Содержание к диссертации
Введение
Глава 1. Влияние условий эксплуатации на нагруженность, повреждаемость и расходование ресурса конструкции самолета 15
1.1. Исследования влияния параметров эксплуатации на нагруженность силовой конструкции 17
1.2. Методы контроля индивидуальной нагруженности самолетов в эксплуатации 26
1.3. Выводы по главе 1 34
Глава 2. Система мониторинга условий эксплуатации, на груженности и расходования ресурса самолетов на основе данных бортового регистратора полетной информации 35
2.1. Общее описание системы мониторинга эксплуатации 35
2.2. Алгоритмы обработки полетной информации 49
2.3. Интерактивная специализированная база данных ресурсного анализа 67
2.4. Выводы по главе 2 92
Глава 3. Практические результаты работы системы монито ринга 93
3.1. Обоснование минимально необходимого объема данных по одному самолету (критерий минимального налета) 94
3.2. Общий анализ результатов мониторинга нагруженности самолетов парка 100
3.3. Поэкземплярный анализ условий эксплуатации и нагруженности 104
3.4. Выводы по главе 3 108
Глава 4. Вероятностный подход к определению запаса на рассеивание нагруженности при установлении ресурса силовойконструкции ПО
4.1. Нормирование запасов на рассеивание долговечности в эксплуатации ПО
4.2. Вероятностная модель рассеивания долговечности 114
4.3. Оценка и анализ фактических характеристик рассеивания нагруженности конструкции в эксплуатации 119
4.4. Предложения по нормированию запасов на рассеивание долговечности в эксплуатации 127
4.5. Выводы по главе 4 133
Заключение 134
Список использованных источников 136
- Методы контроля индивидуальной нагруженности самолетов в эксплуатации
- Интерактивная специализированная база данных ресурсного анализа
- Обоснование минимально необходимого объема данных по одному самолету (критерий минимального налета)
- Вероятностная модель рассеивания долговечности
Введение к работе
Актуальность исследования. Динамические процессы, происходящие в обществе и социальных институтах, в значительной степени определяют направление и содержательные особенности процесса формирования идентичности российского населения. Многие исследователи сегодня говорят о коллективной дезориентации, кризисе идентичности, негативной идентичности, как о массовых характеристиках социокультурного пространства России. В. Хёсле утверждает, что сущностью кризиса идентичности является «...уменьшение идентификации индивидов с коллективной реальностью, которую они прежде поддерживали»1. Идентификационный кризис в нашей стране проявляется через активизацию процесса распада упорядоченной системы освоенных в ходе социализации ценностей, утрату традиционных групповых солидарностеи, нарушение механизма культурной и поколенной преемственности.
Существование кризиса групповой идентичности негативным образом отражается на российской молодежи, которая наиболее восприимчива к ситуации разрушения коллективной памяти, традиций, утрате веры в общее будущее, дисгармонии между описательным и нормативным образами «Я». Между тем идентичность как свойство сохранять свою целостность и осознавать принадлежность к общностям в условиях нестабильности становится одним из важнейших факторов реализации молодежного потенциала. Позитивная социальная идентичность как ориентация на определенные образцы поведения определяет уровень интенсивности социальной активности молодежи, ее готовности к выполнению социальных ролей и гражданских обязанностей в обществе2.
В условиях же обесценивания традиционных ценностей и идеалов в ходе социальной модернизации и культурной дезинтеграции общества деформируется процесс социального развития молодого поколения, а значит, - и процесс его идентификации. Становление идентичности современной российской молодежи характеризуется противоречивостью, размытостью, возникновением новых негативных идентификационных практик, отсутствием общезначимых куль-
Хё'сле В. Кризис индивидуальной и коллективной идентичности // Вопр. философии. 1994. № 10. С. 113-123.
2 Хвыля-Олинтер Н.А. Национально-культурная идентичность современной российской молодежи в условиях глобализации: методология социологического анализа: Ав-тореф. дис. ... канд. социол. наук. М., 2010. С. 3.
турных идеалов. А повышение роли нетрадиционных и неформальных институтов в процессах социализации молодежи ставит под угрозу стабильность и непротиворечивость идентификации личности подрастающего поколения.
В этой связи актуализируются вопросы интенсификации функций базовых институтов, до последнего времени принимавших активное участие в самоопределении молодежи и ее интеграции в общество. Одним из таких базовых институтов социализации выступает армия, в советском обществе которая наряду с трудовыми коллективами и системой образования формировала типовые модели интеграции и идентификации подрастающего поколения. Но если в советский период армия выступала воплощением могущества державы, олицетворением ее побед и тем самым поддерживала национально-государственную идентичность молодежи, обеспечивала воспроизводство патриотических ценностей в обществе, то в пореформенный период военный институт подвергся выраженному институциональному кризису, что проявилось в негативных имиджевых характеристиках армии в молодежном сознании, снижении авторитета армии как образца военно-патриотической идентичности, росте уклонистских установок юношей в отношении прохождения срочной службы.
Вместе с тем, несмотря на указанные негативные явления, Российская армия продолжает оставаться одним из немногих государственных институтов, который на протяжении долгого времени сохраняет высокий уровень доверия у молодежи (3-4 места в общем рейтинге)1, военный институт по-прежнему выступает в качестве механизма мужской социализации для большей части российских юношей. Поэтому на фоне слабой выраженности общенациональных идеалов самоидентификации подрастающего поколения актуальным является изучение современного состояния и направлений трансформации функциональной роли военного института в формировании ценностно-нормативной системы и идентификации молодежи в современной России.
