Введение к работе
Актуальность темы исследования
Основой безопасности полетов самолета - надежность его функциональных систем и агрегатов. Она во многом определяется действующими нагрузками их силовой, циклической и временной составляющими. Нагрузки определяются и учитываются при проектировании разработчиком самолета. Для силовых элементов конструкции планера они четко структурированы в виде расчетных случаев, определенных Нормами летной годности самолетов (НЛГ). Для функциональных систем и их агрегатов нагрузки столь четко в руководящих документах не определены. В эксплуатации это проявляется в виде статистической неоднородности отказов агрегатов в отдельных подсистемах функциональных систем. Так в гидросистеме самолета Ил-86, имеющей 4-х кратное общее резервирование, в подсистеме № 3 гидронасосы отказывают в 5 раз чаще, чем в остальных подсистемах. Система кондиционирования воздуха Ил-86 также имеет 4-х кратное общее резервирование. При этом, по статистическим материалам эксплуатанта, в подсистеме № 1 наблюдаются отказы у 4-х агрегатов, в подсистеме № 2 у 3-х, в подсистеме № 3 у 2-х, а в подсистеме № 4 отказывает только 1 агрегат.
Поскольку временная и циклическая нагруженность оказывают существенное влияние на безотказность агрегатов и систем самолетов разработка методов их определения и учета влияния на надежность, методов расчета и анализа надежности при обеспечении стратегий и режимов технического обслуживания, представляется актуальной проблемой в поддержании надежности и летной годности эксплуатирующейся авиационной техники.
Целью работы является разработка научно обоснованных методов оценки временных, циклических нагрузок и оценок их влияния на надежности агрегатов и функциональных систем самолетов.
Задачи исследования:
На примере агрегатов системы управления и механизации планера самолета Ту-154М и Б разработать методику оценки соотношения временных и циклических нагрузок, действующих на агрегаты самолета в эксплуатации.
Рассмотреть условия временного нагружения топливных насосов самолета Ту-134 и разработать методику оценки отработки ресурсов насосами в функции налета планера.
Выполнить адаптацию методики анализа функциональных отказов систем самолета в процессе проектирования к условиям ее использования эксплуатантами авиационной техники.
Выполнить анализ функциональных отказов систем самолета Ту-154М по статистическим материалам эксплуатантов.
Объектом исследования являются функциональные системы самолета их агрегаты и комплектующие изделия.
Предмет исследования включает условия нагружения агрегатов функциональных систем, их влияния на надежность и стратегии технического обслуживания.
Методы исследования основаны на применении математической статистики, теории вероятности, теории надежности и системного анализа.
Научная новизна состоит в том, что впервые:
Разработана методика оценки соотношения между временной и циклической составляющей нагрузок агрегатов системы управления и механизации планера самолета. Показано, что налет на посадку самолетов гражданской авиации может быть представлен распределением с равномерной плотностью вероятности. В частности для самолета Ту-154М и Б с равной вероятностью он может составлять от 1 до 3,5 часов.
Разработана методика оценки временного нагружения агрегатов систем самолета. Показано, что в зависимости от места установки (группы баков) топливные насосы самолета Ту-134 вырабатывают 100 %, 57 % и 12 % собственных ресурсов устанавливаемых по налету планера и с недоиспользованными ресурсами направляются в ремонт.
Выполнен анализ отраслевого стандарта «Методы оценки надежности функциональных систем при проектировании самолетов». Показана неприемлемость ее использования эксплуатантами авиационной техники.
Выполнена адаптация методики анализа функциональных отказов систем самолетов, созданной в Авиационном комплексе имени СВ. Ильюшина, для ее использования эксплуатантами авиационной техники.
По статистическим материалам авиакомпании «Красавиа» выполнен анализ функциональных отказов систем самолета Тэ154М. Показана их высокая надежность и возможность изменения стратегий и режимов технического обслуживания агрегатов.
Практическая значимость работы заключается в том, что разработанные методики оценки нагружения агрегатов систем самолетов, совместно с оценками надежности, даваемыми адаптированной методикой анализа функциональных отказов, обеспечивают возможность разработки технически обоснованных предложений по изменению стратегии и режимов технического обслуживания для уменьшении затрат.
Апробация работы. Основные результаты работы докладывались на заседании кафедры «Техническая эксплуатация летательных аппаратов и двигателей» Сибирского государственного аэрокосмического университета имени академика М. Ф. Решетнева в 2001-^2007 годах; на конференциях проводимых в рамках международного авиакосмического салона САКС в 2002, 2004 и 2006 годах; на международных конференциях «Ре-шетневкие чтения» в 2003 г.
Публикации. Результаты исследований по теме диссертации опубликованы в 9 печатных работах, в том числе 7 статьях, из них 6 статей в изданиях рекомендованных ВАК.
Структура и объем. Диссертация изложена на 135 страницах машинописного текста и состоит из 4-х глав, заключения, библиографического описания и приложения. Работа иллюстрирована 30 рисунками и 25 таблицами. Библиографическое описание содержит 93 наименований источников, приложение на 34 страницах.
