книги из ГПНТБ / Соломонов, П. А. Надежность планера самолета

Во-вторых, -при редком применении технических устройств может происходить уменьшение зазоров в соединениях кинема­ тических пар вследствие действия процессов коррозии, образо­ вания твердых соединений смазки с продуктами износа, дефор­ маций из-за внутренних напряжений в элементах конструкций, что приводит к повышенному физическому износу рабочих по­ верхностей в начальном периоде их работы. Примером такого износа является сульфитация в аккумуляторах, разрушения штепсельных разъемов и потенциометров и др. При этом внут­ ренняя структура материала конструкций практически не изменяется (старение материала пренебрежимо мало). Для пре­ дупреждения такого износа на практике осуществляют профи­ лактические мероприятия, периодически включая устройства в работу (гонка двигателей через 10 дней стоянки, контрольные уборка и выпуск шасси и др.)

В-третьих, износ может происходить в результате старения, который проявляется в нарушении прочностных и других свойств материалов элементов и конструкций вследствие изменения их внутренней физико-химической структуры.

На. практике существует критический уровень развития ука­ занных форм износа, по достижении которого наступает внезап­ ный отказ элемента, приводящий к полной утрате его работоспо­ собности. Поэтому при эксплуатации технических устройств важное значение имеет деление эксплуатационных отказов на постепенные (допусковые) и внезапные (опасные) и установление их соотношения. Инструментальный контроль должен осуществ­ ляться так, чтобы предотвратить появление опасных отказов. Для этого выбираются средства, периодичность контроля и ме­ сто его выполнения.

Проверка работоспособности систем на самолете производит­ ся с помощью бортовых приборов.

Эта проверка выходных характеристик по бортовым прибо­ рам, как правило,- выявляет внезапные отказы всех их элементов и поэтому методическая достоверность контроля по внезапным отказам на практике велика. Реализация поэлементного контро­ ля допусков устройств при нахождении их в рабочем состоянии на практике чрезвычайно затруднена и в подавляющем боль­ шинстве случаев принципиально невозможна. Согласование до­ пусков на выходные характеристики элементов с расположени­ ем зон ускоренного перехода постепенных отказов во внезапные также затруднено из-за сложности определения границ послед­ них. Этим объясняется тот факт, что основная часть эксплуата­ ционных отказов в полете— (»90% ) внезапная.

Таким образом, увеличение инструментальных проверок, вы­ полняемых в периоды предполетной и предварительной подгото­ вок, вследствие охвата контролем выходных характеристик от­ дельных подсистем может привести с методической стороны лишь к многократному дублированию контрольной информации

160

о наличии (отсутствии) в устройствах внезапных отказов и, сле­ довательно, к неоправданно большим затратам материальных средств и времени. Следовательно, при выборе средств и мето­ дов контроля, в первую очередь, должна оцениваться их эффек­ тивность. Точная информация об исправности авиационной тех­ ники может быть получена только с помощью современных ме­ тодов технической диагностики и инструментальных средств контроля ее параметров. Внедрение в эксплуатацию методов технической диагностики позволяет повысить надежность рабо­ ты авиационной техники в полете в результате выявления на земле неисправностей в ранней стадии их возникновения и прог­ нозирования их изменения на некоторый период (до очередной проверки).

С точки зрения ранней диагностики авиационной техники особенно ценную информацию дают регистрация и анализ таких динамических параметров работы авиационной техники, как виб­ рация, пульсация давления гидравлических и воздушных сред, колебания вращающихся масс и т. д.

4. 5. Выбор объектов и периодичность контроля

Все возможные состояния самолета, его оборудования и сис­ тем можно разделить на четыре группы.

1. Исправное состояние технического устройства, при кото­ ром оно в данный момент времени соответствует всем требова­ ниям, установленным как в отношении его основных параметров, так и в отношении второстепенных параметров, не влияющих на выполнение заданных функций.

2.Неисправное состояние технического устройства, при кото­ ром оно в данный момент времени не соответствует хотя бы од­ ному требованию, установленному в отношении его основных или второстепенных параметров.

3.Работоспособное состояние технического устройства, при котором оно в данный момент времени соответствует всем тре­ бованиям, установленным в отношении выполнения заданных функций.

4.Неработоспособное состояние технического устройства, при котором оно в данный момент времени не соответствует хотя бы одному требованию, установленному в отношении выполнении

заданных функций.