Степень научной разработанности темы. В диссертации затрагивается широкий круг проблем функционирования современного
См.: Дубин Б. Модельные институты и символический порядок: элементарные формы социальности в современном российском обществе // Мониторинг общественного мнения. 2002. № 1(57); Гудков ЛД. Массовая идентичность и институциональное насилие. Статья вторая. Армия в постсоветской России // Вестник общественного мнения. Данные. Анализ. Дискуссии. 2003. № 2 (68); Зубок Ю.А. Феномен риска в социологии: Опыт исследования молодежи. М., 2007; Горшков М.К., Шереги Ф.Э. Молодежь России: социологический портрет. М., 2010.
общества, поэтому, в зависимости от содержательных аспектов проведенного исследования, все источники можно условно разделить на несколько групп.
Первую группу источников составляют труды отечественных и зарубежных ученых, посвященные осмыслению общетеоретических и методологических проблем исследования идентичности. Разные стороны социологической предметности в анализе идентичности представлены в трудах Э. Эриксона, Ч. Кули, Э. Гоффмана, П. Бергера и Т. Лукмана, М. Кастельса, П. Штомпки, 3. Баумана и др.
Вопросы факторов формирования, структуры и типологических характеристик идентичности разрабатывается российскими учеными, среди которых можно выделить И.С. Кона, К.А. Абульханову-Славскую, Л.М. Дробижеву, М.В. Заковоротігую, Л.Б. Шнейдер. В исследованиях Е.Н. Даниловой, В.А. Ядова, Н.Л. Смакотиной, М.К. Горшкова, Н.Е. Тихоновой, Л.Д. Гудкова предлагаются концептуальные модели идентичности в условиях транзитивного постсоветского общества.
Вторая группа работ посвящена исследованию идентичности молодого поколения. Здесь также следует отметить таких зарубежных социологов, как Э. Фромм, Э. Гидценс, В. Хёсле и др. Анализ особенностей идентификации молодежи в российском обществе представлен в работах таких отечественных исследователей, как В.И. Чупров, Ю.А. Зубок, А.И. Шендрик, В.Т. Лисовский и др. Эмпирическое изучение различных компонентов социальной идентичности молодого поколения в современной России отражены в публикациях О.О. Намлинской, В.В. Журавлева, В.А. Родионова, А.Н. Це-пляева, Е.М. Арутюновой, А.Г. Русановой, В.В. Гаврилюка, В.В. Маленкова.
В третью группу источников можно включить тех исследователей, которые занимаются изучением функционирования армии как социального института. Особое место в этой группе занимают труды классиков социологической мысли П. Сорокина, М. Вебера, Э. Дюрк-гейма, Т. Парсонса, а также работы зарубежных социологов второй половине XX в. - М. Яновица, Ч. Москоса, С. Хантингтона.
К этой же группе публикаций можно отнести работы отечественных ученых, затрагивающие различные вопросы современного развития российской армии: 1) исследование процесса реформирования вооруженных сил (А. Арбатов, Л.Д. Гудков, Ю.И. Дерюгин, В.М. Родачин, В.В. Серебрянников, И.В. Образцов, В.И. Самойлов, И.В. Шахов); 2) особенности взаимодействия армии с другими ин-
ститутами общества (В.И. Холодов, В.К. Лапшин, Н. Данилова, С.Н. Вагин); 3) анализ неформальных отношений военнослужащих, в особенности социальных практик дедовщины (Е.Г. Вапилин, Ж.В. Гербач, А.Г. Левинсон, О.Д. Мулява, Н.И. Марченко, И.В. Меркулов, И.В. Образцов, А.В. Проноза); 4) изучение социально-экономического положения военнослужащих (Э.А. Воробьев, В.И. Цымбал, О.М. Михайленок, И.Г. Мосягин, В.В. Серебрянников).
Четвертую группу публикаций составили работы, освещающие вопросы взаимодействия армейского института и молодежи. В исследованиях таких авторов, как Л.В. Амирова, А.Г. Лебедев, СМ. Бурда, П.С. Демин, О.Н. Марусенко, В.К. Новик, Д.Г. Передня, А.И. Смирнов, В.В. Шевцов, рассматривается отношение к воинской службе и имидж армии в сознании молодого поколения. Символические механизмы формирования идентичности, содержание обрядов и ритуалов срочной службы анализируются в работах Д.Л. Аграната, К.Л. Банникова, Ж.В. Корминой* А.Г. Левинсона, Р.Ю. Полякова. Особенности формирования профессиональной идентичности молодых военных изучаются В.В. Завальнюком, Е.Н. Карловой, А.С. Некрасовым, А.В. Половневым и др.
Как показал анализ этой группы источников, комплексный анализ функциональной роли армии в формировании идентичности российской молодежи по целевым группам и на разных этапах развития российского общества представлен неполно. Поэтому актуальность исследуемой темы, ее многоплановость и сложность, недостаточная разработанность обусловили выбор объекта, предмета, постановку цели и задач исследования.
Гипотеза исследования: Институт армии выполнял и выполняет важную роль в идентификации молодежи на разных этапах социально-исторического развития российского общества. Основными направлениями формирования идентичности молодежи со стороны института армии выступают гражданственно-патриотические, профессионально-достигательные и гендерно-примордиальные компоненты социальной идентичности. Однако содержательные характеристики идентификационных функций военного института изменяются в зависимости, во-первых, от позиции армии в структуре государственной власти и, во-вторых, от целевых субъектов идентификационных практик: а) молодых юношей и девушек, юридически не имеющих отношения к армии; б) курсантов и молодых офицеров, профессионально связавших себя с армией; в) призыв-
ников и солдат-срочников, на определенный период включенных в армию.
