положения, выносимые на защиту.

1. Метод использования статистических данных по повреждениям планера самолета для обоснования увеличения сроков начала выполнения работ по контролю конструкции ВС.

2. Метод определения оптимального правила эксплуатации конструкции ВС по состоянию с контролем параметров.

3. Структура информационной системы поддержания ЛГ ВС с использованием полетной информации.

4. Методика использования полетной информации для корректировки периодичности выполнения регламентных работ.

Внедрение результатов. Основные результаты диссертационной работы внедрены в Закрытом Акционерном Обществе «АТБ Домодедово» и Авиационном Комплексе им. С.В. Ильюшина

Апробация работы. Основные результаты работы докладывались и обсуждались на «Научных чтениях по авиации, посвященных памяти Н.Е. Жуковского» (Москва, 1998г.) и Международной научно-технической конференции «Современные научно-технические проблемы ГА» (Москва, 1999г.).

Публикация результатов. Основные результаты диссертации опубликованы в семи печатных работах.

Структура и объем диссертации.

Диссертация состоит из введения, трех глав, заключения, списка использованных источников и приложения.

Основная часть диссертации содержит 21 рисунок, 12 таблиц. Общий объем работы 99 страниц.

Содержание работы.

В первой главе был проведен анализ существующих способов определения сроков начала контроля планера и функциональных систем ВС. Проведенный анализ показал, что способы определения начала контроля планера базируются на анализе данных по началу развития повреждения и скорости его развития с учетом действующих эксплуатационных факторов. В связи с тем, что установление периодичности работ по контролю технического состояния функциональных систем связано с установлением ресурсов отдельных агрегатов в работе были рассмотрены не только существующие способы установления периодичности, но и способы определения ресурса отдельных агрегатов.

Уточнение периодичности выполнения регламентных работ ведет соответственно к уточнению эксплуатационно-технической документации. В связи с тем, что в настоящее время сложилась сложная обстановка с обеспечением предприятий экс-плуатантов изменениями и дополнениями в ЭТД, в работе предложена информационная система, структурная схема которой показана на рис 1. Предлагаемая информационная система выполняет следующие функции:

- обеспечения своевременного получения изменений и внесение их в соответствующую ЭТД на предприятии;

- отслеживания авиационными федеральными органами (сертификационный центр) полноты содержания ЭТД, используемой при проведении сертифицированных работ на предприятии.

Взаимодействие между элементами системы происходит по следующей схеме (см. рис. 1).

Предприятие-изготовитель разрабатывает изменения в ЭТД, согласовывает их с ГСГА, с последующим их изданием. Также внесение изменений в ЭТД может инициировать предприятие разработчик ВС, т.к. оно имеет более полную информацию по вопросу непосредственной эксплуатации ВС (информацию по отказам, недостаткам конструкции, выявленным при эксплуатации). Разработчик высылает изменения на завод изготовитель, который в свою очередь согласовывает их с руководящим органом ГА и утверждает в качестве нормативного акта.

После утверждения изменения, в установленном порядке, предприятие законодатель пересылает его в центр обработки и рассылки изменений, где оно размножается или переводится в компьютерный вид в зависимости от способа рассыл-

ки (электронная или обыкновенная почта), и рассылается на предприятия, заключившие договор с центром о поставке изменений "в соответствующую ЭТД. Также центр рассылки выдает данные в центр сертификации о предприятиях и об отправляемых им изменениях в ЭТД по типам ВС.

При проведении сертификации предприятия, большое количество времени занимает проверка полноты ЭТД, используемой в сертифицируемой области деятельности авиапредприятия. Поэтому при получении данных от центра рассылки об изменениях отправленных на предприятие, центр сертификации может судить о полноте ЭТД на сертифицируемом предприятии еще до проведения сертификации на нем.

На авиапредприятии коммерческий отдел (отвечает за заключение договоров с другими организациями) заключает договор с центром рассылки на поставку изменений в ЭТД, используемую в деятельности предприятия. Отдел документооборота (отвечает за организацию и ведение делопроизводства) при получении изменения из центра рассылки, обеспечивает доведение изменения в цеха, отделы предприятия, где изменение вносится в соответствующую ЭТД.

Рис. 1 Информационная система получения и внесения изменений в ЭТД

При внедрении предложенной системы будет обеспечено своевременное получение изменений в ЭТД на авиапредприятии, сократятся затраты предприятия на поддержание ЭТД в соответствии с требованиями обеспечения ее полноты. Сократится также время, затрачиваемое при сертификации предприятия на проверку качества ЭТД. регламентирующей деятельность предприятия.

Во второй главе основной целью ставится обосновать начало и периодичность выполнения работ по контролю (осмотру) конструкции ВС, выполнение которого предписано картами контроля, которые являются приложением к регламенту технического обслуживания. Карты контроля содержат необходимую информацию для выполнения контроля конструкции ВС, к которой относится: эскиз зоны конструкции ВС подлежащей контролю, данные о самолетах на которых должен выполняться контроль, периодичность контроля, характер повреждения, допустимая норма повреждения, указание по устранению повреждения.

