автореферат диссертации по транспорту, 05.22.14, диссертация на тему:Принятие статистических решений по данным виброконтроля с целью предупреждения отказов авиационных двигателей

На правах рукописи

Трутаев Виктор Владимирович

►

4

ПРИНЯТИЕ СТАТИСТИЧЕСКИХ РЕШЕНИЙ ПО ДАННЫМ ВИБРОКОНТРОЛЯ С ЦЕЛЬЮ ПРЕДУПРЕЖДЕНИЯ ОТКАЗОВ АВИАЦИОННЫХ ДВИГАТЕЛЕЙ

Специальность 05.22.14. - Эксплуатация воздушного транспорта

Автореферат

диссертации на соискание учёной степени кандидата технических наук

Москва - 2005

Работа выполнена в Федеральном государственном унитарном предприятии Государственном научно - исследовательском институте гражданской авиации.

Научный руководитель - доктор технических наук

Люлько Владимир Иванович

Официальные оппоненты:

- доктор технических наук, профессор Пивоваров Владимир Андреевич,

- кандидат технических наук Тарасенко Александр Васильевич.

Ведущая организация - ОАО НПО "Сатурн" (г.Рыбинск).

Защита состоится «28» декабря 2005г. в 15 часов на заседании Диссертационного Совета Д 315.002.01 при ГосНИИ ГА по адресу: ГосНИИ ГА, а/я 26, аэропорт Шереметьево, Химкинский район, Московская обл., 141426.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ГосНИИ ГА.

Ваш отзыв на автореферат в одном экземпляре, заверенный печатью организации, просим направить по вышеуказанному адресу на имя ученого секретаря Диссертационного Совета.

Автореферат разослан « 28 » ноября 2005г.

Ученый секретарь Диссертационного Совета кандидат технических наук

I. ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы обусловлена необходимостью повышения эффективности использования парка воздушных судов гражданской авиации (ГА). Здесь немалую роль играют вопросы обеспечения безотказной работы всей авиационной техники (АТ) и, в частности, авиационных двигателей

Известно, что к АД предъявляются наиболее жесткие требования в части сохранения показателей безотказности, поэтому в целом ряде случаев АД не отрабатывают положенных ресурсов по разным причинам. Среди таких причин наиболее частыми являются механические повреждения проточной части двигателей, вследствие чего возникает вероятность возникновения дисбалансов роторных систем, ведущих к превышению предельных уровней вибрации двигателей, что приводит в конечном итоге к необходимости досрочного снятия двигателей с эксплуатации и направления их в ремонт. Другой причиной возникновения повышенных вибраций в двигателях являются их конструктивные особенности, технологическая оснащенность предприятий, изготавливающих двигатели, качество сборки двигателей.

Использование информации о вибрациях АД в эксплуатации в интересах диагностики и предупреждения отказов и посвящена данная диссертационная работа.

Она базируется на теоретических и экспериментальных исследованиях, проведенных под руководством научного руководителя и лично автором в реальных условиях технического обслуживания (ТО) двигателей в АТЦ а/п Шереметьево, включая и двигатели ВС иностранного производства.

Кроме того, автор при проведении исследований опирался на труды отечественных ученых в области вибродиагностики и диагностики АД: Н.И. Епишева, С.М. Дорошко, В.П. Кожаева, Е.А. Коняева, В.И. Люлько, Г.П. Матвеенко, В.А. Пивоварова, М.К. Сидоренко, H.H. Сиротина и др.

(АД).

Цель работы - выявление и апробирование в условиях ТО возможностей обеспечения безопасного функционирования авиационных двигателей, имеющих повышенный уровень вибрации.

На защиту выносятся:

- статистический анализ данных о двигателях с повышенной вибрацией в различных условиях эксплуатации;

- обобщение опыта обнаружения, измерения и проведения мероприятий по снижению уровня вибрации двигателей в условиях реальной эксплуатации;

- уточнение и корректировка технологий обнаружения, измерения и проведения балансировки двигателей;

- проведение цикла практических работ и разработка методики проведения статической и динамической балансировки двигателей;

- разработка рекомендаций по анализу роторных- вибраций двигателей, их измерению, принятию решений о возможностях восстановления двигателей в эксплуатации путем проведения комплекса необходимых работ.

Методы исследования. В зависимости от решаемых задач в работе использовались аналитические и инструментальные методы классификации и идентификации состояний объектов, методы математической статистики, а также методы оптимальной теории управления.

Научная новизна работы состоит в следующем.

1. На основе обобщения опыта эксплуатации двигателей отечественных и иностранных ВС в АТЦ а/п Шереметьево определены взаимосвязи между уровнями технической оснащенности и качеством работ по проведению мероприятий в целях анализа роторных вибраций двигателя.

2. Рекомендованы новые подходы к анализу роторных вибраций двигателей, их измерению аппаратными средствами.

3. Обоснованы критериальные подходы для принятия решения о возможности продолжения эксплуатации двигателей иностранного производства после проведения статической и динамической балансировки.

4. Разработаны рекомендации по совершенствованию вибродиагностической аппаратуры по балансировке двигателя.

5. Получены данные об эффективности использования результатов проведенных исследований.

Достоверность результатов исследования, обоснованность научных положений, выводов и практических рекомендаций подтверждаются глубиной теоретических проработок, достаточным объёмом экспериментов, корректностью обработки полученных данных.