Цель диссертационного исследования - определить динамические особенности функциональной роли армии в формировании социальной идентичности российской молодежи по различным целевым группам.
Данная цель реализуется в следующих исследовательских задачах:
обосновать необходимость усиления роли армии в формировании идентичности российской молодежи в условиях институционального кризиса;
определить вектор динамики социокультурных функций Российской армии как института массового общества;
изучить имиджевые характеристики армии в сознании молодежи как потенциал влияния военного института на формирование гражданской идентичности;
выявить специфику становления профессиональной идентичности курсантов и молодых офицеров в современных условиях;
исследовать содержательные характеристики конструирования идентичности молодежи на этапе призыва в армию;
выделить символико-коммуникативные механизмы идентификации солдат в период прохождения срочной службы.
Объектом исследования выступает социальная идентичность и идентификационные практики российской молодежи.
Предметом исследования - функциональная значимость военного института в процессах формирования идентичности молодежи.
Теоретико-методологической основой исследования выступили концептуальные идеи Э. Эриксона и И.Кона в отношении особенностей юношеской идентичности, П. Бергера и Т. Лукмана - относительно факторов конструирования идентичности и роли социальных институтов в этом процессе. Автор использует теоретические наработки, описывающие характер и направления переструктурирования идентификационного пространства на современном этапе развития общества, изложенные в работах М. Касгельса, 3. Баумана, В. Хёсле, П. Штомпки.
Ценными для задач исследования являются аналитические подходы, которые интерпретируют социальные процессы в трансформирующемся российском обществе в понятиях кризиса идентичности, неустойчивости идентификации молодежи, негативной идентичности
(В.А. Ядов, E.H. Данилова, И.В. Чупров, В.Т. Лисовский, Л.Д. Гудков, М.К. Горшкова, Н.Е. Тихонова).
В осмыслении проблематики функционирования института армии, его социально-исторической динамики, особенностей военной субкультуры, механизмов идентификации военнослужащих автор опирался на работы как зарубежных социологов второй половины XX в. (М. Яновиц, Ч. Москос, С. Хантингтон), так и современных отечественных ученых (К.Л. Банников, Ж.В. Кормииа, А.Г. Левинсон).
Эмпирическая база исследования включает материалы и обобщения результатов различных социологических наблюдений, в том числе проведенных при участии автора: 1) массовый социологический опрос студентов, обучающихся в университетах г. Ростова-на-Дону (224 человека из 5 вузов) на тему «Восприятие молодёжью современной российской армии»; 2) материалы глубинных интервью с мужчинами (9 информантов) на тему «Этапы и механизмы конструирования идентичности молодежи во время прохождения срочной службы». Информанты проживают в Ростовской области и прошли воинскую службу в советских войсках (во временном отрезке с 1973 по 1981 г.) и в современной российской армии (период 2005-2009 гг.). Оба исследования были реализованы зимой 2008 г.
Научная новизна исследования определена тем, что в диссертации показана идентификационная роль армии применительно к различным целевым группам молодежи, а также выявлена взаимосвязь современного реформирования армии с сужением ее социокультурных функций. Новизна исследования конкретизирована в следующем:
доказана высокая степень значимости деятельности государственных институтов и армии в качестве фактора формирования гражданской идентичности российской молодежи, социализация которой протекает в условиях кризиса групповых солидар-ностей и дисфункции базовых институтов социализации;
выделен вектор динамики социальных функций армии как института массового общества: от синкретизма военных и социокультурных функций в начале формирования (начало XX в.) до диверсификации этих функций и концентрации их в сфере военного дела; при этом показано, что в Российской армии по-прежнему сохраняется формальное закрепление указанного синкретизма;
обоснована функциональная значимость позитивного имиджа армии в процессах конструирования гражданской идентично-
сти молодежи, заключающаяся в формировании патриотических ценностей и мемориальных компонентов сознания, обеспечении каркаса государственной идеологии и национального самосознания;
выявлена противоречивость становления профессиональной идентичности курсантов и молодых офицеров в современных условиях, которая проявляется в воспроизводстве конструкта идентичности воина-героя «сверху» и формировании групповой военно-корпоративной солидарности «снизу» (в среде профессиональных военных), которая опирается на воспроизводство принципа социального обмена — героическая служба в обмен на высокий социальный статус;
доказана обусловленность идентификации призывников характером отношения в социуме к службе в армии, что отражается в содержании «рекрутской» обрядности, когда в дореволюционный период доминировал символизм похорон, в советское время - предсвадебная символика и инициационная обрядность, в пореформенный период продолжает воспроизводиться отношение к военной службе как к инициации, но уже со стороны самих юношей-призывников;
систематизирован и введен в научный оборот эмпирический материал, показывающий символико-коммуникативные механизмы конструирования идентичности солдат срочной службы, в качестве которых выступают воинские обряды и ритуалы, пространственно-временная организация жизнедеятельности, репрезентация телесности, символы и знаки военной службы.
