Введение к работе
Актуальность
Современный уровень и темпы технического развития авиационной техники выдвигают на первый план задачу обеспечения высокого уровня летной годности авиационных газотурбинных двигателей (ГТД) Нормы летной годности содержатся в авиационных правилах (АП) и представляют собой принятый государством свод правил, норм, стандартов и процедур, выполнение которых признается в качестве обязательного условия обеспечения безопасности полетов и охраны окружающей среды Под безопасностью понимают состояние объекта авиационной техники (AT), при котором отсутствует недопустимый риск, связанный с причинением вреда жизни или здоровью людей, окружающей среде. Сертификация авиационного двигателя является частью системы обеспечения безопасности полетов в гражданской авиации путем допуска в эксплуатацию двигателей, отвечающих государственным требованиям к летной годности и охране окружающей среды
Особенностью работы авиационных ГТД в процессе эксплуатации является возможность попадания посторонних предметов (1111) на вход, что приводит к механическим повреждениям деталей газовоздушного тракта (ГВТ) и является причиной досрочного отстранения двигателей с эксплуатации с их последующим восстановительным ремонтом Это влечет за собой значительные материальные затраты, а также приводит к снижению уровня безотказности и безопасности полетов
Среди многочисленных требований, регламентируемых авиационными правилами для двигателей гражданского назначения, оказывающих существенное влияние на безопасность, одним из главных является требование по удержанию на этапах проектирования и серийной эксплуатации в допустимых пределах вероятностей отказов с опасными последствиями, обусловленных попаданием посторонних предметов в газовоздушный тракт двигателя Следовательно, целью управления летной годностью является гарантирование того, что риск отказа с опасными последствиями двигателя не превысит значения, установленного авиационными правилами (вероятность отказа с опасными последствиями на двигателе не должна превышать от 10'7 до 10"9 а в случае сертификации 10 "8). В то же время вероятность отказа для двигателя не должна превышать величины 10"5.
Опыт лучших зарубежных фирм показывает, что полезным инструментом, обеспечивающим выполнение вышеперечисленных требований, является использование теории риска в разных ее формах в задаче принятия решения управления летной годностью
Цель работы. Разработать метод управления летной годностью авиационных ГТД в части попадания посторонних предметов с использованием теории риска.
Направление исследований
Для достижения поставленной цели необходимо:
- разработать метод оценки риска для задачи управления летной годностью авиационных ГТД в части попадания посторонних предметов, учитывающий как вероятность отказа, так и тяжесть его последствий,
- разработать метод количественной оценки риска, учитывающий еди
ничные, множественные отказы и каскадный характер их развития, позволяю
щий суммировать риски единичных отказов,
разработать метод построения и анализа матрицы риска в части попадания посторонних предметов, позволяющий принимать решения о допустимости того или иного отказа;
разработать метод получения исходной информации для построения матрицы рисков на основе эксплуатационной информации и технологии удаленного доступа к эксплуатационной информации
Методы исследования
Для решения поставленных задач использованы теоретические методы надежности, теории вероятностей и математической статистики, нормы летной годности авиационных ГТД
Достоверность и обоснованность научных результатов базируются на корректном применении методов надежности, теории безопасности и норм летной годности авиационных ГТД Достоверность обеспечивается сходимостью выводов и теоретических положений с результатами практической деятельностью в области сертификации авиационных ГТД с использованием опыта эксплуатации двигателей семейства Д-ЗОКУ/КП/КУ-154
На защиту выносятся
Метод принятия решений в процессе управления летной годностью на основе матрицы риска с выделением области допустимых и недопустимых отказов в части попадания посторонних предметов, построенной на основе суммирования матриц рисков единичных отказов
Метод численной оценки риска и матрицы риска в части попадания посторонних предметов на основе представления риска как произведения вероятности отказа на тяжесть его последствий, учитывающий единичные, множественные отказы, каскадный характер их развития
- *" 3 Зональный метод получения исходной информации для построения матриц риска на основе анализа эксплуатационной статистики
4 База данных на основе удаленного доступа для систематизации и накопления данных в части попадания посторонних предметов
Научная новизна
Впервые для задачи управления летной годностью авиационного ГТД предложен метод численной оценки риска и матрицы риска в части попадания посторонних предметов, учитывающий каскадность развития отказов
Впервые введена в рассмотрение численная оценка риска как произведение вероятности отказа на тяжесть его последствий, учитывающая единичные, множественные отказы, каскадный характер их развития.
3 Впервые разработан алгоритм построения количественной матрицы
риска с выделением границы допустимых и недопустимых областей
Практическая полезность
Применение разработанного метода позволяет определить численное значение риска, характеризующего безопасность авиационных ГТД в части попадания посторонних предметов, оценить его допустимость и потенциальных возможности снижения риска
Апробация работы
Основные результаты проведенных исследований докладывались и обсуждались на следующих конференциях и семинарах
- Международная научно-техническая конференция «Авиадвигатели XXI
века», Москва, ЦИАМ, 2005 г,
- X Международный конгресс двигателестроителей, Украина, ХАИ,
2005 г.,
III научно-практическая конференция молодых участников и специалистов «Исследования и перспективные разработки в авиационной промышленности», Москва, ОАО «ОКБ Сухого», 2005 г.,
Международная научно-техническая конференция «Проблемы и перспективы развития двигателестроения», Самара, СГАУ, 2006 г
Публикации
По теме диссертации опубликовано 4 статьи, из которых 1 статья в рецензируемом ВАК издании, тезисы 3-х докладов в сборниках материалов конференций
Структура и объем диссертации
Диссертационная работа состоит из введения, четырех глав, заключения, списка использованных источников Работа изложена на 157 страницах машинописного текста, содержит 52 рисунка, 27 таблиц, 22 формулы, список использованных источников из 90 наименований. Общий объем работы 157 страницы