Практическая ценность работы заключается в том, что на основе полученных результатов можно:

- проводить работы по балансировке двигателей в эксплуатации;

- эффективно проводить анализ технического состояния двигателя по уровню вибраций;

- усовершенствовать процедуры поиска и устранения неисправностей двигателя по причине повышенной вибрации;

- предотвращать повреждение двигателей в полёте, снизить их досрочный съём.

Апробация и публикация результатов диссертации.

Основные положения и результаты работы докладывались и обсуждались на семинарах секции «Проблемы воздушного транспорта» РАН (2000 -2001 г.г.), на семинаре кафедры «Оптимального управления» факультета вычислительной математики и кибернетики МГУ (2003 г.), на НТК «Чкаловские чтения»: инженерно-физические проблемы авиационной и космической техники (г. Егорьевск, 2002 г.)

По теме диссертации автор имеет 8 печатных работ.

Структура и объём диссертационной работы.

Работа состоит из введения, пяти разделов, заключения, списка использованных источников, приложений.

Основная часть работы изложена на 140 страницах машинописного текста, содержит 27 рисунков, 18 таблиц. Общий объём работы 165 страница.

II. ОСНОВНЫЕ ПОЛОЖЕНИЯ РАБОТЫ

Во введении рассмотрено подробное описание задачи исследования и краткое содержание каждого раздела диссертации.

В первом разделе дан анализ состояния вопроса диагностирования авиационных двигателей воздушных судов. Подробно рассмотрен получения и обработки диагностической информации, основные методы и средства диагностирования двигателей.

В ряду различных методов диагностирования состояния авиадвигателей особое место занимают параметрические методы, основанные на специальной обработке и анализе термогазодинамических и иных параметров, измеряемых на работающем двигателе. Эти методы подробно изложены в разделе. Здесь же дана подробная классификация и описание всех методов диагностирования состояния газотурбинных двигателей (ГТД). Особое место в разделе уделено статистическим методам диагностирования ГТД с учётом ошибок при принятии решений о состояниях авиадвигателей, а также комбинированным методам.

В заключении раздела описаны физические методы диагностирования ГТД: метод трибодиагностики и метод вибродиагностирования. Отмечается пока ещё малая эффективность первого метода, в то время как оценка технического состояния авиадвигателей с помощью характеристик вибраций используется на практике довольно широко ввиду её высокой эффективности.

Поэтому в диссертации далее основные исследования посвящены вибродиагностике авиационных двигателей.

Для полноты картины во втором разделе работы кратко изложены сетевые и экспертные подходы к диагностированию авиационных двигателей, которые, несмотря на свою перспективность, ещё не получили широкого применения в отечественной гражданской авиации.

Вместе с тем, в диссертации указывается на возможность использования в интересах диагностирования автоматизированного определения нагру-женности работы авиадвигателей и поиска сложных неисправностей растущих пирамидальных и балансных сетей, имеющих ряд преимуществ перед традиционно используемыми в технике нейронными сетями.

Третий раздел диссертации посвящен математическим моделям, с помощью которых можно на основе обработки информации виброконтроля за минимально возможное время обнаружить сбой в работе авиационного двигателя.

В разделе приводятся реальные графики изменения вибрации реального двигателя, выбросов и разброса уровня вибрации, а также график изменения вибрации при неисправности виброаппаратуры и износе вибропреобразователя. Эти графики служат физической иллюстрацией предложенной в разделе следующей модели.

Пусть в дискретные моменты t], ...../е-1 состояние контролируемого

параметра характеризуется последовательностью случайных величин ..., &.1 . Эта последовательность случайных величин имеет общую функцию распределения Р0 (х). Предположим, что в момент ¡в произошло изменение контролируемого параметра, и он в моменты /©+1, /е+2 и т. д. характеризуется другой последовыательностью случайных величин с общей функцией распределения ^ (х) Ф ^ (х).

Случайная величина & характеризует момент разладки в работе авиационного двигателя.

В разделе 3 при практически приемлемых допущениях приводятся применительно к вибродиагностике авиационного двигателя (АД) решения двух следующих задач.

Задача № 1: как по результатам наблюдений ■•• ответить на

вопрос о том, что произошла разладка в работе АД и как сделать так, чтобы при заданной малой вероятности "ложной тревоги" а = Р{т<0} среднее время запаздывания М [г - 0 \ т > 0] было бы минимальным. В работе формулируются условия, при которых существует оптимальный момент обнаружения разладки.

Отличие задачи № 2. решение которой также приводится в разделе, от предыдущей задачи заключается в том, что наблюдению подлежит случайный процесс {£}, / > 0, а не последовательность случайных величин. Для задачи № 2 выполняется явное выражение для среднего времени запаздывания.

В разделе 4 предложены алгоритмы выявления неисправностей АД по изменению регистрируемых параметров вибрации, которые вошли составной частью в математическое обеспечение действующей в ОАО «Аэрофлот» автоматизированной системы эксплуатации ВС ГА по техническому состоянию.

На основе оценки фактического изменения вибрации принимаются следующие решения.

1) Двигатель исправен.

2) Двигатель следует взять под особый контроль.