Положения, выносимые на защиту:
1. Формирование социальной идентичности современной молодежи осуществляется в условиях значительного ослабления социализирующих функций базовых институтов, что объясняет кризис идентичности, проявляющийся в девальвации культурных ценностей, дезинтеграции общества и нарушении межпоколенной преемственности. Преодоление идентификационного кризиса актуализирует необходимость целенаправленного формирования идентичности и усиления контролируемой социализации молодого поколения со стороны институтов, транслирующих позитивные групповые солидарности. Важнейшую роль при этом выполняет институт армии, который на базе укрепления гражданской идентичности формирует целый комплекс идентификационных самоопределений - маскулинных, национальных, военных и профессиональных. Невозможность
для армии реализовать свои основные функций вне опоры на единство гражданского и национально-культурного компонентов социального идеала, а также непосредственный и опосредованный охват военным институтом широких слоев молодежи определяют необходимость для государства активно использовать данный институт в направленной социализации молодежи.
-
Российская армия как институт массового общества формируется в советский период истории с введения нормы всеобщей воинской повинности (1918 г.)- Наряду с основными военными функциями массовая армия выполняла комплекс социокультурных функций, которые определялись ее ролью в обеспечении социального порядка государства-общества нового типа («пролетарского государства») и в модернизационном переходе общества аграрного типа к индустриальному. К социокультурным функциям армии относятся: интегративная, регулятивная, идентификационная, ценностно-нормативная, социоструктурная, функции социализации и воспитания, социальной циркуляции. Все они выступали основанием обеспечения суверенитета государства и тем самым формировали синкретическое единство функций армии. По мере становления общества современного типа изменению подвергались именно социокультурные функции армии, что наиболее ярко проявилось в конце XX в. Стратегический курс на формирование профессиональной армии предполагает диверсификацию синкретизма социокультурных и военных функций армии, что требует комплектования кадров из технически грамотной, физически подготовленной, мотивированной на овладение военной профессией молодежи. Торможение реализации данной стратегии, с одной стороны, и не преодоленный пока кризис социетальной подсистемы общества, с другой, - сохраняют необходимость в пбддержании социокультурных функций армии.
-
В условиях снижения социализирующей роли традиционных институтов и размытости гражданской идентичности молодежи позитивный имидж армии играет существешгую роль в процессах национально-государственной идентификации молодого поколения. Однако в настоящее время в сознании молодежи фиксируется неоднородность содержательных компонентов имиджевых характеристик военного института: на уровне рационального осмысления образ армии сопряжен с критическими оценками и ростом уклонистских установок в отношении прохождения срочной службы, тогда как уровень эмоционального восприятия сопряжен с доверительными, маскулинными и уважительными коннотациями. Эта противоречивость
сохраняет, тем не менее, возможности использования армии для эффективного конструирования гражданской идентичности. Она реализуется посредством участия армии в актуализации мемориальных компонентов сознания и патриотических ценностей, предъявления образцов личностной идентификации, которые в совокупности обеспечивают укрепление национального самосознания и государственной идеологии у гражданской молодежи.
-
В современном обществе переход армии к профессиональной модели сопряжен с трансформацией профессиональной идентичности армейца от модели воина-героя к идентичности воина-менеджера. Однако в настоящих российских условиях по-прежнему культивируется идентичность воина-героя, предполагающая усиление патриотических качеств и черт военнослужащих. Правда, в отличие от советского периода идентификация военного теперь утратила опору на ряд значимых оснований (социально-политическое единство общества, идеал военной профессии как моральный долг и служение обществу) и подвергается воздействию социального расслоения, слабой материальной и социально-правовой защищенности военных, трансформации духовно-нравственных ценностей. В этих условиях приоритет моральных и патриотических оснований профессиональной идентичности армейцев замещается индивидуалистскими прагматическими ориентациями. Совмещение прагматических ориентации с комплексом специфических ценностей (воинская честь, традиции, чувство социально-профессионального единства) образует основу военно-корпоративной солидарности. Механизмом усиления корпоративной солидарности выступает пополнение данной профессиональной группы преимущественно выходцами из семей военных, служащих среднего звена и крестьян.
-
Социальное развитие российского общества показывает, что характер идентификации призывников и содержание «рекрутской» обрядности изменялись в зависимости от отношения в социуме к службе в армии: злой рок, тяжкая судьба и символизм похорон во время проводов в XIX - начале XX в.; школа жизни и мужества, а также соответствующая инициационная обрядность в советское время. В современных условиях социокультурные смыслы военной службы и обрядовая практика проводов в армию трансформируются медленнее, чем рационально-прагматичное восприятие армии и всеобщей воинской повинности. Восприятие военной службы как инициации характерно самим юношам-призывникам, особенно из провинциальных городов и из сельской местности, за счет которых про-
исходит основное пополнение солдат-срочников. Для них эти установки являются одним из средств поддержания групповой идентичности.
6. Символико-коммуникативными механизмами конструирования идентичности солдат срочной службы выступают такие компоненты военной субкультуры, как воинские обряды и ритуалы, пространственно-временная организация жизнедеятельности, репрезентация телесности, символы и знаки военной службы. Сама идентичность молодого человека постоянно видоизменяется (через ритуалы перехода) в зависимости от периода службы и неформальных статусных позиций солдата внутри армейского сообщества. По сравнению с советским периодом в пореформенной армии снижается значимость формальных механизмов формирования военно-патриотической идентичности солдат (принятие присяги, вручение оружия, воинские приветствия, торжественные построения, боевое дежурство, манипуляции с флагом и т.д.). Актуальной остается социализационная роль армии, ее значимость в формировании мужской идентичности, однако инициационный смысл армейской службы охватывает уже не все слои населения, а выражен преимущественно в молодежной среде провинциальных городов и сельской местности.