Общепринятым стало положение [9, 29, 15, 19], что предметом эксплуатационного контроля является определение работоспо­ собности технических устройств. Количество работоспособных состояний технического устройства определяется выбранным способом оценки работоспособности. При оценке по принципу «годен ■— не годен» определяется одно работоспособное состоя­ ние; при оценке «больше — норма — меньше» — три; при оцен­

ке по коэффициенту состояния количество состояний определя­ ется числом градаций коэффициента состояния.

Процесс проверки работоспособности систем и устройств самолета заключается в приложении к объекту контроля пер­ вичных воздействий и оценке его реакций. Если реакция объекта контроля на первичные воздействия соответствует требуемым величинам, то считается, что алгоритм функционирования объек­ та полностью выполняется и система, агрегат или их элементы считаются работоспособными.

Как уже указывалось, сущность процесса контроля работо­ способности состоит в определении, находятся ли в пределах за­ данных допусков величины, характеризующие реакции объектов на первичные воздействия. Следовательно, контроль работоспо­ собности заключается в выполнении следующих условий.

Если

теризующих реакции объекта контроля (выходные параметры);

свидетельствует о ненормальном функционировании объекта контроля, т. е. о наличии в нем неисправности. В этом случае

162

уточнение места неисправности заключается в проверке выпол­ нения условий:

которых зависит состояние параметра, вышедшего из поля допу­ сков (вспомогательные параметры);

—первичные воздействия (стимулы);

—вспомогательные параметры;

—выходные параметры.

Первичными называются комбинации внешних воздействий на рассматриваемую систему, устройство, оборудование или их элементы, которые необходимы для получения реакций объекта.

Проверку исправности систем, устройств, оборудования или их элементов осуществляют контролируя выходные параметры, т. е. такие параметры, которые однозначно характеризуют вы­ полнение объектом контроля функций (задач), для решения ко­ торых он предназначен. Выходные параметры — это те реакции, которыми объект контроля отвечает на первичные воздействия.

Вспомогательные параметры предназначены для уточнения (локализации) неисправности в объекте контроля в случае вы­ хода одного или нескольких выходных параметров из поля до­ пусков. Количество вспомогательных параметров и последова­ тельность их контроля должны обеспечивать возможность одно­ значного, отыскания неисправности с необходимой точностью.

Основой для выбора параметров, подлежащих контролю, яв­ ляется всестороннее изучение систем и агрегатов самолетов или их элементов как объектов контроля. В сложных системах и устройствах, где имеются многочисленные, весьма разветвлен­ ные связи отдельных элементов, выбор параметров для контро­ ля должен производиться с учетом этих связей и взаимного вли­ яния элементов. Поэтому выбору параметров для контроля сложных объектов авиационной техники должен предшествовать структурный анализ систем и их агрегатов для выделения в них обособленных структурных участков с определенными признака­

ми их работы. В дальнейшем каждый из таких участков должен подвергаться анализу для выявления первичных воздействий выходных и вспомогательных параметров. Анализ взаимных свя­ зей различных элементов и влияние их на первичные воздей­ ствия и техническое состояние элементов удобно проводить по

Рис. 65. Схема причинно-следственных связей при ра­ боте цилиндра

схеме причинно-следственных связей. Параметры, входящие в схему причинно-следственных связей, и факторы, влияющие на них, должны полностью описывать работу объекта контроля, характеризовать первичные воздействия, реакции объекта и ука­ зывать, как воздействуют элементы объекта друг на друга.

В качестве примера на рис. 65 приведена схема причинноследственных связей при работе силового цилиндра (рис. 66).

Контролировать все приведенные на схеме параметры в экс­ плуатации нецелесообразно. В связи с этим необходимо отыс­ кать обобщающий параметр, характеризующий работоспособ­ ность цилиндра. Таким обобщающим параметром является

1 6 4 .

время перемещения поршня в цилиндре. Так, работа, соверша­ емая цилиндром при рабочем ходе:

Таким образом, для объективного суждения о работоспособ­ ности силового цилиндра с достаточной для практики точностью можно судить по одному параметру — времени рабочего хода

Рис. 66. Схема работы силового цилиндра

штока цилиндра. При этом имеется в виду, что осуществляется подвод рабочего тела с необходимым рабочим давлением.

Параметрами, определяющими работоспособность агрегатов, участков системы или системы в целом (определяющие пара­ метры), являются такие, нахождение которых в определенных пределах будет свидетельствовать о работоспособности соответ­ ственно агрегата, участка системы или системы в целом. При этом другие параметры, свойственные этим агрегатам и систе­ мам (частные параметры), могут меняться в весьма широких пределах, значительно больше тех, которые задаются техниче­ скими условиями на их изготовление и изменение которых в ре­ альных условиях эксплуатации не может привести к нарушению работоспособности.