3) Необходимо провести дополнительное наземное обследование с последующим принятием решения о техническом состоянии (ТС) двигателя, которое принимает экспертное совещание.

4) Двигатель неисправен и подлежит досрочному съёму в установленном порядке.

На основе прогноза изменения вибрации возможны такие решения:

1) Прогнозируемое изменение вибраций допустимо.

Рис. 1. Схема принятия решений

чэ

Рис. 2. Алгоритм анализа информации и принятия решений при выявлении отклонения вибрации двигателей на крейсерском режиме от базового более

чем на 15 мм/с

2) Двигатель следует взять под особый контроль.

3) Необходимо провести дополнительное наземное обследование при ближайшей форме регламентного обслуживания с последующим решением о ТС двигателя.

Схема принятия решений приведена на рис. 1, а алгоритм анализа информации при выявлении отклонения вибрации на крейсерском режиме от базового более, чем на 15 мм/с - на рис. 2.

Далее в разделе на основании проведенных исследований были обоснованы рекомендуемые работы на основании выявленных при статистической обработке информации о вибрации диагностических признаков и определены границы диапазонов статистически возможных и статистически допустимых уровней вибрации. На этом основании для определения предотказных состояний АД при постоянном возрастании уровня вибрации в диссертации была предложена следующая модель оптимального управления (рис. 3):

Рис. 3. Условное изображение процесса нарастания уровня вибрации

У(0

I

о

п

Будем считать, что регулировки уровня вибрации осуществляются на основе его дискретного измерения в моменты /„, я = О, 1,2... Таким образом, мы наблюдаем некоторую последовательность случайных приращений уровня вибрации х,, х2,..., х„ ,... Назовём функцию (р (хь х2,..., х„ ,...), принимающую значения 0,1,2..., правилом остановки (наблюдений). Будем считать, что если, например <р (хи х2..... х„ ,...) = т<п, то есть мы имеем

Х1 = хь ..., Хт = х„ , то процесс наблюдения заканчивается на т -ом шаге. Если (р (*ь..., х„,...) = 0, то это означает, что принято решение вообще не проводить наблюдений над случайными величинами.

Отметим, что записи хь Хг,..., х„ относятся к уже наблюденным приращениям (реализациям случайных величин Х\, Х2,..., Х^), а если мы не наблюдали приращения, то считаем его случайным и обозначим символом X, например, если последнее наблюдение закончилось в момент /л_1> то приращение процесса У($ от/„.] до обозначим через X.

Мы ниже будем считать, что все случайные величины Х„ , п = 1,2,... имеют одинаковое распределение.

Введем теперь следующую функцию удельных потерь:

Наблюдая процесс УА„) до момента /„ включительно, мы решаем далее, какие средние удельные потери будем иметь, если остановим процесс в момент ¡„; здесь с - среднее время возвращения процесса в ноль, если У(1„.[)<1, а с+А - среднее время его возвращения в ноль при У0„+\)>Ь , где Ь - допускаемая фаница изменения процесса У (О, - момент выхода процесса У(1^ за уровень Ь. Так как числитель дроби в правой части (1) случаен, то мы бу-

0)

дем отыскивать оптимальное правило (р , минимизирующее средние удельные затраты, то есть будем искать

min

qj M\rn+x{xx,...,x^,Xn+\ri Приступим к решению задачи. Запишем выражение для средних удельных потерь:

M\yп+\{х\,—, Xn,X„+i)]=-P{/iX„+\<L-V(tn)}+

tn+1

с+А

tn+l

с . А

[1-Р{д*„+1<1-Г(/„)}]= (2)

+ -±-.[l-P{bXn+l<L-V(tn)}].

tn+l ¡п+1 Покажем, что имеет место соотношение

М[у п+1{х1,—,ХтХп*1^¥П(хъ—,ХП',Хп*\)>

если процесс будем останавливать не позже момента, соответствующего зна-*

чению (р , то есть при

V <<р\хи ...,х„), (3)

и если

1 (4)

А-п

Действительно, подставляя (4) в (2), убеждаемся, что наше утверждение верно. И наоборот, покажем, что имело место соотношение М[у 1)]-Уп[хь—>х„',Х„+\),

если процесс наблюдения будем останавливать не раньше момента, соответ-*

ствующего значению (р , то есть при

т]><р'(х,, ...,х„), (5)

и если

1 -Р{х^<Ь-У((п)}^. (6)

А-п

Подставляя в (2) выражение (6), убеждаемся, что и обратное утверждение справедливо.

*

Пусть 7 есть такое Т], при котором имеет место знак равенства в (3) и (5). В диссертации показано, что тогда

<р*(хи...,хп;Хл+1) = ч'. (7)

Поэтому 7] нужно отыскивать как наибольшее г\, при котором ещё верно выражение (4). Найдём из (5) уравнение кривой оптимального упреждающего допуска (кривая 1 на рис.3).

Из (4) имеем

А-п

Взяв от обеих частей этого неравенства функцию, обратную Р, получаем

А-п

или

А-п

На рис. 3 прямая 2 - «аппроксимирующая» линия для кривой 1, более удобная для практической реализации в системах контроля. В практических приложениях полученного результата прямая 2 находится примерно в диапазоне (0,85-Ю,90) I.