Научно-теоретическая и практическая значимость работы. Теоретическая значимость проведенного анализа заключается в опыте системного обобщения накопленной в результате различных исследований информации по проблемам трансформации функциональной роли армии в российском обществе и ее влиянии на идентичность молодого поколения.
Материалы и выводы диссертации могут быть использованы в дальнейших социологических исследованиях, посвященных анализу институционального контекста идентификационных практик молодежи. Результаты исследования могут найти отражение в социальных проектах, учебных пособиях по проблемам активизации гражданского самосознания, военно-патриотического воспитания призывной молодежи. Материалы диссертации будут также полезны при разработке курсов по проблемам социологии культуры, социологии молодежи, военной социологии.
Результаты исследования используются при планировании учебно-воспитательной работы со студентами в Педагогическом институте ЮФУ.
Апробация работы. Результаты диссертационного исследования докладывались и обсуждались на международных, всероссий-
ских и региональных научных конференциях: на III Всероссийском социологическом конгрессе «Социология и общество: пути взаимодействия» (Москва, 2008 г), на XXIX психолого-педагогических чтениях «Развитие личности в образовательных системах»: (Ростов-на-Дону - Волгоград, 2010 г.), на VII тендерных чтениях «Гендер в ракурсе социальных и гуманитарных наук» (Ростов-на-Доігу, 2010 г.).
Материалы исследования были отражены в 9 публикациях общим объемом 3,0 п.л., в том числе в изданиях рекомендованных ВАК Министерства образования и науки РФ 2 статьи объемом 0,8 п.л. Диссертация обсуждалась и была рекомендована к постановке на защиту в диссертационный совет на кафедре социальных коммуникаций и технологий Педагогического института Южного федерального университета.
Структура работы. Диссертационное исследование состоит из введения, трех глав (включающих 6 параграфов), заключения, списка используемой литературы 173 источников и приложений. Общий объем текста, без приложений 170 страниц.
Методы контроля индивидуальной нагруженности самолетов в эксплуатации
Поиску оптимальных методов контроля нагруженности в эксплуатации были посвящены работы многих исследователей.
За последние пятьдесят лет по мере изменения технических и организационных возможностей было разработано и апробировано много различных подходов и методов, которые условно можно разделить на прямые и косвенные.
Суть прямых методов заключается в том, чтобы, оценивая индивидуальные особенности эксплуатации каждого экземпляра, не идти по цепочке "условия эксплуатации" - "спектр нагрузок на самолет" - "спектр нагруже-ния критического места конструкции" — "повреждаемость критического места", а, установив в критическое место некий датчик, регистрировать сам отклик конструкции на изменяющиеся условия эксплуатации и определять повреждаемость конструкции в этом месте путем фактически прямых измерений.
Среди наиболее проработанных и имевших в свое время перспективу внедрения в эксплуатацию устройств такого рода следует отметить автоматические счетчики нагруженности (АСН) и бортовые счетчики ресурса (БСР).
АСН. В конце 70-х годов в Рижском институте инженеров гражданской авиации был разработан (Х.Б. Кордонский, Г.С. Лоцманов, В.А. Ней-фельд) автоматический счетчик нагруженности (АСН), предназначенный для оценки накопленных в конструкции усталостных повреждений по числу разрушившихся фольговых чувствительных элементов, работающих совместно с конструкцией [33; 59; 61;46; 87].
Принцип работы АСН следующий. Устройство с комплектом чувствительных элементов устанавливается в каком-либо месте конструкции. Входящий в состав прибора прижим обеспечивает совместность деформаций конструкции и одного из чувствительных элементов. Чувствительный эле мент, имеющий существенно меньшую, чем конструкция, долговечность после ее исчерпания разрушается и с использованием специального механизма заменяется на новый. Накопленная при воздействии какого-либо спектра нагрузок усталостная повреждаемость данного места конструкции исчисляется количеством разрушенных за этот полет чувствительных элементов.
Установив такое устройство на какой-либо элемент силовой конструкции самолета, проходящего ресурсные испытания, можно определить связь между достигнутой при испытаниях долговечностью конструкции в полетах (программных блоках) и количеством разрушенных за эту наработку чувствительных элементов. Установка АСН в идентичном месте конструкции эксплуатирующегося самолета по замыслу авторов должна позволять по числу разрушившихся элементов оценивать долю израсходованного ресурса как в данном полете, так и за весь период эксплуатации в целом (естественно, с точностью, обусловленной рассеиванием характеристик выносливости материала конструкции) .
Сопоставляя среднее на полет количество разрушенных элементов, установленных в идентичных местах конструкции разных экземпляров самолетов, можно оценивать отличие нагруженности (повреждаемости) конкретного самолета от средней по парку, а также отличие средней по парку нагруженности от реализованной при проведении ресурсных испытаний.
АСН прошел довольно большой объем как лабораторных, так и натурных испытаний, однако не нашел применения в эксплуатации вследствие, прежде всего, своей нетехнологичности, т.е. невозможности установки довольно громоздкого устройства в необходимых для контроля местах конструкции.
БСР. Бортовой счетчик ресурса разрабатывался в начале 80-х годов под научно-методическим руководством НАГИ (руководитель - В.Л. Райхер) [12; 37; 53; 78; 96].