Как показывает опыт эксплуатации, повреждения в зонах конструкции ВС, контроль которых, производится в соответствии с требованиями карт контроля, выявляются значительно позже сроков установленных документом. Таким образом, это может привести к проявлению человеческого фактора при выполнении работ по карте контроля, т.е. при выполнении работ исполнитель не обнаруживает повреждений в течении длительного периода времени и происходит притупление внимательности исполнителя и при возникновении повреждения велика вероятность пропуска данного дефекта. С учетом вышесказанного в данной главе ставится следующая цель: провести научное исследование с целью обоснования сроков начала и периодичности выполнения работ по контролю конструкции ВС на примере контроля зоны панели 2.20.1011.017.001 в р-не установки чаши под датчик топливомера 2/3-4 самолета

ИЛ-62М (не усиленное крыло).

Контроль данной зоны производится в соответствии с картой контроля №5730-07 см рис.2. Зона контроля находится на панели центроплана (черт. №2.20.1011.017.001) между 5-6 нервюрой крыла на удалении 2500 мм от оси самолета. Контроль данной зоны согласно карты контроля производится при достижении наработки ВС 3120 посадок или 12850 летных часов и периодичностью выполнения работ по Ф1.

В работе была проведена статистическая обработка данных по трещинам, обнаруженным в процессе эксплуатации самолета ИЛ-62М в Домодедовском и Красноярском авиационных предприятиях.

Проведенный корреляционный анализ показывает, что существует зависимость между длиной трещины и наработкой ВС в летных часах, в тоже самое время длина трещины не зависит от наработки ВС в посадках. Также статистический анализ показал, что появление трещины наблюдается при наработке ВС равной 22252,6 летных часов.

^ ^ карта. контроля 9т-*м7» 62м зч !■■ | им^ш учи.

.яитаг ■там! пия^мптавм^«^» (апаш* яи да вяя саму

аа» мд- * 1' 1И> "в1*!

——— ^^Уущ —иду ялм>

ЯКЕГ

II» ■ Н|щ||| — яп 4йвм лсмь л спок

«иьгг- о» ккшааа * р аи «и— и

- зкгггглч^г" ——■

Рис. 2 Карта контроля № 57-30-07

Для подтверждения результатов статистического анализа в работе был проведен аналитический расчет долговечности и живучести верхней панели крыла (черт№2.20.1011.017.001) самолета Ил-62М в р-не установки чаши под датчик топ-ливомера 2/3-4.

Оценка долговечности основана на использовании базовой кривой усталости для лабораторного образца - полоса со свободным отверстием (ширина 36 мм, толщина 5 мм, диаметр отверстия 6 мм), полученной при отнулевом цикле нагружения, и определении эффективных коэффициентов концентрации реальной конструкции и базового образца.

N = N„[(^80 * сг0) / (Кл * о)]а * %где

Ы0 - долговечность образца на базе ам

^ - коэффициент, учитывающий влияние частоты нагружения, Ксйо - Коэффициент концентрации напряжений образца, К^ - Коэффициент концентрации напряжений панели, т - Коэффициент с базовой кривой усталости.

В результате расчета было получено, что долговечность панели крыла, т.е. наработка ВС до начала образования трещины составляет 21761,3 летных часов, что подтверждает результаты статистического анализа.

В работе был проведен расчет длительности роста трещины. Расчет производился согласно уравнения Уолкера-Пэриса, которое описывает линейный участок кинетической диаграммы разрушения. Оно используется в виде:

<Н/<Ш = С[(1-Юга к^г,

где Я - коэффициент асимметрии цикла, Кщах _ максимальный КИН для цикла, С, т, п - постоянные уравнения Уолкера,

Расчет остаточной прочности, длительности роста трещин и коэффициента интенсивности напряжений проведен с применением автоматизированной системы расчета живучести «Алтай». При расчетах рассмотрен случай роста трещины от углового отверстия под крепление чаши топливомера в сторону радиусного скругле-ния выреза в панели. Расстояние от отверстия до радиусного скругления составляет 30мм, график длительности роста трещины показан на рис. 3.

Также в исследовании показано, что развитие трещины на панели в районе выреза под датчик топливомера от отверстия крепления чаши топливомера в сторону радиусного скругления выреза не приведет к нелокализованному разрушению панели крыла. С учетом того, что в случае развития трещины в вышеуказанной зоне не возникнет течи керосина из бака, т.к. трещина в панели перекрывается чашей топливомера, дальнейшая эксплуатация ВС с трещиной возможна и не приведет к снижению уровня летной годности ВС. Но при этом требования карты контроля предписывают остановить дальнейшую эксплуатацию ВС. На основании проведенного исследования можно считать, что снижение повышенных требований карты контроля не приведет к снижению уровня летной годности ВС.

£ (мм)

1.7*1<? 1.9Ч& 2.1*10' 23*10' 2..1*101

Налет ВС (л. ч.)