В пятом разделе диссертации описаны теоретические и практические рекомендации по анализу роторных вибраций двигателей иностранного производства. Приведены практические материалы по выполнению работ по балансировке двигателей иностранного производства в условиях авиакомпании «Аэрофлот». Приведены методики и технологии выполнения работ по балансировке с применением аппаратуры балансировки двигателей РВБ-4100. Проведен анализ статистических данных вибрации, указанных в приложени-

ях 1 и 2, разработаны также рекомендации и выводы по эффективной эксплуатации двигателей в авиакомпании.

III. ОБЩИЕ ВЫВОДЫ ПО РАБОТЕ

1. В диссертации дан подробный обзор методов и средств диагностирования авиационных двигателей и показаны роль и место вибродиагностики в общей системе технического обслуживания и ремонта воздушных судов гражданской авиации.

2. Проанализирован первый опыт применения в авиации сетевых методов распознавания и управления (нейронных, растущих пирамидальных и балансных сетей).

3. Обосновано использование некоторых параметров виброметрирования авиационных двигателей для организации их эксплуатации по техническому состоянию.

4. Предложена математическая модель оптимального управления состоянием двигателя на основании периодического измерения уровня вибрации, обеспечивающая минимизацию средних эксплуатационных затрат при регулировках уровней вибрации и предупреждение отказов двигателей по причине выходов уровней вибрации за критические значения.

5. Разработанные алгоритмы выявления и предупреждения неисправностей авиационных двигателей по изменению регистрируемых параметров вибрации вошли составной частью в систему математического обеспечения эксплуатации воздушных судов гражданской авиации по техническому состоянию, успешно используемую в ОАО "Аэрофлот".

6. Разработана методика оценки спектра вибрации двигателей иностранного производства, проведены оценка и анализ амплитудного значения вибрации, положения которых успешно используются в ОАО "Аэрофлот" при выполнении балансировки двигателей иностранного производства, что

привело к предупреждению досрочного съема 8 двигателей, парка из 24 эксплуатируемых в ОАО "Аэрофлот" ВС иностранного производства.

7. Полученные в работе результаты могут быть использованы при организации эксплуатации энергетических установок промышленного и транспортного применения, а также в Военно-воздушных силах РФ.

IV. СПИСОК РАБОТ АВТОРА ПО ТЕМЕ ДИССЕРТАЦИИ

1. Байков А.Е., Люлько В.И., Трутаев В.В. О процедурах контроля и выявления неисправностей авиационных двигателей по изменению параметров вибрации // Научный Вестник МГТУ ГА - М., 2003. - Вып. №66. - С. 5361.

2. Байков А.Е., Люлько В.И., Трутаев В.В. Прогнозирование и статистическое оценивание параметров распределений уровней вибраций авиационных двигателей // Научный Вестник МГТУ ГА - М., 2003.- Вып. №66. - С. 41-53.

3. Александров А.М., Люлько В.И., Трутаев В.В. Перспективы использования экспертных систем в эксплуатации воздушных судов и их оборудования // Научный Вестник МГТУ ГА. - М., 2004. - Вып. № 74. - С. 69-78

4. Данилов В.Ю., Люлько В.И., Трутаев В.В. Идентификация авиационных систем на базе моделей искусственного интелллекта - основа будущих технологий управления их состоянием и диагностирования // Научный Вестник МГТУ ГА - М., 2004. - Вып. № 74. - С. 90-100.

5. Бецков A.B., Данилов В.Ю., Трутаев В.В. Новый взгляд на проверку заданных требований по безопасности полётов и надёжности // Научный Вестник МГТУ ГА - М., 2003. - Вып. № 63. - С. 7 -13.

6. Байков А.Е., Люлько В.И., Трутаев В.В. Определение оптимальных значений ресурсов стареющих агрегатов авиационного двигателя // Научный Вестник МГТУ ГА - М., 2003. - Вып. №63.- С. 25-34.

7. Трутаев В.В. О вибродиагностике авиационного двигателя // Тезисы докладов 4 МНТК "Чкаловские чтения" - инженерно-физические проблемы авиационной и космической техники, 5 июля, 2002 г. - Егорьевск, 2002.

8. Трутаев В.В. Диагностирование состояния поступающей авиационной техники - важнейший этап функционирования ремонтного объединения// Направления совершенствования научно-производственной деятельности авиаремонтного объединения. - М.: МГУ, 2004. - С. 22 -84.

<

I

i

г

»2374 I

РНБ Русский фонд

2006-4 24960

i

л

Введение.Г.

Раздел 1. Состояние вопроса диагностирования авиационных 11 двигателей воздушных судов.

Раздел 2. Использование сетевых и экспертных подходов к диагностированию авиационных двигателей.

Глава 2.1 Нейротехнологии и диагностирование авиационных двигателей.

Глава 2.2 Экспертные системы диагностирования авиационных двигателей.

Раздел 3. Модели скорейшего обнаружения сбоев в работе авиационного двигателя при автоматизированной обработке информации виброконтроля.

Раздел 4. Алгоритмы выявления неисправностей авиационных двигателей по изменению регистрируемых параметров вибрации.

Глава 4.1 Общие положения и требования к обобщенной базе данных по эксплуатируемым авиационным двигателям.

Глава 4.2 Анализ диагностической информации при виброконтро^е состояния авиационных двигателей.