Комплект БСР включал в себя наклеиваемые в критических местах конструкции малобазные датчики деформаций, сигналы от которых после цифрового преобразования поступали в вычислитель. Вычисляемая по специально разработанным алгоритмам повреждаемость каждого критического места за выполненный полет сопоставлялась с типовой, соответствующей расчетному типовому полету либо программе ресурсных испытаний.
Как видим, идеи этих устройств близки, однако каждый из них имеет свои недостатки. При использовании АСН накапливание повреждаемости происходит "физически", что является преимуществом АСН по сравнению с БСР, где повреждаемость вычисляется и ее точность зависит от качества алгоритмов. (При этом, правда, нужна уверенность, что механизм накопления повреждаемости в чувствительных элементах АСН и в конструкции одинаков). Однако миниатюрность датчиков БСР, минимальные потребности в обслуживании, возможность настройки алгоритмов и возможность, используя различные алгоритмы, одним датчиком "обслуживать" ряд критических мест, делали его более привлекательным для эксплуатации и перспективы его внедрения более реальными.
По организационно-финансовым причинам работы по БСР были остановлены на этапе летных испытаний и более не возобновлялись.
Так или иначе, обе наиболее серьезные попытки реализовать "прямой" метод мониторинга накопления повреждаемости оказались неудачными, а надежды на то, что, внедрив эти методы в практику эксплуатации, Разработчики и Сертификаторы "забудут" о необходимости коэффициента надежности tTj - несбывшимися.
Интерактивная специализированная база данных ресурсного анализа
Ядром созданной системы мониторинга является "База данных ресурсного анализа конструкции".
Как уже отмечалось, мониторинг эксплуатации связан с необходимостью обработки и анализа огромного объема информации. При этом для принятия тех или иных решений, связанных с поддержанием летной годности в пределах установленных (или устанавливаемых) ресурсов и сроков службы, данные эксплуатации необходимо анализировать совместно с результатами всего ранее выполненного комплекса расчетно-экспериментальных работ.
Очевидно, что для решения этой задачи практическую ценность представляет только надежно хранимая, систематизированная, оперативно доступная для анализа и принятия тех или иных технических решений информация.
Для обеспечения возможности такого анализа разработана и внедрена в практику работы КБ интерактивная специализированная база данных ресурсного анализа (ИСБД) - диалоговая система мониторинга конструкции, предназначенная для сбора, систематизации, хранения и анализа на этапах проектирования, испытаний, производства и эксплуатации всей информации, определяющей ресурс силовой конструкции самолета и условия его отработки.
При создании ИСБД были поставлены и решены следующие задачи:
1. Оперативность доступа к необходимой информации.
2. Наглядность представления информации, обеспечиваемая широким использованием графического представления данных и рациональными выходными формами.
3. Обеспечение возможности комплексного анализа ресурсных характеристик конструкции на основе всего объема информации, полученного в результате расчетов, испытаний, производства и эксплуатации.
4. Реализация алгоритмов статистической обработки данных.
5. Обеспечение возможности оперативного доступа к данным об условиях эксплуатации и техническом состоянии как парка самолетов данного типа в целом, так и каждого самолета в отдельности.
6. Обеспечение возможности оперативного доступа к актуальной технической (в том числе эксплуатационной) документации с привязкой к конкретному критическому месту конструкции.
7. Обеспечение возможности контроля полноты анализа, проведенного по каждому выявленному при испытаниях или в эксплуатации дефекту в соответствии с требованиями АП.
8. Возможность развития структуры и алгоритмов обработки
9. Разработка организационной структуры, обеспечивающей эффективное функционирование ИСБД.
10. Обеспечение возможности документирования как исходной информации, так и выходных форм анализа.
11. Обеспечение защиты информации от несанкционированного доступа.
В целом ИСБД должна предоставлять возможность соответствующим службам Разработчика на основе содержащейся в ней информации не только оперативно принимать обоснованные решения по выявленным в процессе эксплуатации дефектам, но и проводить системный анализ ресурсных характеристик конструкции, условий эксплуатации и фактической нагруженности, а также технического состояния парка или отдельного экземпляра при решении вопросов увеличения допустимых в эксплуатации наработок в соответствии с установленными процедурами.
ИСБД разработана в системе визуального объектно-ориентированного языка программирования Delphi с использованием базы данных Inter Base, а точнее ее модификации Fireberd.
ИСБД состоит из реляционных баз данных, т.е. таблиц, содержащих краткую оперативную информацию, и сопроводительной к ней расширенной информации (документации), которая может готовиться в отдельной подбазе в любом редакторе, например, в "Word".
Кроме того, в ИСБД реализованы алгоритмы статистической обработки данных и графические средства отображения результатов анализа.
В ИСБД применена система последовательно всплывающих меню, обеспечивающая оперативный поиск необходимых в данный момент опций.
База данных включает в себя более 80 видов таблиц и графиков, а также ограниченные только возможностями имеющейся вычислительной техники разнообразные подбазы (эксплуатационная и доказательная документация, разнообразные отчеты, акты и решения, фотоматериалы и т.д.)
Структурно ИСБД состоит из двух взаимоувязанных разделов (рис. 2.2). ристик типовой силовой конструкции, а также результаты такой оценки, используемые при установлении ресурса и определении условий его отработки.
Раздел включает в себя данные об основных силовых элементах конструкции и вариантах их конструктивного исполнения, перечень критических мест конструкции, объем и виды проведенных ресурсных испытаний (включая программы таких испытаний), результаты испытаний по каждому критическому месту и их анализ, результаты расчетного анализа характеристик долговечности и живучести критических мест, оценки допустимых наработок и мероприятия, необходимые для их достижения, а также соответствующую техническую документацию.