2.7*10' 2.9*10"

Рис. 3 График зависимости длины трещины от наработки ВС.

В связи с тем, что возможна эксплуатация ВС с трещиной в панели крыла (черт. № 2.20.1011.017.001) в районе установки чаши под датчик топливомера 2/3-4, что было описано ранее, но при этом длина ее не должна превысить 30 мм, в работе рассмотрен метод определения оптимальной величины упреждающего допуска контролируемого параметра.

Реализация стратегии эксплуатации конструкции ВС по состоянию с контролем параметров требует установления количественных связей упреждающих допусков на каждый контролируемый параметр изделия и периодичностью проверок. На рис 4 изображена реализация монотонно возрастающего случайного процесса Ьф (в нашем случае это рост трещины). Контроль развития трещины осуществляется в моменты 1=0,1,2 ...., Д1, где Дг- период времени между наблюдениями. Для самолета ИЛ-62 он будет совпадать с периодичность выполнения регламентных работ (ЗООл/ч). Приращение роста трещины Д Х^Ц^+О-Ц^) - последовательность зависимых случайных величин с функциями распределений Р,(Х)= Р{ДХ;<Х/ДХ,, ...Дх;.,}, 1=1,2,....

Процесс роста трещины контролируется точно и практически мгновенно, а затраты на возвращение процесса в нулевое исходное состояние (устранение влияния

трещины на конструкцию ВС), если к моменту возвращения он находился ниже заданного уровня Ь, равны С, а если выше - С+А и критерий оптимизации для отыскиваемого правила остановки наблюдений будет иметь вид

уЮ =

с

s

К

С + А

t. >'-

'л

Данная запись объясняется так: наблюдая процесс L(t) до момента t„.i включительно, мы решаем, какие средние удельные потери будем иметь, если остановим процесс в момент t„, здесь С - средние затраты на возвращение процесса в ноль, при L(t „)< L, а А - дополнительные затраты на его возвращение в ноль, при L(t „)> L, где L - допустимая граница изменения процесса L(t), t, - момент выхода процесса L(t) за уровень L. И оптимальное правило, минимизирующее средние удельные затраты, сводится к проверке следующего неравенства:

1 -P{Ax,<L-i(in+I)}<—• (1)

А(п-1)

Из данного выражения найдем уравнение кривой оптимального упреждающего допуска cp(t), график которого показан на рис. 4.

Из выражения (1) имеем:

Взяв от обеих частей этого равенства функцию, обратную F, получаем:

А{п-\)

или

L{tn)<L-F-\\—^) = р(0- (2)

А(п -1)

Таким образом, если в момент t„.i значение параметра находится ниже кривой упреждающего допуска - ср(У, то при данном его значении не требуется принимать ' решение о возвращении его в ноль. В момент t„ вновь проверяется соотношение (2) и если оно выполняется то процедура проверки выполняется дальше, а если не выполняется, то в момент t„ принимается решение о необходимости возвращения процесса L(t) в ноль.

На основании вышеприведенного материала проведем анализ развития трещины в панели 2.20.1011.017.001 в зоне установки чаши под датчик топливомера 2/3-4 самолета ИЛ-62М. В связи с отсутствием статистических данных по росту трещины за период контроля, в нашем случае это 300 часов налета ВС, будем использовать данные, полученные выше аналитическим методом (см. рис.3). Эти данные сведены в таблицу 1, где ДХ- приращение длины трещины за период между точками контроля за ростом трещины. Период между точками контроля за ростом трещины в данном случае совпадает с периодичностью выполнения регламентных работ (через каждые 300 часов налета самолета).

Таблица 1

№ п/п Наработка ВС (л/ч) ДХ (мм) № п/п Наработка ВС (л/ч) ДХ (мм)

1. 300 0,2 16 4800 0,81

2. 600 0,28 17 5100 0,9

3. 900 0,25 18 5400 0,79

4. 1200 0,24 19 5700 1,11

5. 1500 0,41 20 6000 1,35

6. 1800 0,33 21 6300 0,65

7. 2100 0,39 22 6600 0,71

8. 2400 0,48 23 6900 1,08

9. 2700 0,52 24 7200 1,35

1С 3000 0,83 25 7500 1,73

И 3300 1,13 26 7800 1,44

12 3600 1,53 27 8100 1,87

13 3900 2.05 28 8400 1,24

14 4200 2,45 29 8700 1.48

15 4500 1

Примем в первом приближении функцию распределения вероятности случайной величины дх в виде

F{x) = Р(Ах < х) = 1 -

где X = —¡J—= , MÇl х]- математическое ожидание величишЖ х. В нашем M |Дх]

29

¿А*.