Для определения работоспособности агрегатов или систем в целом при нахождении определяющих параметров в пределах норм технических условий, как правило, нет необходимости в проведении измерений частных параметров. Отнесение парамет­ ров к числу определяющих или частных зависит от конструктив­ ного выполнения системы, условий работы и нагрузок агрегатов и систем, а также конкретных условий эксплуатации. Те значе­ ния определяющих параметров, которые не вызывают наруше­ ний в функционировании всей системы, а также других систем самолета, являются допустимыми в процессе эксплуатации. Это положение справедливо для параметров, которые изменяются в

165

зависимости от наработки. При определении параметров, кото­ рые могут иметь относительно большую скорость изменения во времени (например, герметичность систем, емкость аккумуля­ торных батарей), кроме того, надо учитывать также особенность использования самолетов (время полета, стоянки, хранения и т. д.).

Конструктивное выполнение систем разных типов самолетовразлично как по величине рабочих параметров, составу и конст-

в )

Рис. 67. Графическое определение эксплуатационно допустимых значений из­ меряемого параметра в зависимости от периодичности контроля

рукции агрегатов, так и по схеме включения этих агрегатов. Тем не менее каждая система имеет свои особенности, характер­ ные для всех систем данного типа, а, проанализировав причин­ но-следственные связи, можно определить, какие параметры дан­ ных систем являются определяющими и какие операции необ­ ходимо выполнить для обеспечения нормальной эксплуатации. При этом устанавливаются объем и периодичность контроля.

При периодическом контроле надо проверять только те пара­ метры, которые изменяются постепенно. Контроль абсолютного большинства параметров проводится при различных видах тех­

166

Для установления объема и периодичности контроля рас­ смотрим изменения характеристик 6 = /(т). На рис. 67 указаны границы области параметра в процессе эксплуатации до ремонта (или между ремонтами). Сверху эта область ограничивается

метра. Как видно из графиков, первый раз контролировать дан­ ный параметр при регламентных работах периодичности Атр.р надо при наработке тК),, так как до этой наработки параметр не может достичь предельного значения 6ДОп- Вместе с тем нет га­ рантии, что до очередного межрегламентного срока Д т р .рпараметр не превысит бдоп. В самом деле, т к , . + Д т р .р = Т ак 2,при наработке тКа, как видно из графиков, значение параметра может превы­

сить бдоп.

Для того чтобы решить вопрос о том, когда же нужно произ­ водить восстановление заданного параметра, разбиваем участок от тк, до трем на интервалы, равные Дтр.р. Восстанавливаем пер­ пендикуляры на границах этих интервалов до пересечения с бдОПТочки пересечения обозначим соответственно t Pl, тРг и т. д. до

обозначим соответственно 62, бз, б4. Теперь можно сформулиро­ вать следующее правило. Если при контроле в момент наработ­ ки тК[ текущее значение параметра бг>бг, то такое значение

параметра не обеспечит безотказной работы самолета в течение очередного межрегламентного периода и поэтому необходимо проводить работы по восстановлению приемлемых значений данного параметра. Если 61 = 62, то такое значение параметра обеспечит самолету налет еще одного межрегламентного перио­ да. Имея данные по изменению измеренных параметров, можно установить число измерений параметров от момента установ­ ки агрегата на самолет до момента, когда параметры необходи­ мо восстанавливать. Если изменить периодичность выполнения регламентных работ с Дтр.р на Ат'р,р, то, как видно из аналогич­ ных построений, изменяется время налета, при котором надо параметр контролировать в первый раз (tkOi и та максимальная величина параметра, которая обеспечивает выработку очередно­

ботке) с целью определения сроков (периодичности) контроля имеет смысл для тех параметров, которым присущи стабильно малые изменения по времени (налету, наработке). При этом имеется возможность производить контроль при регламентных работах с существенным сокращением трудозатрат на него. Ес­ ли изменения параметра большие или нестабильные, то конт­ роль величины таких параметров необходимо проводить при те-

167

кущих видах обслуживания (т. е. при подготовке самолета к полетам).