Кроме результатов испытаний и расчетов, раздел содержит информацию о критических местах, выявленных в процессе эксплуатации, и мероприятиях, разработанных в связи с появлением дефектов в эксплуатации.
ИСБД предоставляет возможность максимально полно и объективно зафиксировать (а при необходимости - найти) каждое выявленное в процессе испытаний или эксплуатации повреждение, результаты проведенного по факту повреждения анализа и разработанные на его основе мероприятия для эксплуатации и производства.
Итоговые выходные формы этого раздела по сути представляют собой требуемый МОС 25.571 раздел оформляемого при установлении (увеличении) ресурса Обоснования, отражающий ресурсные характеристики критических мест конструкции и их соответствие устанавливаемым значениям допустимых наработок.
Второй раздел ИСБД ("Условия эксплуатации и техническое состояние") содержит данные мониторинга эксплуатации каждого отдельного экземпляра самолета и парков самолетов различных типов и модификаций, необходимые для поддержания уровня их летной годности в процессе отработки установленных ресурсов и сроков службы, а также для их продления с учетом результатов работ по оценке ресурсных характеристик конструкции, отраженных в первом разделе. Раздел содержит около 260 наименований параметров и охватывает весь круг задач анализа условий эксплуатации и технического состояния самолетов - установленные ресурсы и сроки службы и соответствующая доказательная документация, наработки, профили полетов, нагруженность и интенсивность расходования ресурса каждого экземпляра и парка в целом, конструктивные особенности и техническое состояние каждого экземпляра, эксплуатационная документация, отражающая объем и содержание мероприятий, необходимых для обеспечения летной годности в пределах установленных ресурсов и т.д.
На основании данных этого раздела ИСБД формируется раздел Обоснования, отражающий результаты анализа условий эксплуатации и технического состояния парка самолетов и подтверждающий обоснованность примененных при установлении ресурса коэффициентов надежности.
Прежде чем перейти к более подробному описанию структуры каждого раздела, отметим три важные особенности ИСБД.
Обоснование минимально необходимого объема данных по одному самолету (критерий минимального налета)
Реализуемые в каждом конкретном полете значения полетных параметров (веса, продолжительности полета, повторяемость перегрузок и, как результат, - повреждаемость) представляют собой случайные величины, распределение которых характеризуется математическим ожиданием и рассеиванием (стандартным отклонением).
На рис. 3.1 - 3.3 для примера приведено распределение величин взлетного веса 0Взл, характеризующей повторяемость перегрузок в центре тяжести безмоментной повреждаемости пу и характеризующей суммарный спектр на-гружения относительной повреждаемости N3KB, реализованных при выполнении самолетом № 64045 1394 полета.
Отметим также, что в гораздо меньшей степени (в пределах 10-15 процентов) меняются такие параметры полетов, как скорости полета по этапам, высоты полета, скорости уборки и выпуска механизации, продолжительности этапов взлета, набора высоты, снижения и посадки, тяги двигателя и т.д.
Прежде чем уйти от рассмотрения отдельных полетов и перейти к вопросу формирования типового для самолета полета, остановимся на связи отдельных параметров с повреждаемостью конструкции.
Результаты оценки коэффициентов корреляции между повреждаемостью (N0KB) и параметрами полетов для одного из самолетов применительно к нижней панели крыла приведены в табл. 3.2.
Корреляция параметров полета с повреждаемостью Таблица 3. Данные таблицы подтверждают достаточно очевидный факт, что наиболее тесно связанными с повреждаемостью и в наибольшей степени ее определяющими являются взлетные веса, продолжительности полета и повторяемость ПерегруЗОК ( Пу) Не приводя общеизвестные данные о взаимной корреляции параметров полета, отметим только, что взлетный вес тесно связан с продолжительностью полета и коммерческой нагрузкой, а продолжительность полета (точнее - эшелона) оказывает некоторое влияние на повторяемость перегрузок ( Пу) Среднестатистические параметры эксплуатации каждого самолета определяются путем осреднения данных по какому-то количеству выполненных полетов. Известно, что полученная таким образом оценка тем ближе к фактическому значению математического ожидания, чем по большему количеству полетов проводится осреднение.
Сколько полетов нужно обработать, чтобы получить надежные оценки характера эксплуатации конкретного самолета? Или, другими словами, при каком налете среднестатистические параметры стабилизируются на столько, что с приемлемой точностью могут быть приняты в качестве характерных для данного самолета?
Для определения объема выборки, необходимой для получения среднего значения с заданной погрешностью, воспользуемся выражением [40]: где "к - квантиль нормированного нормального распределения, соответствующий вероятности (уровню значимости) а =1-РДОв; Y - коэффициент вариации; - заданная относительная ошибка.
Рассмотрим три упомянутых выше параметра: наиболее значимо влияющие на суммарную повреждаемость Gmn и у,а также само значение относительной суммарной повреждаемости N3KB.
В табл. 3.3 приведены значения определенных в соответствии с используемыми при статистической обработке полетной информации алгоритмами (см. главу 2) значения межполетных коэффициентов вариации каждого из этих параметров для 34 самолетов.
Межполетные коффициенты вариации Таблица 3.3
В качестве допустимой относительной погрешности для параметров пу и NDKB. примем = 0,05 , а для Овзл, от которого повреждаемость зависит
Полученные по формуле (3.1) при уровне доверия Р=0,9 (иа = 1,28) значения необходимых объемов выборки также приведены в табл. 3.3.
