Введение к работе
Актуальность темы
Обеспечение безопасности полетов и эффективности использования авиационной техники являются важнейшими задачами как гражданской, так и военной авиации. Особое место в решении этих задач имеет обеспечение безопасности функционирования авиационных двигателей. Это объясняется значительным влиянием безотказности авиационных двигателей (АД) на безопасность эксплуатации авиационной техники. Так, например, в гражданской авиации до 30% авиационных происшествий, связанных с конструктивно-производственными причинами, происходят из-за отказов силовой установки.
Для успешного решения вопросов обеспечения и подтверждения безопасности, обеспечения эффективности функционирования двигателей и их элементов необходимы специальные исследования, направленные на выявление. и решение общих проблем обеспечения надежности авиационных газотурбинных двигателей (ГТД). Среди таких исследований важное место занимает выявление общих закономерностей нарушения безопасности функционирования авиационных двигателей, разработка и совершенствование методов прогнозирования безопасности функционирования и безотказности двигателей различного назначения на ранних этапах их создания. Актуальность этих работ возрастает в связи с необходимостью достижения уровней надежности, обеспечивающих безопасность функционирования.," и экономическую эффективность применения перспективных, высоконагруженных двигателей к началу их широкомасштабной эксплуатации (не допуская длительной и дорогостоящей эксплуатационной доводки).
Особое значение приобретает обеспечение высоких уровней надежности двигателей для безопасности полетов одномоторных ЛА и при получении разрешения на полеты двухдвигательных магистральных самолетов по маршрутам увеличенной дальности (процедура ETOPS1).
1 ETOPS — Extended-range Twinengine Operations
Цель работы Целями работы является разработка методов прогнозирования безопасности функционирования и безотказности авиационных двигателей различного назначения для своевременного обеспечения безопасности и эффективности их функционирования, выявление особенностей управления надежностью комбинированных силовых установок.
Задачи исследования
-
Выявление особенностей управления надежностью отечественных двигателей в современных условиях в сопоставлении с мировой практикой.
-
Разработка вероятностных моделей критических отказов двигателей для прогнозирования безопасности функционирования двигательных установок летательных аппаратов (ЛА) различного назначения, с различным количеством двигателей.
-
Разработка методов прогнозирования и нормирования повышения надежности авиационных двигателей с учетом их назначения и числа на летательном аппарате.
-
Создание методики распределения требований к безотказности двигателей пр его модулям и системам на ранних этапах проектирования АД.
-
Выявление особенностей управления надежностью комбинированных двигательных установок и разработка рекомендаций по обеспечению их надежности.
Методы исследований
Достижение поставленных целей осуществлялось путем расчетно-теоретических исследований и анализом надежности конкретных двигателей.
Построение вероятностной модели безопасности функционирования и идентификация модели прогнозирования и нормирования безотказности авиационных двигателей осуществлены с применением статистических методов и использованием данных об отказах авиационных двигателей более чем за 20 лет последних эксплуатации.
Решение задач прогнозирования безопасности и
нормативного и статистического прогнозирования
безотказности авиационных двигателей включают разработку
алгоритмов и программного обеспечения. Определение
параметров прогностической двухфакторной экспоненциально-
логистической модели повышения безотказности
осуществлялось методом случайного поиска.
Проверка разработанных моделей проводилась на базе данных, полученных из анализа опыта разработки и эксплуатации отечественных и зарубежных двигателей.
Научная новизна работы
-
Разработаны вероятностные модели безопасности функционирования авиационных двигателей, выявлены закономерности, количественно отражающие влияние отказов различных элементов двигателя на вероятность нелокализованных разрушений и других опасных отказов двигательных установок с учетом назначения ЛА и количества двигателей на нем.
-
Разработаны методы прогнозирования безопасности функционирования двигателей, впервые отражающие влияние
назначения летательного аппарата,
количества двигателей на нем,
совершенства системы контроля состояния,
- совершенства летательного аппарата и двигателей,
характеризуемого критичностью отказов различного типа.
-
Разработаны методы прогнозирования безотказности авиационных двигателей, необходимые для обеспечения надежности двигателей до уровня, который необходим для обеспечения требуемой безопасности функционирования и эффективности в первые же годы после начала эксплуатации, а не в результате многолетней эксплуатационной доводки, характерной для двигателей прошлых поколений (как отечественных, так и зарубежных).
-
Выявлены особенности управления надежностью комбинированных авиационных двигательных установок и
разработаны рекомендации по обеспечению безопасности функционирования и эффективности использования комбинированных авиационных двигательных установок (в частности - двигателей самолетов с УКВВП).
Практическая ценность работы Результаты исследований нашли практическое применение при проведения анализа безопасности функционирования двигателей ТВ7-117С; ТВД-20, Д-436 (ТІ, ТП), РД-1700, ВК-2500, РПД "ВАЗ-4262" и др. на этапе их сертификации, при разработке требований к безопасности функционирования ряда двигателей (РД-1700, ВК-1500, АИ-222-25), при формировании облика перспективного двигателя для гражданской авиации ТРДЦ-2005 и перспективного ТРДДФ для ВА. Кроме того, полученные результаты использованы при создании, находящихся в стадии согласования, новых нормативно-технических документов - «Норм безотказности двигателей гражданской и военной авиации», "Методики оценки показателей безотказности двигателей военной авиации по результатам эксплуатации при малой годовой наработке парка".
Апробация работы
Основные результаты работы докладывались на ряде
международных и межотраслевых конференций, в том числе на
Международной конференции "Безопасность полетов", (г.
Жуковский, 1993г); XXV Международном научно-техническом
совещании по проблемам прочности двигателей (г. Москва,
1994г); Межотраслевой научно-технической конференции
"Совершенствование методов и средств стендовых испытаний
ВРД и их узлов" (г. Лыткарино, 1995г); Международной научно-
практической конференции "Обеспечение безопасности полетов
в новых экономических условиях" (г. Киев, 1997г.);
Международной конференции "Современные научно-
технические проблемы гражданской авиации" (г. Москва,
1999г.), Объединенной Международной конференции,
посвященной памяти Н.Д. Кузнецова (г. Самара, 1999г.);
Международной научно-технической конференции
"Надежность машин, механизмов, оборудования" (Славское,
Украина, 2000г.); Международной конференции "Двигатели XXI века" (г. Москва, 2000г.).
Достоверность
Проверка разработанных моделей и методов проводилась на базе данных, полученных из анализа опыта разработки и эксплуатации отечественных и зарубежных двигателей. Достоверность результатов работы подтверждена статистической обработкой базы данных об эксплуатации двигателей более чем за 20 лет.
Связь темы диссертации с планами отраслей науки и пром ышленности Диссертационная работа выполнялась в соответствии с радом федеральных, межотраслевых и отраслевых программ (Федеральная "Программа развития гражданской авиационной техники России до 2000 года", программы НИР по темам "Стрепет", "Стоимость", "Двигатель Ц-8" и др.), планами научно-исследовательских работ государственного научного центра "Центральный институт авиационного моторостроения им. П.И. Баранова
Публикации