28 6 1

случае л4дг] = —-= -^- = 0,986, Я =-= 1,014. Таким образом, функция

29 29 0,986

распределения вероятности будет иметь вид:

F(x) -1 - e~l0Uxx, а неравенство (1) перепишется в виде

)<_£__. (3)

Дл-1)

логарифмируя левую и правую часть неравенства (3), имеем

Г

А{п~\)

После элементарных преобразований получаем уравнение кривой оптимального упреждающего допуска для рассматриваемого экспоненциального случая в виде

L(tn_,)< L+Ы—) = <?(г„ч). (4)

Я Л(л-1)

1S

При Ь=30мм и >.=1,014 уравнение (4) кривой упреждающего допуска будет иметь вид:

1,014

Величина С- затраты на ремонт панели крыла, при обнаружении трещины, которая будет складываться из затрат на:

• разработка чертежей и изготовление деталей для ремонта - 1000 $;

• демонтаж датчика топливомера- 0,5 чел/ч;

• разгрузка крыла -10 чел/ч;

• демонтаж съемной панели для обеспечения подходов к зоне ремонта 50 чел/ч;

• ремонт панели путем установки ремонтной накладки- 30 чел/ч;

• замена резиновых уплотнений на панели и ее монтаж- 55 чел/ч;

• монтаж датчика топливомера- 0,5 чел/ч;

• промывка топливного бака - 30 чел/ч;

• проверка герметичности топливного бака - 5 чел/ч;

• проверка работоспособности топливной системы - 3 чел/ч;

• накладные расходы - 800 $.

В среднем по предприятиям ГА РФ стоимость чел/ч составляет около 10$ и величина С получается равной 3640$. Величина А - дополнительные затраты в случае если длина трещины перерастет за 30мм, будет являться упущенная прибыль от эксплуатации ВС. Длительность ремонта панели в среднем составит 5-суток, при налете самолета 6 часов в сутки и прибылью 300$ за час полет, упущенная прибыль от эксплуатации ВС во время ремонта составит 9000$. 3640

Соотношение С/А= ^^ = 0,404, и функция кривой упреждающего допуска примет вид

0,4041

^ ' 1,014

О 3 6 9 12 15 18 21 25 28 31 34 наблюдения

Рис. 5.

На рисунке 5 линиями 1-5 показаны графики развития трещины в панели крыла, линией 6 - предельное значение длины трещины, до которого возможна эксплуатация ВС, линиями 7-8 - график кривой упреждающего допуска. Развитие трещины носит случайный характер, в целях иллюстрации развития трещины, были построены графики, показанные на рис. 5 (линии 1-5), в момент времени (шаг контроля), при котором будет обнаружено, что линия развития трещины впервые пересечет кривую упреждающего допуска, получим оптимальный момент остановки наблюдений. В этом случае оптимальным вариантом эксплуатации ВС будет остановка его эксплуатации и выполнение ремонта панели для устранения влияния трещины в ней на безопасность и регулярность полетов.

В ряде случаев, когда в ближайшее время планируется отход самолета на ремонт (остаток ресурса около 700 летных часов), а в панели в рассматриваемой зоне трещина достигла длины, при которой согласно выше изложенной методике необходимо становить эксплуатацию ВС. Если в связи с большим объемом работ ВС не может быть остановлено на ремонт, необходимо перейти на контроль длины трещины с меньшей периодичностью, например, 100 летных часов. Рассмотрим данный случай, используя данные, полученные выше аналитическим методом см. таблицу 2.

Таблица 2.

№ п/п Наработка ВС (л/ч) ДХ (мм) № п/п Наработка ВС (л/ч) ДХ (мм)

1. 100 0,06 26. 2600 0,17

2. 200 0,07 27. 2700 0,18

3. 300 0.07 28. 2800 0,25

4. 400 0,08 29. 2900 0.28

5. 500 0,1 30. 3000 0,3

6. 600 0,1 31. 3100 0,35

7. 700 0,08 32. 3200 0,38

8. 800 0,07 33. 3300 0,4

9. 900 ОД 34. 3400 0,48

10. 1000 0,07 |_ 35. 3500 0,5

11. 1100 0,09 36. 3600 0,55

12. 1200 0,08 37. 3700 0,6

13. 1300 0,12 38. 3800 0,7

14. 1400 0.13 39. 3900 0,75

15. 1500 0,16 40. 4000 0,8

16. 1600 0,1 41. 4100 0,75

17. 1700 0,11 42. 4200 0,9

18. 1800 0.12 43. 4300 0,3

19. 1900 0,12 44. 4400 0,33

20. 2000 0,13 45. 4500 0,37

21. 2100 0,14 46. 4600 0,3

22. 2200 0,15 47. 4700 0,25

23. 2300 0,17 48. 4800 0,26

24. 2400 0,16 49. 4900 0,32

25. 2500 0,17 50. 5000 0,29

Определим функцию кривой упреждающего допуска для случая контроля данной зоны с периодичностью 100 летных часов.

В нашем случае математическое ожидание величины Дх будет равно:

50

13 51 1

= ^-= — = 0,2702, 2 = —^—= 3,7009.