Помимо приведенной вероятностной оценки для каждого из параметров по каждому самолету проведены расчеты по определению сходимости оценок их средних значений.
Результаты расчетов показывают, что средние значения таких параметров как средние веса и средние продолжительности полета, уже начиная с объема обработки 200-400 полетов не более чем на 1-2 % отличаются от оценок, полученных в результате обработки всех (тысяча и более) полетов.
Оценки повреждаемостей стабилизируются в приемлемом для такого рода оценок 5-процентном интервале, начиная с 300-600 полетов.
В качестве иллюстрации на рис. 3.4-3.6 показано изменение оценок средних для конкретного самолета значений взлетного веса GB3n, безмомент-ной повреждаемости С,пу и относительной повреждаемости N3KB в зависимости от количества обработанных полетов.
Вероятностная модель рассеивания долговечности
Как известно, в большинстве случаев в определённом диапазоне напряжений кривая выносливости для конкретного критического места силовой конструкции может быть представлена в виде где о — максимальное значение отнулевого цикла напряжения в регулярной зоне конструкции, к которой принадлежит данное критическое место; N— количество циклов до образования трещины; т - показатель степени кривой выносливости. Опираясь на многолетний опыт, в расчётах показатель степени т принимают константой равной четырём.
Принимая это допущение, получаем, что для каждого критического места С из выражения (4.1) является случайной переменной, имеющей функциональный вид распределения и значение дисперсии (на основании теорем о дисперсиях [91] такие же, как и характеристика долговечности материала iV при любом фиксированном уровне напряжения.
В соответствии с гипотезой линейного суммирования усталостных повреждений при реализации отнулевых напряжений разного уровня О"І исчерпание долговечности конструкции (образование усталостной трещины) произойдет при условии где ПІ — количество реализованных в конструкции отнулевых циклов напряжения уровня Oj; Ni — количество циклов до появления трещины при воздействии на конструкцию отнулевых циклов конкретного уровня СТ/.
С учетом выражения (4.1) выражение (4.2) запишется как: 2 / Л/С=1Д Напряжение Gt связано со случайной величиной независимой действующей на конструкцию обобщенной нагрузки Р соотношением: а/ = К Р„ где К отражает свойство конструкции, обусловленное ее геометрией и механическими (в контексте данного анализа — неслучайными) свойствами материала конструкции. Тогда условие исчерпания усталостной долговечности Величину J/iiPf", характеризующую переменную нагруженность конструкции, в общем случае называют повреждаемостью и, как правило, обозначают С,. Пусть теперь: Су - повреждаемость, реализованная в і-м полете у -го самолета парка; Q =(gIJ)/NJ - средняя за полет повреждаемость дляу-го самолета парка; Cj - значение случайной величины из формулы (4.1), реализованное в конструкции J-ro самолета. Тогда за N выполненных j-м самолетом полетов левая часть выражения Обозначим Conmj— Cj/ Сер, где Сер = J J/L - средняя по парку из L Самоук летов повреждаемость одного полета, принятая типовой. Тогда Обозначив dj долговечность у -го экземпляра при OTII j — 1,0 и, опуская индексу, окончательно можем записать:
IgD = Igd - Ig om Таким образом, долговечность конструкции D является функцией двух случайных независимых величин — долговечности d при среднем значении относительной повреждаемости и самой относительной повреждаемости отн. При этом, рассеивание долговечности D обусловлено как рассеиванием усталостных свойств конструкции при воздействии определенного спектра нагрузок, так и рассеиванием самих спектров нагрузок (повреждаемости) в эксплуатации. Принято считать распределение долговечности критического места конструкции с одним концентратором логарифмически нормальным. Гипотеза о логарифмически нормальном распределении усталостной долговечности согласуется с многочисленными экспериментальными данными и является общепризнанной. Она использована при обосновании коэффициента надёжности л4, учитывающего рассеивание усталостной долговечности при фиксированном нагружении. Гипотеза о логарифмически нормальном распределении относительной повреждаемости, как показано далее, также не противоречит фактическим данным эксплуатации. Из теоремы о сумме и дисперсиях независимых случайных величин [86] и принятых выше допущениях следует, что где 5igd - среднеквадратическое отклонение логарифма долговечности при неизменной повреждаемости; c/g ora - среднеквадратическое отклонение логарифма относительной повреждаемости. При этом математическое ожидание величины D совпадает с математическим ожиданием величины долговечности, соответствующей среднему значению логарифма относительной повреждаемости. Напомним, что используемый в Нормах коэффициент надежности щ, на который следует разделить достигнутую в испытаниях наработку, определен на основе зависимости [70; 77] и по сути представляет собой произведение двух коэффициентов где 7/4,1" i и - учитывает рассеивание долговечности а, определен из рассмотрения ее логнормального условного распределения со стандартным отклонением oigd и соответствует квантилю 0,001 такого распределения; .1,282. 774,2 =Ю - учитывает погрешность определения математического ожи дания величины d по результатам испытаний п образцов, соответствует 0,9 квантилю логнормального распределения случайной величины определяемого экспериментально среднего значения долговечности, рассеивание которой, как известно, равно Сохраняя такой же подход при определении запасов, необходимых для учета полного рассеивания величины долговечности D, можем записать: Индекс "3,4" означает, что определенный таким образом коэффициент надежности заменяет и коэффициент надежности Г3, и коэффициент надежности Г)4.