Глава 4.3 Определение предотказового состояния авиационного двигателя на основе измерений уровня вибрации.

Раздел 5. Контроль уровня вибрации авиационных двигателей воздушных судов иностранного производства в условиях российских авиакомпаний.

Глава 5.1 Особенности контроля вибраций при применении оборудования по балансировке двигателей иностранного производства.

Глава 5.2 Оценка амплитуды вибрационного сигнала.

Глава 5.3 Оценка частотной составляющей вибрационного сигнала

Глава 5.4 Оценка амплитуды вибрации на разных частотах вращения роторов двигателей.

Известно, что к авиационным двигателям (АД) предъявляются наиболее жесткие требования в части сохранения показателей безотказности, поэтому в целом ряде случаев АД не отрабатывают положенных ресурсов по разным причинам. Среди таких причин наиболее частыми являются механические повреждения проточной части двигателей, ведущие к необходимости замены лопаток, вследствие чего возникает вероятность возникновения дисбалансов роторных систем, ведущих к превышению предельных уровней вибрации двигателей, вследствие чего возникает необходимость в досрочном снятии двигателей с эксплуатации и направлении их в ремонт. Другой причиной возникновения повышенных вибраций в двигателях являются конструктивные особенности двигателей, технологическая оснащенность предприятий, изготавливающих двигатели, качество сборки двигателей.

Использованию информации о вибрациях АД в эксплуатации в интересах диагностики и предупреждения отказов и посвящена данная диссертационная работа.

Она базируется на теоретических и экспериментальных исследованиях, проведенных под руководством научного руководителя и лично автором в реальных условиях технического обслуживания (ТО) двигателей в АТЦ а/п Шереметьево, включая и двигатели воздушных судов (ВС) иностранного производства.

Кроме того, автор при проведении исследований опирался на труды отечественных ученых в области вибродиагностики и диагностики АД: Н.И. Епишева, С.М. Дорошко, В.П. Кожаева, Е.А. Коняева,

В.И. Люлько, Г.П. Матвеенко, В.А. Пивоварова, М.К. Сидоренко, H.H. Сиротина и др.

Цель работы - выявление и апробирование в условиях ТО возможностей обеспечения безопасного функционирования авиационных двигателей, имеющих повышенный уровень вибрации.

На защиту выносятся:

- статистический анализ данных о двигателях с повышенной вибрацией в различных условиях эксплуатации;

- обобщение опыта обнаружения, измерения и проведения мероприятий по снижению уровня вибрации двигателей в условиях реальной эксплуатации;

- уточнение и корректировка технологий обнаружения, измерения и проведения балансировки двигателей;

- проведение цикла практических работ и разработка методики проведения статической и динамической балансировки двигателей;

- разрабйтка рекомендаций по анализу роторных вибраций двигателей, их измерению, принятию решений о возможностях восстановления двигателей в эксплуатации путем проведения комплекса необходимых работ.

Методы исследования. В зависимости от решаемых задач в работе использовались аналитические и инструментальные методы классификации и идентификации состояний объектов, методы математической статистики, а также методы оптимальной теории управления.

Научная новизна работы состоит в следующем. v

1. На основе обобщения опыта эксплуатации двигателей отечественных и иностранных ВС в АТЦ а/п Шереметьево определены взаимосвязи между уровнями технической оснащенности и качеством работ по проведению мероприятий в целях анализа роторных вибраций двигателя.

2. Рекомендованы новые подходы к анализу роторных вибраций двигателей, их измерению аппаратными средствами.

3. Обоснованы критериальные подходы для принятия решения о возможности продолжения эксплуатации двигателей иностранного производства после проведения статической и динамической балансировки.

4. Разработаны рекомендации по совершенствованию вибродиагностической аппаратуры по балансировке двигателя. v

5. Получены данные об эффективности использования результатов проведенных исследований.

Достоверность результатов исследования, обоснованность научных положений, выводов и практических рекомендаций подтверждаются глубиной теоретических проработок, достаточным объемом экспериментов, корректностью обработки полученных данных.

Практическая ценность работы заключается в том, что на основе полученных результатов можно:

- проводить работы по балансировке двигателей в эксплуатации;

- эффективно проводить анализ технического состояния двигателя по уровню вибраций;

- усовершенствовать процедуры поиска и устранения неисправностей двигателя по причине повышенной вибрации;

- предотвращать повреждение двигателей в полете, снизить их досрочный съем.

Апробация и публикация результатов диссертации.

Основные положения и результаты работы докладывались и обсуждались на семинарах секции «Проблемы воздушного транспорта» РАН

2000 - 2001 гг.), на семинаре кафедры «Оптимального управления» факультета вычислительной математики и кибернетики МГУ (2003 г.), на НТК «Чкаловские чтения»: инженерно-физические проблемы авиационной и космической техники (г. Егорьевск, 2002 г.).

По теме диссертации автор имеет 8 печатных работ.

В первом разделе дан анализ состояния вопроса диагностирования авиационных двигателей воздушных судов. Подробно рассмотрены вопросы получения и обработки диагностической информации, основные методы и средства диагностирования двигателей.