50 50 0,986

И функция кривой упреждающего допуска примет вид: 1п1°>404'

3,7009

Таким образом получаем, что после того как длина трещины превысит длину, ограниченную кривой упреждающего допуска для периода контроля 300 л/ч, мы можем продолжить эксплуатацию ВС с трещиной при условии, что периодичность контроля за ростом трещины будет уменьшена. При этом для лица, принимающего

решение о дальнейшей эксплуатации-ВС, мы должны выдать две характерные цифры: вероятность выхода длины трещины за недопустимую границу и среднее время ее жизни до момента выхода за эту границу.

В третьей главе рассмотрена возможность использования данных полетной информации для корректировки периодичности выполнения и объема регламентных работ при обеспечении заданного уровня летной годности ВС.

В данной части работы были рассмотрены и проанализированы существующие методы расшифровки и анализа полетной информации и предложены мероприятия по совершенствованию существующей системы. Была разработана принципиальная схема обработки и практического использования полетной информации, которая позволяет оперативно корректировать процесс технического обслуживания и обеспечивает выявление ошибок в техники пилотирования воздушного судна и их профилактики. Главной целью при разработке данной схемы ставилась задача обеспечения безопасности полетов с учетом сложившейся в настоящее время ситуации в отрасли (увеличение числа эксплуатационных предприятий, разделение авиакомпаний и авиационно-технических баз на разные предприятия). При этом предлагается расширение возможностей использования существующих бортовых устройств регистрации параметров полета типа МСРП-64 без его замены на более совершенные, регистрирующие больший объем параметров (МСРП-256), что исключает выполнение дорогостоящих доработок самолетовИЛ-62, ТУ-154, отрабатывающих назначенный ресурс. На основании выполненного анализа, и предложенных мероприятий разработаны алгоритмы поиска и устранения неисправностей и обосновано изменения периодичности выполнения работ по действующим регламентам технического обслуживания, направленные на снижение трудоемкости работ при обеспечении, требуемого уровня летной годности ВС.

Заключение.

На основании выполненных автором исследований предложены правила определения оптимальных сроков выполнения работ при контроле конструкции ВС в целях обеспечения требуемого уровня ЛГ, которые сводятся к следующим результатам.

1. Предложен метод корректировки начала выполнения работ по контролю конструкции ВС с учетом требований ЛГ ВС, базирующийся на использовании статистической информации о дефектах возникших в процессе эксплуатации и расчетах кинетики роста усталостных трещин.

2. На примере панели крыла (черт_№2.20.1011.017.001) самолета ИЛ-62М показана возможность существенного увеличения сроков начала выполнения работ по контролю панели в зоне выреза под чашу датчика топливомера 2/3-4. Обоснована возможность дальнейшей эксплуатации самолета при наличии в указанной зоне сквозных усталостных трещин размером до 30 мм, что может дать значительный экономический эффект.

3. На примере верхней панели крыла (черт.№2.20.1011.017.001) самолета ИЛ-62М предложен метод технической эксплуатации по состоянию с контролем параметров при образовании в панели трещины.

4. На примере самолета ИЛ-62М, предложен способ корректировки сроков выполнения работ по контролю работоспособности систем ВС, базирующийся на использовании информации о состоянии систем ВС, накопленной в полете.

5. Разработана информационная система обеспечения предприятий-эксплуатантов ВС сведениями об изменениях в эксплуатационно-технической документации.

Основные публикации по теме диссертации:

1. Волков A.B., Зубков Б.В. Разработка информационной системы обеспечения безопасности полетов в условиях эксплуатации. «Научные чтения посвященные памяти Н.Е. Жуковского». Тезисы докладов. М.; ВВИА им. Н.Е. Жуковского, 1998.

2. Волков A.B., Зубков Б.В. Разработка информационной системы сохранения летной годности ВС в условиях эксплуатации. Научный вестник МГТУ ГА. Серия Безопасность полетов, 1998, №7

3. Волков A.B. Разработка метода оценки летной годности ВС. Научный вестник МГТУ ГА. Серия Аэромеханика и прочность, 1998, №11.

4. Волков A.B. Основные методы оценки безопасности полетов. Научный вестник МГТУ ГА. Серия Аэромеханика и прочность, 1998, №11.

5. Волков A.B., Зубков Б.В., Киселев А.Н., Колодий A.B., Шныров М.В. Новый методологический подход к оценке безопасности полетов. Научный вестник МГТУ ГА. Серия Аэромеханика и прочность, 1998, №11.

6. Волков A.B., Зубков Б.В. Проблема обеспечения предприятий- эксплуа-тантов воздушных судов изменениями и дополнениями в эксплуатационно-техническую документацию. Научный вестник МГТУ ГА. Серия Безопасность полетов, 2001, №40.

7. Волков A.B., Зубков Б.В., Люлько C.B. Новый подход к оценке безопасности полетов. Научный вестник МГТУ ГА. Серия Эксплуатация воздушного транспорта и ремонт авиационной техники. Безопасность полетов, 2002, №49.

I

1

Подписано в печать 7.05.03 г. Печать офсетная Формат 60x84/16 1,25 уч.-изд.л.

