Введение к работе
Актуальность проблемы. Современный этап развития пилотаж-но-навигацнонного оборудования (ПНО) воздушных судов (ВС) характеризуется ростом требований к его тактико-техническим и зкс-плуатацчонно-техническчм характеристикам. Достигаемая путем многократного резервирования высокая общая надежность сопровождается снижением эксплуатационной надежности и, как следствие, ростом эксплуатационных затрат. Поэтому формирочание и совершенствование систем технической эксплуатации (ТЭ) ПНО и повышение на этой основе эффективности процессов ТЭ ВС становится все более актуальной научной и практической проблемой.
В последние годы теория эксплуатации сложных технических систем получила значительное развитие, особенно в области авиации. Это достигнуто благодаря усилиям крупных ученых и коллективов: ВВИА им. проф. Н.Е.Жуковского (Снндеева И.М., Константинова В.Д., Бзрзилоннча ЕЛО., Воскобоева В.Ф., Красовского B.C.), ГосННИ ГА (Клнмчука В.А., Ямпольского В.И.), ГосНИИ АН (Майорова А.В., Белогородского С.Л., Рябинина Л.В., Карасева В.Я.), ГосНИИ ЭРЛТ ВВС (Володко A.M., Савенкова М.В., Перова В.И., Коровина Ю.И., Сазіша С.К.). ЛИИ МАП (Бочарова В.И., Деркача О.Я.), КНИГА (Игнатова В.А., Черненко Ж.С., Новикова B.C.),' МИИГА (Воробьева В.Г., Крігоеішева В.И., Смирнова Н.Н., Ицкошіча А.А., Козлова А.И.) и других. При этом решены многие теоретические вопросы анализа систем ТЭ, особенно для ОС вце-лом, механических систем и радиооборудования. Однако, теоретические исследования процессов и систем ТЭ ПНО нуждаются в дальнейшем развитии. Особенно актуальным является направление исследований, связанное с разработкой математических моделей процессов и систем ТЭ, обеспечивающих решение задач оптимизации и синтеза.
Целью настоящей работы является посышенис эффективности ТЭ ПНО ВС гражданской авиации на основе использования разработанных теоретических осноп формирования и совершенствования процессов п систем ТЭ ПНО ВС.
Дня достижения поставленной пели в работе решены следующие задачи:
проведен анализ систем ТЭ ПНО ВС как объектов исследования;
проведен анализ процессов ТЭ эксплуатируемого и вновь иголн-м<.то п эксплуатацию ПНО;
рэзраС-огзгШ математические модели характеристик процессов ТЭ
ПНО;
разработаны математические модели процессов и систем ТЭ ПНО;
осуществлена оптимизация процессов ТЭ ПНО;
осуществлен синтез систем ТЭ ПНО.
Методы исследований базируются на комплексном использовании теории надежности, математической статистики, управляемых случайных процессов, оптимизации и имитационного моделирования, метода переменных состояния.
В диссертации разработаны теоретические положения, совокупность которых можно квалифицировать как вклад в развитие перспективного направления эксплуатации авиационной техники.
Научная новизна работы заключается:
в использовании при анализе эксплуатационной статистики по отказам, неисправностям, восстановлениям и обслуживаииям ПНО новых параметрических и непараметрическнх методов анализа ординарности, последействия, стационарности и функций распределения интервалов времени в потоках событий;
формировании критерия эффективности системы ТЭ ПНО на основе минимума эксплуатационных затрат при ограничениях на показатели технической эффективности, обеспечивающие требования системы ТЭ ВС;
модификации традиционных методов определения параметра потока отказов и функции интенсивности отказов на основе рекуррентного уравнения восстановления, интерполяции с применением полиномов Чебышева и сглаживающей аппроксимации;
разработке математических моделей для анализа процессов ТЭ ПНО как марковских цепей, марковских и полумарковских процессов (стационарных и нестационарных, первого и высоких порядков);
разработке математических моделей для оптимизации процессов ТЭ ПНО как управляемых марковских цепей, марковских и полумарковских процессов;
создании математических моделей для синтеза систем ТЭ ПНО на основе метода переменных состояния.
На защиту выносятся следующие основные результаты:
- методы анализа эксплуатационной статистики по отказам, неис
правностям, восстановлениям и обслуживаииям ПНО на основе
анализа ординарности, последействия, стационарности и распреде
лений интернатов времени в потоках событий;
показатели и критерий эффективности системы ТЭ ПНЮ по минимуму эксплуатационных затрат с ограничениями на ряд основных показателей;
математические модели для расчета характеристик процессов ТЭ ПНО на основе рекуррентного уравнения восстановления и с использованием интерполяции, оптимального выбора узлов и сглаживающей аппроксимации;
математические модели для анализа процессов ТЭ ПНО на основе марковских цепей, марковких и полумарковских процессов;
математические модели для оптимизации процессов ТЭ ПНО на основе управляемых марковских и полумарковских процессов;
математические модели для синтеза систем ТЭ ПНО на основе метода переменных состояния;
результаты математического моделирования процессов и систем ТЭ ПНО.
Практическое значение работы. За время работы над диссертацией автор принял участие в несколькзи десятках НИР по тематике техлірісскоіі эксплуатации и эксплуатационного контроля ПНО, проводимых во исполнение решений Государственных Комиссий СМ СССР и РФ. Работы велись по договорам с ГосНИИ ГА, НЭЦ АУВД, ГосНИИ "Аэронавигация", АНТК им. А.Н.Туполева, АО им. Ильюшина, ХПКБ "Авиаконтроль", МИЭА, ЦУМВС, ДПО, БПО и друпгми ведущими фирмами, институтами и предприятиями гражданской авиации и авиационной промышленности.