В ряду различных методов диагностирования состояния авиадвигателей особое место занимают параметрические методы, основанные на \ специальной обработке и анализе термогазодинамических и иных параметров, измеряемых на работающем двигателе. Эти методы подробно изложены в разделе. Здесь же дана подробная классификация и описание всех методов диагностирования состояния газотурбинных двигателей (ГТД). Особое место в разделе уделено статистическим методам диагностирования ГТД с учетом ошибок при принятии решений о состояниях авиадвигателей, а также комбинированным методам.

В заключение раздела описаны физические методы диагностирования ГТД: метод^. трибодиагностики и метод вибродиагностирования. Отмечается пока еще малая эффективность первого метода, в то время как оценка технического состояния авиадвигателей с помощью характеристик вибраций используется на практике довольно широко ввиду её высокой эффективности. Поэтому в диссертации далее основные исследования посвящены вибродиагностике авиационных двигателей.

Для полноты картины во втором разделе работы кратко изложены сетевые и экспертные подходы к диагностированию авиационных двигателей, которые, несмотря на свою перспективность, еще не получили широкого применения в отечественной гражданской авиации.

Вместе с тем, в диссертации указывается на возможность использования в интересах диагностирования, автоматизированного определения на-груженности работы авиадвигателей и поиска сложных неисправностей растущих пирамидальных и балансных сетей, имеющих ряд преимуществ перед традиционно используемыми в технике нейронными сетями.

Общие выводы по работе

1. В диссертации дан подробный обзор методов и средств диагностирования авиационных двигателей и показаны роль и место вибродиагностики в общей системе технического обслуживания и ремонта воздушных судов гражданской авиации.

2. Проанализирован первый опыт применения в авиации сетевых методов распознавания и управления (нейронных, растущих пирамидальных и балансных сетей).

3. Обосновано использование некоторых параметров виброметри-рования авиационных двигателей для организации их эксплуатации по техническому состоянию.

4. Предложена математическая модель оптимального управления состоянием двигателя на основании периодического измерения уровня вибрации, обеспечивающая минимизацию средних эксплуатационных затрат при регулировках уровней вибрации и предупреждение отказов двигателей по причине выходов уровней вибрации за критические значения.

5. Разработанные алгоритмы выявления и предупреждения неисправностей авиационных двигателей по изменению регистрируемых параметров вибрации вошли составной частью в систему математического обеспечения эксплуатации воздушных судов гражданской авиации по техническому состоянию, успешно используемую в ОАО «Аэрофлот».

6. Разработана методика оценки спектра вибрации двигателей иностранного производства, проведены оценка и анализ амплитудного значения вибрации. Эта методика успешно используется в ОАО «Аэрофлот» при выполнении балансировки двигателей иностранного производства, что привело к предупреждению досрочного съема 8 двигателей парка из 24 эксплуатируемых в ОАО «Аэрофлот» ВС иностранного производства.

7. Полученные в работе результаты могут быть использованы при организации эксплуатации энергетических установок промышленного и транспортного применения, а также в Военно-воздушных силах РФ.

1. Абрамов В.И., Кузнецов Н.С., Лабендик В.П. Принципы построения экспертной системы диагностирования двигателей НК-86. Деп. в НТИЦ ГА 22.12.93 г., № 883 -га93. Рига: РАУ, 1993. 19 с.

2. Алабин М.А., Козицкий А.Д., Шепель В.Т. Оценка ухудшения газодинамической устойчивости ТРДД в эксплуатации // Техническое обслуживание и ремонт воздушных судов гражданской авиации: Труды ГосНИИГА. Вып. 250. М: ГосНИИГА, 1986. С. 25-33.

3. Ахмедзянов A.M., Дубравский Н.Г.,Тунаков А.П. Диагностика ВРД по термогазодинамическим параметрам. М.: Машиностроение, 1983. -206 с.

4. Барзилович Е.Ю. Савенков М.В. Статистические методы оценки состояния авиационной техники. М.: Транспорт, 1987. 240 с.

5. Биргер И.А. Техническая диагностика. М.Машиностроение, 1978. -240 с.

6. Бортовая система обнаружения неисправностей самолета В 7J7 // Возд. трансп.: Э-И. Зарубежый опыт. М.: ЦНТИ ГА, 1989. № 4. С.3-8.

7. Вороновский Г.К., Махотило К.В., Петрашев С.Н., Сергеев С.А. Генетические алгоритмы, искусственные нейронные сети и проблемы виртуальной реальности. X.: Основа, 1997. 112 с.

8. Ю.Виноградов В.Ю. Диагностика состояния газотурбинных двигателей в условиях аэродромного базирования // Изв. вузов. Авиационная техника. 2000. № 2. С. 32-34.

9. П.Гаврилова Т А., Хорошевский В.Ф. Базы знаний интеллектуальных систем. СПб.: Питер, 2000. 384 с.

10. Голланд А.Б., Мац Э.Б., Морозов С.А. и др. Программный комплекс ГРАД для расчета газотурбинных двигателей // Изв. вузов. Авиационная техника. 1985. № 1. С. 83-85.

11. Горбань А. Н., Дунин-Барковский В. Л., Миркес Е. М. и др. Нейроин-форматика. Новосибирск: Наука. 1998. -296с.

12. Н.Гриценко Е.А., Епишев Н.И., Жуков К.А. Защита и диагностика конвертированного авиационного ГТД НК-16СТ // Техника воздушного флота. 1993. ,№2-3. С. 49-52.