1,16 усл. печ. л. Заказ №1018//3.2 ? Тираж 70 экз.

Московский государственный технический университет ГА 125993 Москва, Кронштадтский бульвар, д. 20 Редакционно-издательский отдел 125493 Москва, ул. Пулковская, д 6а

© Московский государственный технический университет ГА, 2003

1

I 1

1 -2.003--/I I

' " 727^ I

*-7274 !

I

Введение

1. Анализ существующих способов установления сроков начала контроля конструкции ВС и периодичности его выполнения.

1.1 Анализ способов и подходов к установлению сроков начала контроля планера и функциональных систем ВС и периодичности его выполнения.

1.2 Оценка эффективности выполнения работ по контролю конструкции воздушного судна.

1.3 Проблемы обеспечения предприятий-эксплуатантов воздушных судов изменениями и дополнениями в эксплуатационно-техническую документацию.

2. Обоснование начала и периодичности выполнения работ по контролю конструкции ВС с учетом требований ЛГ ВС.

2.1 Цели и задачи обоснования.

2.2 Статистическая обработка данных по трещинам, обнаруженным в процессе эксплуатации самолета ИЛ-62М.

2.3 Анализ долговечности и живучести верхней панели крыла самолета Ил-62М в р-не установки чаши под датчик топ-ливомера.

2.4 Метод определения оптимального правила эксплуатации конструкции ВС по состоянию с контролем параметров.

3. Использование полетной информации для корректировки периодичности выполнения регламентных работ при обеспечении заданного уровня летной годности. 64 3.1 Принципы построения и реализации информационной системы обработки и анализа полетной информации.

3.2. Задачи, связанные с использованием полетной информации. 72 3.3 Методические рекомендации по использованию полетной информации для контроля технического состояния систем ВС.

Актуальность темы. Безопасность полетов (БП), определяемая свойством авиационно транспортной системы (АТС) осуществлять воздушные перевозки без угрозы для жизни и здоровья людей, зависит от многих факторов и в первую очередь от летной годности ВС, требования к которой изложены в Федеральных авиационных правилах (ФАП) для всех этапов создания и эксплуатации ВС. Одно из направлений работы по сохранению и поддержанию ЛГ ВС - непрерывное совершенствование программ технического обслуживания и ремонта самолетов и двигателей. Совершенство той или иной программы определяется степенью взаимодействия между существующим процессом изменения технического состояния объекта и процессом его технической эксплуатации, направленным на сохранение летной годности ВС.

В настоящее время все работы, направленные на поддержание летной годности, выполняются согласно регламента технического обслуживания конкретного типа ВС. Работы выполняются с определенной периодичностью и не всегда начало выполнения той или иной работы совпадает с началом эксплуатации ВС. К настоящему моменту времени накоплены большие объемы статистических данных об отказах, повреждениях ВС, выявленных при его эксплуатации. Большой поток информации, характеризующий техническое состояние ВС, накапливается и в течении полета на бортовых средствах регистрации параметров полета ВС. Вся эта информация может позволить производить корректировку сроков выполнения работ по поддержанию летной годности ВС, что позволит скорректировать временные и экономические затраты на техническое обслуживание самолета.

Большой вклад в решении указанной проблемы внесен специалистами КБ, НИИ, учебных заведений и предприятий ГА: Барзиловичем Е.Ю., Воробьевым В.Г., Далецким C.B., Зубковым Б.В., Ицковичем A.A.,

Смирновым H.H., Сакачом Р.В., Уриновским Б.Д., Чинючиным Ю.М. и 2 другими учеными. Разработке методов, позволяющих производить корректировку сроков выполнения работ по поддержанию летной годности ВС, автор диссертации и посвятил свои научные исследования.

Целью диссертационной работы является совершенствование программы технического обслуживания с учетом статистических данных об отказах и повреждениях ВС и полетной информации. Для достижения поставленной цели необходимо было решение следующих задач:

1. Исследование статистической информации для обоснования корректировки сроков начала выполнения работ по контролю конструкции ВС с целью обеспечения ее ЛГ в условиях эксплуатации.

2. Разработка метода определения оптимального правила эксплуатации конструкции ВС по состоянию с контролем параметров.

3. Разработка принципов и структуры информационной системы поддержания летной годности ВС с использованием полетной информации.

4. Разработка нового подхода к использованию полетной информации для корректировки периодичности выполнения регламентных работ. Методы исследования. В настоящей работе в зависимости от решаемых задач использовались методы математической статистики и теории вероятностей, численные методы решения дифференциальных уравнений, методы исследования закономерностей циклической повреждаемости легких сплавов, а также методы инженерного анализа и др.

Трудоемкие численные расчеты выполнялись с помощью программного обеспечения Excel и MathCAD.

Научная новизна исследований заключается в следующем

1. На основании анализа статистических данных о повреждениях конструкции ВС и сопоставления их с данными теоретического расчета повреждаемости ВС предложен метод для определения сроков начала контроля конструкции ВС.