В эксплуатации встречаются регламентные работы разной периодичности (50, 100, 200, 300, 500-часовые и т. д. регламент­ ные работы). Выполнение регламентных работ по всему самоле­ ту в единые сроки упрощает организацию их выполнения, пла­ нирование, а также ведение технической документации. Обычно в конкретном регламенте имеются регламентные работы двух или трех видов. При этом сроки проведения регламентных ра­ бот средней и максимальной периодичности кратны сроку про­ ведения регламентных работ минимальной периодичности. Каж­ дая операция профилактических работ имеет свою определенную периодичность выполнения, оптимальную для конкретно заданных условий эксплуатации. Поэтому при существенном изменении условий эксплуатации необходимо решить вопрос о целесообразности изменения сроков и объеме регламентных работ.

Определяющие параметры агрегатов и систем могут менять­ ся не только в процессе полета, но и при хранении самолета, его агрегатов. Хранение может осуществляться в законсервирован­ ном и в незаконсервироваином видах. В незаконсервированном виде обычно хранятся самолеты при перерывах в полетах. При длительных перерывах в полетах, а также при нахождении агре­ гатов на складах их консервируют. Если самолеты не законсервированы, назначаются регламентные работы, чтобы поддерживать самолет в исправном состоянии при длительных перерывах в полетах после проведения предварительной или пос­ леполетной подготовок. При этом проводится комплекс работ, состоящий из операций контроля, профилактических работ, проверки аварийных и дублирующих систем и создания определенной наработки для агрегатов оборудования и систем. Контроль состояния самолета проводится для обнаружения неисправностей, которые могли возникнуть за время стоянки пос­ ле проведения послеполетной или предварительной подготовок.

Кроме того, при этих работах создается небольшая наработ­ ка у отдельных агрегатов систем. При этом ряд неисправностей, таких, например, как течь гидросмеси по уплотнениям силовых цилиндров и т. д., возникающих при хранении, устраняется. Контроль состояния самолета при непродолжительном хранении целесообразно проводить в объеме предполетной подготовки или близком к ней. Проводимая при этом проба двигателей и провер­ ка работоспособности оборудования создает у них некоторую на­ работку.

При более длительных перерывах в полетах возникает необ­ ходимость в проведении, кроме операций контроля, определен­ ных профилактических работ (смазка, проверка систем) и соз­ дании определенной наработки систем. В настоящее время, как

168

правило, наибольшими по периодичности являются работы, про­ водимые через три месяца.

При консервации самолета обычно производится внутренняя консервация топливной системы двигателей и наружная консер­ вация некоторых элементов планера: шасси, агрегатов систем управления и т. д., в остальном условия хранения законсервиро­ ванного или незаконсервированного самолета ничем не отлича­ ются. Поэтому целесообразно при подготовке к полетам после расконсервации выполнять работы по соответствующим срокам хранения.

Первоначально объем и периодичность регламентных работ назначают, исходя из уровня надежности, заложенной при созда­ нии образца, и уточняют по опыту его эксплуатации в период доводки и испытаний.

Опыт эксплуатации самолетов непосредственно в эксплуати­ рующих организациях и совершенствование методов и средств контроля состояния и подготовки самолетов позволяет в значи­ тельной мере сокращать объем работ по техническому обслужи­ ванию.

Для корректировки регламентов, в первую очередь, на основе обработки и анализа исходных статистических сведений, посту­ пающих из эксплуатирующих организаций, определяется на­ дежность работы основных агрегатов и систем самолета и тру­ дозатраты на их техническое обслуживание, оценивается эффек­ тивность существующего регламента с точки зрения обеспечения требуемого уровня надежности и минимума затрат «а обслужи­ вание. Далее определяется оптимальная периодичность выпол­ нения профилактических работ по агрегатам и системам из ус­ ловия минимальных трудозатрат на обслуживание при сохране­ нии надежности на заданном уровне работы в межрегламентные сроки. Для обеспечения безопасности полетов производится варьирование периодичности профилактических работ для сни­ жения уровня отказов систем с опасными последствиями. При корректировке регламентов на основе сравнительной оценки эф­ фективности отдельных проверок устанавливаются наиболее рациональные объемы осмотров предварительной и предполет­ ной подготовок. С учетом всех проведенных выше мероприятий окончательно уточняются полученная расчетом периодичность и объемы профилактических работ на основе качественных мето­ дов анализа неисправностей самолета, трудозатрат на обслужи­ вание, методов и организации выполнения работ в эксплуатиру­ ющих организациях.

Основными количественными характеристиками надежности, применяемыми в процессе выполнения корректировки регламен­ тов, являются:

—параметр потока неисправностей системы (элемента) Я;

—вероятность непроявления неисправностей в межрегла­ ментный срок WMxp;

16Э