Результаты исследований были использованы при разработке следующих документов, подтверждающих практическую ценность:
отраслевой инструкции ио оценке экономической эффективности создания и использования в гражданской авиации бортовых автоматизированных средств контроля ПНО, утвержденной заместителем Министра ГА;
методических указаний по оггЬ*мігзации процессов и средств контроля перспективных бортовых систем управления полетом, утвержденных начальником ГлавУРЭО МГА;
эскизного проекта на перспективное бортовое ПНО, утвержденного руководаггелем предприятия п/п М-5537;
технического задания на разработку HACK демонтированных блоков «з состава БКС ЦТ1НО изделий "204", '96-300", утвержденного руководителями предприятий и/я B-2S77 А.А.Туполевым и п/я Р-6327 Г.В.Новожиловым;
эскизного проекта на HACK демонтированного стандартного цифрового ПНО изделий "204" и "96-300", утвержденного руководителем п/л А-1975 С.С.Мощицким;
требований к бортовой цифровой системе передачи данных для обмена информацией об отказахаииашюнной техники, утвержденных начальником ГУЭАТ МГА;
методики оценки технико-экономической эффективности методов ТЭ и стратегий ТО ПНиРЗО, утвержденной начальником ГУТЭРАТМГА;
эскизного проекта "Пассажирский самолет Ту-334 д;.я ближнє-магистральных линий", утвержденного генеральным конструктором п/я В-2877 А.А.Туполевым,
технических предложений на наземное автоматизированное средство контроля HACK "Цифра ССБО-96-300";
технического задания на разработку боргового автоматизированного средства контроля БСАУ самолетов ГА, утвержденного начальником ГлавУРЭО МГА;
отраслевой инструкции по оценке экономической эффективности создания и использования в ГА новой техники для HACK демонтированного АиРЭО, утвержденной заместителем министра ГА;
программы и методики проведения опытной эксплуатации HACK, утвержденной заместителем министра ГА и .апробированной при првсдении опытной эксплуатации HACK в о/п Шереметьево;
технического задания на разработку Наземной автоматизированной системы контроля HACK "Цифра";
Результатом теоретических исследований и опытно-констук-торских разработок стал опытный образец HACK. Этот образец является прототипом ныне разрабатываемых в промышленности HACK. Образец награжден медалями ВДНХ. Ряд технических решений защищены авторскими свидетельствами.
Кроме того, отдельные результаты работы использовались при разработках ряда инструктивно-методических документов и учебно-методических разработках, используемых на предприятиях и в учебных заведениях ГА.
Апробация результатов работы. Основные результаты работы докладывались и обсуждались на следующих конференциях: ВНТК "Состояние и перспективы работ по автоматизации посадки ВС и повышению регул яркости в сложных метеоусловиях" (Москва, Гін НИИ ГА, 1980г.); ІШТК, посвященной 10 летию МИИГА "Со-
вершеиствованне системы управления эффективностью производства в ГА с применением АСУ и ВТ (Москва, МИИГА, 1981г.); Всесоюзном школс-сеиинаре по технической диагностике (Саратов, СГУ, 1981г.); Городском научно-техническом семинаре "Вопросы обеспечения надежности сложных технических систем" (Москва, ДИТП, 1981г.); Всесоюзном симпозиуме "Методы и средства технической диагностикн" (Ростов-иа-Дону, РИСИ, 1982г.); ВНТК по безопасности полетов (Ленинград, ОЛАГА, 1982г.); ВНТК "Проблемы повышения эффективности ВТ В народном хозяйстве" (Москва, МИИГА, 1983г.); ВНТК "Проблемы повышения эффективности эксплуатации бортового ПНиРЭО" (Днепропетровск, 1985г.); МНТВ "Дни советской науки и техники в КНР" (Пекин, 1988г.); ВНТК "Проблемы совершенствования процессов ТЭ AT, инженерно-авиационного обеспечения полетов в условиях ускорения НТП" (Москва, МИИГА, 1983г.); ВНТК "Научно-технический прогресс и эксплуатация воздушного транспорта" (Москва, МИИГА, 1990г.); НТК "Проблемы эксплуатации авиационной техники" (Люберцы, 1990г.); ВНТК "Методы управления системной эффективностью функционирования электрифицированных и пилотажно-навнгаци-онньгх комплексов" (Киев, КНИГА, 1991г.); МНТС "Проблемы авиационной транспортировки грузов" (Токио, 1993г.); МНТК "Наука и техника ГА на современном этапе" (Москва, МГТУ ГА, 1994г.).
Кроме того, основные результаты исследований обсуждплись на шести внутривузовскнх конференциях МИИГА (1979-1993), на научно-технических семинарах в МГУ, ГосНИИ ГА, НЭЦ АУВД, КИИ ГА, РКИИ ГА, МИИ ГА, на совещаниях инженерно-технических работников в Тбилиси и Риге, в эксплуатационных предприятиях Московского аэроузла, в ряде предприятий и научно-исследовательских институтах министерства авиационной промышленности.
Публикация результатов работы. Основные результаты работы опубликованы и 114 научных трудах (59 печатных трудах и 55 отчетах о научно-исследовательских работах). В том числе после защиты кандидатской диссертации опуликовлны 77 ппучных трудов по теме докторской диссертации.
Объем работы. Диссертационная работа состоит из введения, шести глав, заключения, cm,ска литературы и приложения с пилами о внедрении. Работа содержит 320с, в том числе 280с. текста, 36 рисунков, 30 таблиц, библиографии из 210 наименований.