2. Предложен метод определения оптимального правила эксплуатации конструкции ВС по состоянию с контролем параметров.

3. Определены основные принципы построения системы информационного обеспечения авиапредприятия для поддержания требуемого уровня летной годности ВС на основании полетной информации.

4. Предложены методы повышения использования полетной информации для корректировки периодичности выполнения регламентных работ при обеспечении заданного уровня летной годности ВС.

5. Предложена информационная система, позволяющая поддерживать эксплуатационно-техническую и ремонтную документацию ВС экс-плуатантов в актуализированном виде.

Достоверность и обоснованность полученных результатов, научных положений, выводов и практических рекомендаций подтверждается строгим теоретическим обоснованием и корректным применением разработанных методов, проверкой теоретических положений на достаточно представительном материале, накопленном в процессе эксплуатации ВС.

Практическая значимость работы. Полученные в работе теоретические и практические результаты позволили применить разработанные методы для решения задач обеспечения и сохранения летной годности на этапе эксплуатации ВС; повысить эффективность использования полетной информации; разработать структуру информационной системы авиапредприятия для поддержания ЛГ ВС.

Основные положения, выносимые на защиту.

1. Метод использования статистических данных по повреждениям планера самолета для обоснования увеличения сроков начала выполнения работ по контролю конструкции ВС.

2. Метод определения оптимального правила эксплуатации конструкции ВС по состоянию с контролем параметров.

3. Структура информационной системы поддержания ЛГ ВС с использованием полетной информации.

4. Методика использования полетной информации для корректировки периодичности выполнения регламентных работ.

Внедрение результатов. Основные результаты диссертационной работы внедрены в Закрытом Акционерном Обществе «АТБ Домодедово» и Авиационном Комплексе им. C.B. Ильюшина

Апробация работы. Основные результаты работы докладывались и обсуждались на «Научных чтениях по авиации, посвященных памяти Н.Е. Жуковского» (Москва, 1998г.) и Международной научно-технической конференции «Современные научно-технические проблемы ГА» (Москва, 1999г.).

Публикация результатов. Основные результаты диссертации опубликованы в семи печатных работах.

Структура и объем диссертации.

Диссертация состоит из введения, трех глав, заключения, списка использованных источников.

Заключение.

На основании выполненных автором исследований предложены правила определения оптимальных сроков выполнения работ при контроле конструкции ВС в целях обеспечения требуемого уровня ЛГ, которые сводятся к следующим результатам.

1. Предложен метод корректировки начала выполнения работ по контролю конструкции ВС с учетом требований ЛГ ВС, базирующийся на использовании статистической информации о дефектах возникших в процессе эксплуатации и расчетах кинетики роста усталостных трещин.

2. На примере панели крыла (черт.№2.20.1011.017.001) самолета ИЛ-62М показана возможность существенного увеличения сроков начала выполнения работ по контролю панели в зоне выреза под чашу датчика топливомера 2/3-4. Обоснована возможность дальнейшей эксплуатации самолета при наличии в указанной зоне сквозных усталостных трещин размером до 30 мм, что может дать значительный экономический эффект.

3. На примере верхней панели крыла (черт.№2.20.1011.017.001) самолета ИЛ-62М предложен метод технической эксплуатации по состоянию с контролем параметров при образовании в панели трещины.

4. На примере самолета ИЛ-62М, предложен способ корректировки сроков выполнения работ по контролю работоспособности систем ВС, базирующийся на использовании информации о состоянии систем ВС, накопленной в полете.

5. Разработана информационная система обеспечения предприятий-эксплуатантов ВС сведениями об изменениях в эксплуатационно-технической документации.

1. Сакач Р.В Предупреждение авиационных происшествий в гражданской авиации. М.: Воздушный транспорт, 1982.

2. Хамракулов И.В., Зубков Б.В. Эффективность использования полетной информации. М.: Транспорт, 1991.

3. Данко П.Е., Попов А.Г., Кожевникова Т.Я. Высшая математика в упражнениях и задачах. М.: Высшая школа, 1986.

4. Дьяконов В.П., АбраменкоИ.В. Mathcad 7 в математике, физике и в Internet, М: Нолидж, 1998.

5. Отчет НТО ЦАГИ № 5044. Оценка долговечности в зоне вырезов и отверстий стенки заднего лонжерона крыла самолета Ил-96-300, 1992.

6. Отчет НТО ЦАГИ № 780. Расчетные характеристики конструкционных авиаматериалов. 1985.

7. Отчет НТО ЦАГИ № 2921. Справочные данные по концентрации напряжений элементов авиационных конструкций. 1977.

8. Р.Петерсон Коэффициенты концентрации напряжений. М.: Мир, 1977.

9. Отчет НТО ЦАГИ №5235. Автоматизированная система расчета живучести «Алтай». 1995.

10. Ю.Расчет "АК им. С.В.Ильюшина" № 62.3.6. Обоснование возможности отработки ресурса до списания самолетов Ил-62(М), 1988.