13. Девяткин В.В. Системы искусственного интеллекта. М.: Изд-во МГТУ им. Н.Э.Баумана, 2001. 352 с.

14. Дружинин JI.H., Швец JI.H., Ланшин А.И. Математическое моделирование ГТД на современных ЭВМ при исследовании параметров и характеристик авиационных двигателей. М.: ЦИАМ. Труды № 832. 1979.-45 с.

15. Дорошко С.М. Контроль и диагностирование технического состояния газотурбинных двигателей по вибрационным параметрам. М.: Транспорт, 1984. -V128с.

16. Дубравский Н.Г., Мокроус М.Ф. Параметрические методы диагностического контроля состояния авиадвигателей. Линейные диагностические матрицы. М.: ЦИАМ. Труды № 964. 1981. 28 с.

17. Дубровин В.^И., Субботин С.А. Методы повышения эффективности процедур нейросетевой диагностики // Нейрокомпьютеры: разработка, применение. 2002. № 3.

18. Епишев H.H., Кажаев В.П. Вероятностное разделение множественных неисправностей ГТД по термогазодинамическим параметрам // Вибрационная прочность двигателей и систем летательных аппаратов: Сб. науч. трудов. Куйбышев: КуАИ, 1989. С. 32-37.

19. Епишев H.H., Кочуров В.А., Кажаев В.П. Анализ эффективности параметрического метода диагностики при стендовых испытаниях //v

20. Вибрационная прочность двигателей и систем летательных аппаратов: Сб. науч. трудов. Куйбышев: КуАИ, 1988. С. 43-47.

21. Епишев Н.И., Кочуров В.А. Метод поузловой диагностики проточной части при ограниченном объеме информации // Вибрационная прочность двигателей и систем летательных аппаратов: Сб. науч. трудов. Куйбышев: КуАИ, 1987. С. 69-74.

22. Ермаков Г.И. Диагностирование технического состояния авиационных двигателей путем анализа работающего масла // Возд. трансп. Обзорная информация. М.: ЦНТИГА, 1985. -42с.v

23. Зарин A.A., Логинов В.Е., Отман З.С. Диагностирование и регулирование топливной аппаратуры авиадвигателей. М.: Транспорт, 1989. -79 с.

24. Кеба И.В. Диагностика авиационных газотурбинных двигателей. М.: Транспорт, 1980.-248 с.

25. Карасев B.A., Максимов В.П., Сидоренко M.K. Вибрационная диагностика газотурбинных двигателей. М.: Машиностроение, 1978. 132 с.

26. Копытов Е.А., Кузнецов Н.С., Лабендик В.П. Обучение нейронных сетей с помощью диагностических матриц // Тезисы доклада Международной НТК «Гражданская авиация на рубеже веков». Москва, Россия, 30-31 мг& 2001. М.: МГТУ ГА, 2001. С. 240-241.

27. Короткий С. Нейронные сети: основные положения // http://www.neuropower.de/rus/books/index.htmi.

28. Круглов В.В., Борисов В.В. Искусственные нейронные сети. Теория и практика. М.: Горячая линия Телеком, 2001. - 382 с.

29. Круглов В.В., Дли М.И., Годунов Р.Ю. Нечеткая логика и искусственные нейронные сети. М.: Издательство Физико-математической литературы, 2001. 224 с.

30. Кузнецов Н.С., Лабендик В.П. К вопросу разработки адекватной линейной математической модели ГТД для контроля состояния его проточной части с помощью диагностических матриц. Деп. в НТИЦ ГА 13.08.92 г., № 873-га92. Рига: РАУ, 1992. 15 с.

31. Кузнецов H.С., Лабендик В.П. Особенности формирования диагностических матриц для контроля состояния проточной части авиационных ГТД // Изв. вузов. Авиационная техника. 1993. № 3. С. 97-101.

32. Кузнецов Н.С., Лабендик В.П. Оценка погрешности линеаризации при использовании линейной математической модели двигателя НК-86 для диагностики состояния его проточной части. Деп. в НТИЦ ГА 12.04.93 г., № 879 га93. Рига: РАУ, 1992. - 12 с.

33. Лабендик В.П., Кузнецов Н.С. Проблемы разработок экспертных систем для диагностирования авиационных двигателей. Деп. в ЦНТИ ГА 4.03.91 г.,№ 836 -га91. Рига: РКИИ ГА, 1991.-10 с.

34. Лабендик В.П., Кузнецов Н.С. Развитие зарубежных автоматизированных систем диагностирования авиационных двигателей. Деп. в ЦНТИ ГА 4.03.91 г., № 838 -га91. Рига: РКИИ ГА, 1991. 14 с.

35. Лебедев А.Д. Современное состояние и перспективы развития автоматизированных систем диагностирования авиационных двигателей // Возд. трансп. Обзорная информация. М.: ЦНТИ ГА, 1987. 27 с.

36. Лозицкий Л.П., Янко А.К., Лапшов В.Ф. Оценка технического состояния авиационных ГТД. М: Транспорт, 1982. 160 с.

37. Мац Э.Б., Каховский К.В., Тунаков А.П., Хамзин A.C. и др. Адекватная математическая модель двигателей семейства НК-8: Межвуз. науч. сб. Испытания авиационных двигателей. Уфа: УАИ. 1984. № 12. С. 89-98.

