- •1.Надежность и техническая диагностика
- •2. Ремонтопригодность, сохраняемость.
- •3.Техническое состояние. Виды и события
- •4.Схема проходов состояния технического устройства
- •5.Возникновение и движение дефектов кристаличиской решетки
- •6 Развите повреждений.
- •7. Классификация дефектов.
- •8. Классификация отказов.
- •9. «Жизненный цикл» объекта.
- •Основные термины и определения эксплуатационной прочности.
- •9. Три периода жизненного цикла изделия
- •11 Конструктивные и производственные факторы
- •12 Эксплуатационные и ремонтные факторы
- •13 Признак службы техн. Контр.И надежности
- •14.Организация системы сбора и обработки данных о надежности авиационной техники
- •15. Законы распределения отказов изделий ат.(случайные велечины)
- •16. Обобщенные характеристики законов распеределения
- •19, Выбор показателей надежности
- •20.Задание требований по надежности
- •21. Показатели надежности Невосстанавливаемые изделия ат Вопрос 1. Модель функционирования
- •Вопрос 2. Количественные показатели безотказности
- •22. Показатели надежности Восстанавливаемые изделия ат
- •Вопрос 1. Модель функционирования
- •Вопрос 2. Количественные показатели долговечностинадежности восстанавливаемых изделий
- •23.Доверительные граници
- •24 Методы оценки вероятности безотказной работы гтд Вопрос 1. Метод структурных схем
- •25. Метод логических схем
- •26 Схемно-функциональный метод
- •27.Структурные модели объектов. Последовательное соединение элементов
- •Вопрос 1.Схема с последовательным соединением
- •28.Структурные модели объектов. Параллельное соединение элементов
- •Вопрос 2. Схема с параллельным соединением
- •29. Классификация методов резервирования
- •33.Виды прогназирования надежности
- •34. Прогнозирование параметров
- •Вопрос 2. Расчет упреждающих допусков
- •Вопрос 4. Модель дискретного процесса нагружения
- •Характеристики напряженного состояния
- •37.Плотность распределения вероятности отказа элементов газотурбинного двигателя
- •38. Коэффициент выработки ресурса
37.Плотность распределения вероятности отказа элементов газотурбинного двигателя
В качестве критерия надежности ГТД целесообразно использовать гамма-процентный ресурс, обеспечивающий возможность нормирования предельных величин наработки конструктивных элементов по уровням вероятностей их неразрушения.
Гамма-процентный ресурс с высокой вероятностью неразрушения соответствует на -характеристике ГТД началу периода старения, которое статистическими методами определить нельзя, так как массовые постепенные отказы основных элементов двигателя недопустимы в эксплуатации по условиям безопасности полетов. Поэтому гамма-процентный ресурс необходимо уметь прогнозировать с помощью физических моделей отказов, основанных на анализе конкретных причин повреждений деталей ГТД.
При расчете ресурса деталей горячей части ГТД (например, рабочих лопаток турбин) с помощью кривых длительной прочности материалов обычно оценивают повреждения, вызванные действием статических напряжений , (рис. 127) при соответствующих температурах , на основных эксплуатационных режимах(взлетном — 1, номинальном — 2, крейсерском — 3).
Рис.127. Упрощенная схема изменения температуры и напряжений , действующих на элемент ГТД в течение полета продолжительностью
Степень длительных статических повреждений деталей, накопленных за весь эксплуатационный цикл работы ГТД от запуска до останова определяют в соответствии с принципом линейного суммирования повреждений по следующей формуле:
где — число стационарных режимов работы двигателя в эксплуатационном цикле; – повреждение конструктивного элемента на этих режимах; —длительность режимов; — функция длительной прочности материала, позволяющая найти значения времени до разрушения элемента под действием напряжения при температурах .
Даже при фиксированных значениях и из-за нестабильности свойств материалов время до разрушения является случайной величиной, для которой характерно логарифмически нормальное распределение .