11. Альбом Карт Контроля №70/62/М/-Р для самолетов ИЛ-62(М) (приложение к бюллетеню №1430-БЭ).М.: МГА, 1990.

12. Единые нормы летной годности транспортных самолетов стран членов СЭВ (ЕНЛГ-С). М.: Междуведомственная комиссия по нормам летной годности гражданских самолетов и вертолетов СССР, 1985.

13. Сакач Р.В. Зубков Б.В. Давиденко М.Ф. и др. Безопасность полетов. М.: Транспорт, 1986.

14. Зубков Б.В., Минаев Е.Р. Основы безопасности полетов. М.: Транспорт, 1987.

15. Воробьев В.Г., Зубков Б.В., Уриновский Б.Д. Технические средства и методы обеспечения безопасности полетов. М.: Транспорт, 1989.

16. Отчет НТО ЦАГИ №2496. Оценка характеристик живучести регулярной зоны крыла проектируемых пассажирских самолетов. 1979.

17. Г. Корн, Т. Корн. Справочник по математике. М.: Наука, 1974.

18. Зубков Б.В. Методологические основы анализа и оценки безопасности полетов и летной годности воздушных судов. Диссертация на соискание ученой степени доктора технических наук. М.: 1997.

19. Группа руководства ТО Американской Ассоциации ВТ. Принципы разработки программ техобслуживания самолета. М.: ОКБ им. С.В. Ильюшина, 1982.

20. Барзилович Е.Ю., Воскобоев В.Ф. Научно-методические материалы по вопросам эксплуатации РЭО самолетов ВВС по состоянию. М.: ВвиА им. проф. Н.Е. Жуковского, 1978.

21. Методика построения программы технического обслуживания и ремонта планера транспортного самолета, (отв. испол. Б.Д. Уриновский) М.: МИИГА, 1983.

22. Разработка рекомендаций по формированию комплексной программы технического обслуживания и ремонта самолетов типа ТУ-154. Отчет. М.: МИИГА, 1980.

23. Airline/ manufacturer maintenance program planning document. MSG-3: ATA, 1980.

24. Предварительное проектирование самолетных конструкций на основе требований работоспособности при повреждении. Техническая информация. М.: НАГИ, 1974.

25. Свищева Г.П., Селиханова А.Ф. Проектирование, испытания и производство широкофюзеляжных самолетов. Прочность самолетных конструкций. М.: Машиностроение, 1984.

26. Соломонов ПА. Надежность планера самолета. М.: Машиностроение, 1974.27.3айцев В.Н., Нечеткин Г.Н., Рудаков В.Л., Черненко Ж.С. Конструкция и прочность самолета. Киев: Вища школа, 1974.

27. Методические рекомендации по переводу планера самолетов на техническую эксплуатацию по состоянию. М.: ГосНИИ ГА, 1983.

28. Методика определения ресурса планера самолета на стадии эксплуатации. М.: ЦАГИ, 1976.

29. Наземные испытания и техническое обеспечение эксплуатации пассажирских самолетов./ Под ред. Г.В. Новожилова, М.: Машиностроение, 1980г.

30. Методика определения ресурса планера самолета на стадии эксплуатации. М.: ЦАГИ, 1983.

31. Моломин В.П. Модели управления надежностью авиационной техники. М.: Машиностроение, 1981.

32. Основы автоматизированного проектирования двигателей летательных аппаратов/ Под ред. Хронина Д.В. М.: Машиностроение, 1980.

33. Теория и практика проектирования пассажирских самолетов/ Под ред. Новожилова Г.В. М.: Наука, 1976.

34. Акимов В.М. Основы надежности газотурбинных двигателей. М.: Машиностроение, 1981.

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

36. Косточкин В.В. Надежность авиационных двигателей и силовых установок. М.: Машиностроение, 1976.

37. Волков Л.И. Управление эксплуатацией летательных комплексов. М.: Высшая школа, 1981.

38. Смирнов H.H., Ицкович A.A. Обслуживание и ремонт авиационной техники по состоянию. М.: Транспорт, 1987.

39. Уайлд Д. Оптимальное проектирование. М.: Мир, 1981.

40. Смирнов H.H. Техническое обслуживание и ремонт авиационной техники по состоянию. М.: ВИНИТИ, 1983.

41. Уриновский Б.Д. Разработка и исследование метода формирования программы технического обслуживания и ремонта планера самолета при его эксплуатации по состоянию Диссертация на соискание ученой степени к.т.н. М.: МИИГА, 1984.

42. Далецкий C.B. Проектирование систем технического обслуживания и ремонта воздушных судов гражданской авиации. М.: МАИ, 2001.

43. Далецкий C.B., Дергач О .Я., Петров А.Н. Эффективность технической эксплуатации самолетов гражданской авиации. М.: Воздушный транспорт, 2002.

44. Смирнов H.H., Чинючин Ю.М. Эксплуатационная технологичность летательных аппаратов. М.: Транспорт, 1994.