38. Метелкин М.Б. Диагностирование газотурбинных двигателей по характеристикам модулей // Автореферат дисс. на соискание уч. степени кандидата технических наук. М: ГосНИИ ГА, 1996. 29 с.

39. Методика контроля технического состояния двигателя НК-86 (3-я редакция). Методика № М01.1791. Куйбышев: КНПО «Труд», 1991. -271 с.

40. Павленко В.И., Пить И.И. Метод оценки технического состояния ГТД на основе обобщенного статистического критерия // Труды ЦИАМ. 1990. Вып. 5 (1271). С. 31-40.

41. Пархоменко П.П., Сагомонян Е.С. Основы технической диагностики. Кн. 2. Оптимизация алгоритмов диагностирования, аппаратные средства. М.: Энергоиздат, 1981. 320 с.

42. Построение экспертных систем / Под ред. Хейеса-Рота Ф., Уотермана Д., Лената Д. М: Мир, 1987.-441 с.

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

44. Пивоваров В.А., Машошин О.Ф. Применение теории статистической классификации к задачам диагностирования авиационной техники // Научный вестник МГТУ ГА. 1999. № 4.

45. Сиротин H.H., Коровкин Ю.М. Техническая диагностика авиационных газотурбинных двигателей. М.: Машиностроение, 1979. 272 с.

46. Системы контроля состояния и продления срока службы авиационных двигателей // Возд. трансп.: Э-И. Зарубежн. опыт. М.: ЦНТИ ГА, 1989. №4. С. 8-12.

47. Люлько В.И. Эксплуатация авиационных двигателей по техническому состоянию (теория и практика). М.: МГУ, 2002. 376 с.

48. Сотник C.JI. Курс лекций по предмету «Основы проектирования систем искусственного интеллекта» // http://www.neuropower.de/ms/books/index.htrni.

49. Таусенд К., Фохт Д. Проектирование и программная реализация экспертных систем на персональных ЭВМ. М: Финансы и статистика, 1990.-320 с.

50. Технические средства диагностирования: Справочник /В.В.Клюев, П.П.Пархоменко, В.Е.Абрамчук и др. М.: Машиностроение, 1989. -672 с.

51. Уоссермен Ф. Нейрокомпьютерная техника. М.: Мир, 1992. 240 с.

52. Уотермен Д. Руководство по экспертным системам. М.: Мир, 1989. -388 с.

53. Хехт-Нильсен Р. Нейрокомпьютинг: история, состояние, перспективы // Открытые системы. 1998. № 4.

54. XMAN экспертная система для автоматизированной диагностики ТРД / Jellison Т.О. et all. // "AIAA Pap". 1987. N 1931. (англ.)

55. Черкез А.Я. Инженерные расчеты газотурбинных двигателей методом vмалых отклонений. М.: Машиностроение, 1975. 380 с.

56. Черноруцкий И.Г. Методы оптимизации и принятия решений. СПб.:

57. Электронный консультант летчика самолета ATF /Stein Kenneth J. //"Aviat. Week and Space Technol". 1987. № 7. P. 75-76.

58. Ямпольский В.И., Белоконь Н.И., Пилипосян Б.Н. и др. Контроль и диагностирование гражданской авиационной техники. М.: Транспорт, 1990.- 82 с.

59. Batcho P. Modeling gas turbine deterioration due to high levels of dust ingestion // AIAA Pap. №. 87-0144, 1987.

60. Boyles J.A. et all. F-100 engine diagnostic sistem (EDS) // "AIAA Paper". 1981. № 1448.

61. Collin G. Data acquisition unitss and AIDS // "Air Transport World". V.18. №12.1981.

62. Doane P.M., fanby W.R. F/A-18 inflight engine condition monitoring sistem // "AIAA Paper". 1983. № 1237.

63. Peerat D.E. B-1B central integrated test sistem optimisation // "Proc. IEEE Nat. Aerosp. and Elecrtron. Conf. (NAECON)". Dayton, Ohio, Nen York. 1983. Vol. 1.

64. Urban L.A. Gas Path Analysis Applied to Turbine Engine Condition Monitoring // IAA Pap. 1972. № 72-1082.

65. Urban L.A. Parameter Selection for Multiple Fault Diagnostics of Gas Turbine Engines // ASME Pap. 1974. № 74-GT-62.

66. Матвеенко Г.П. Обоснование, разработка и оценка эффективности предложений по повышению качества ремонта и надежности авиационных двигателей воздушных судов. Диссертация на соиск. уч. ст. к.т.н. М.: ГосНИИ ГА, 2005.

67. Трутаев В.В. Диагностирование состояния поступающей авиационной техники важнейший этап функционирования ремонтного объединения // Направления совершенствования научно-производственной деятельности авиаремонтного объединения. М.: МГУ, 2004. С. 22 - 84.

68. Бецков A.B., Данилов В.Ю., Трутаев В.В. Новый взгляд на проверку заданных требований по безопасности полетов и надежности // Научный вестник МГТУ ГА. 2003. № 63. С. 7 13.

69. Ширяев A.HV Статистический последовательный анализ. М.: Наука, 1966.

70. Alfred J.Sweeney Preventing and Managing Vibration in Engines / June FAA, 1992.