Если известна некоторая априорная совместная плотность распределения напряжений и температур , то плотность распределения времени до разрушения на основании формулы полной вероятности
Определив для каждого -го режима нагружения функции распределения и используя найденные в результате статистической обработки наблюдений плотности вероятностей для продолжительностей режимов , находим плотности вероятностей для каждого этапа и плотность распределения суммы независимых величин .
Данная функция описывает распределение случайной поврежденности элемента ГТД за один полетный цикл (плотность распределения вероятности отказа). За некоторое число N полетных циклов накопленное повреждение можно найти с помощью гипотезы линейного суммирования повреждений по формуле
38. Коэффициент выработки ресурса
Расходование ресурса элементов ГТД удобно оценивать с помощью коэффициента выработки ресурса
который близок к нулю в начале эксплуатации двигателя, когда и равен 100% при полной выработке ресурса, характеризуемой равенством .
Рассмотрим в качестве другого критерия расходования реурса ГТД остаточный гамма-процентный ресурс, который будем определять согласно стохастической модели накопления повреждений, приведенной на рис.128. Предположим, что в момент контроля остатка ресурса (при числе полетных циклов, равном ) материал конструктивного элемента находится в неповрежденном состоянии, а его предельная мера поврежденности (соответствующая переходу в предельное состояние) меньше значения , на величину накопленной за k полетов поврежден ности . Такое предположение позволяет получить формулу для расчета остаточного гамма-процентного ресурса элемента ГТД на основе формулы расчета гамма-процентного ресурса, в которое с этой целью необходимо вместо величины , подставить разность .
Выполняя указанную подстановку, после несложных преобразований получаем формулу
для которой параметры распределения поврежденностн элемента ГТД за полет следует вычислять по соотношениям предыдущей лекции. Входящие в указанные соотношения параметры нормальных распределений длительностей основных эксплуатационных режимов , можно определить путем статистической обработки данных регистрации фактических длительностей этих режимов до момента контроля остатка ресурса, т. е. за предыдущие полетов. Значение напряжений и температур следует принимать как среднестатистические из их совокупностей, полученных за предшествующие k полетов и использованных совместно с величинами при расчете поврежденности .
Следует, что для начала эксплуатации двигателя (при ) , а при полной выработке ресурса ( ) . Для случая весьма малых среднеквадратичных значений поврежденности конструктивного элемента за полет ( ) его остаточный ресурс можно приближенно оценить по простейшему выражению , определяющему медианное значение этого ресурса.
Следует отметить, что остаточный гамма-процентный ресурс является наиболее информативным критерием расходования ресурса ГТД, поскольку он адекватно отражает сущность анализируемого процесса и обеспечивает возможность непосредственного учета случайности характеристик эксплуатационной нагруженнрсти и прочностных свойств конструктивных элементов.
Практическая реализация изложенных методик расчета выработки ресурса ГТД возможна в том случае, когда для подконтрольных конструктивных элементов будут известны величины действующих напряжений, температур и длительностей режимов нагружения на основных этапах каждого полета. Непосредственное измерение указанных величин (за исключением длительностей) в настоящее время не представляется возможным в связи с отсутствием специальных измерительных систем, разработка и применение которых будут целесообразными только в том случае, если они не приведут к существенному усложнению конструкции двигателя и будут обладать достаточной надежностью. Поэтому для определения напряжений и температур необходимо использовать заранее установленные зависимости между этими факторами и контролируемыми параметрами двигателя (например, частотами вращения роторов, температурами и давлениями по тракту), от которых по возможности в наибольшей степени зависели бы нагруженность и тепловое состояние конструктивных элементов. Решение поставленной задачи можно получить также путем установления зависимостей между величинами , и контролируемыми параметрами полета, характеризующими протекание рабочего процесса в двигателе на заданных режимах его работы,— температурой и давлением атмосферного воздуха, высотой и скоростью полета V.