Анализ процесса старения агрегатов функциональных систем самолетов, эксплуатирующихся в гражданской и государственной авиации

тов. Блок теплообменных аппаратов состоит из радиационного теплообменного аппарата (имеет максимальный КПД в диапазоне температур от 1300 до 800 °С) и кожухотрубного теплообменного аппарата. Данная компоновка теплообменного блока позволяет получить его максимальный КПД равный 68 %.

Для модернизации системы имеется возможность замены блока теплообменных аппаратов на котлы утилизаторы для использования тепловой энергии отбираемой от газового потока для производственных нужд аэропорта.

© Морозов Н. В., Карасев В. П., 2010

УДК 629.733.064

А. А. Прейс Научный руководитель - Л. Г. Шаймарданов Сибирский государственный аэрокосмический университет имени академика М. Ф. Решетнева, Красноярск

АНАЛИЗ ПРОЦЕССА СТАРЕНИЯ АГРЕГАТОВ ФУНКЦИОНАЛЬНЫХ СИСТЕМ САМОЛЕТОВ, ЭКСПЛУАТИРУЮЩИХСЯ В ГРАЖДАНСКОЙ И ГОСУДАРСТВЕННОЙ АВИАЦИИ

Проведено исследование и выполнен анализ процесса старения (отработки ресурса) функциональных систем самолетов, эксплуатирующихся в государственной авиации при длительной эксплуатации. Выполнено сравнение с процессом старения функциональных систем ВС, эксплуатирующихся в гражданской авиации.

Самолет, как объект технического обслуживания и ремонта (ТОиР), должен обладать высоким уровнем эксплуатационно-технических характеристик (ЭТХ). ЭТХ определяют в своей основе, как потребность, так и приспособленность самолета к ТОиР, а, следовательно, определяют содержание ТОиР и оказывают непосредственное влияние на показатели эффективности системы ТОиР [1].

Одной из важнейших ЭТХ является долговечность.

Долговечность - свойство объекта сохранять работоспособное состояние до наступления предельного состояния при установленной системе ТОиР [2]. При этом предельным считается такое состояние объекта, при котором его дальнейшее применение по назначению недопустимо или нецелесообразно.

Показатели долговечности и сохраняемости характеризуют экономическую целесообразность эксплуатации ВС до предельного состояния и влияют на показатели исправности парка ВС.

Для авиационной техники установлены показатели долговечности, определяющие продолжительность эксплуатации ВС. Показателями долговечности являются ресурс и срок службы изделия.

Срок службы определяется календарной продолжительностью эксплуатации изделия от начала эксплуатации или ее возобновления после среднего (капитального) ремонта до предельного состоянии.

Различают:

- назначенный срок службы до первого ремонта;

- назначенный межремонтный срок службы;

- назначенный срок службы до списания или полный срок службы;

Ресурсом называется наработка изделия от начала эксплуатации или же возобновление после среднего (капитального) ремонта до наступления предельного состояния. В отличие от срока службы ресурс не учитывает время «простоя» изделия.

Различают следующее:

- назначенный ресурс до первого ремонта;

- назначенный межремонтный ресурс;

- назначенный ресурс до списания или полный ресурс;

- гарантийный ресурс;

- гамма-процентный ресурс Яу .

Все виды ресурсов для авиационной техники используются одновременно и, кроме того, равнозначны. То есть, эксплуатация образца авиационной техники прекращается, если полностью закончился хотя бы один из этих ресурсов.

С целью определения возможности перехода на стратегию ТОиР по состоянию одного из типов ВС, эксплуатирующихся в государственной авиации, было проведено исследование и выполнен анализ процесса старения агрегатов и функциональных систем до назначенного полного ресурса, и проведено сравнение с процессом старения функциональных систем ВС, эксплуатирующихся в гражданской авиации, по парку самолетов Ан-24 и Ту-154М.

В качестве показателя, характеризующего отработку ресурса агрегатов системы, использована относительная наработка (срок службы) агрегата ^ (1). Определенная как отношение фактической наработки (срока службы) агрегата к его установленному ресурсу (сроку службы) до первого ремонта, межремонтному либо назначенному Т1:

Для определения отработки ресурса (срока службы) системы в целом, применяется относительная средняя наработка агрегатов ?ср (2), т. е. отношение суммы удельных наработок агрегатов, входящих в систему, к их количеству п в исследуемой системе:

Секция «Эксплуатацияавиационной техники»

Гсг =

" .

Расчеты выполнялись по отработке ресурса, с начала эксплуатации и до назначенного полного ресурса в часах (для пневматической системы, системы управления самолета, системы жидкостного охлаждения и наддува блоков РЭО) и посадках (для шасси).

Для примера приведем результаты процесса старения системы шасси.

Процесс старения (отработки ресурса) шасси самолетов, эксплуатирующихся в государственной авиации, приведен на рис. 1, самолетов, эксплуатирующихся в гражданской авиации, на рис. 2.

Сравнивая относительные отработки ресурсов функциональных систем ВС эксплуатирующихся в государственной авиации с ВС гражданской авиации, видно, что наработки ВС государственной авиации рассматриваемого типа значительно меньше наработок ВС гражданской авиации, и находится в небольшом диапазоне 250... 450 часов. Для ВС эксплуатирующихся в гражданской авиации, для самолета Ан-24 наработки находятся в существенно большем диапазоне 35.55 тыс. летных часов, тогда как для Ту-154 в пределах 15.40 тыс. летных часов.

Существуют и принципиальные отличия в процессах старения функциональных систем ВС экс-

плуатирующихся в различных ведомствах. Так, функциональные системы ВС рассматриваемого типа, принадлежности государственной авиации, имеют сравнительно небольшие значения относительной наработки агрегатов ^ср по причине небольшого налета для выполнения полетного задания. Зависимость относительной наработки агрегатов шасси, представленная на рис. 1 является линейной. Это связано с тем, что ресурсы агрегатов функциональных систем приравнены к ресурсу планера. И, в процессе эксплуатации, замен агрегатов по выработке ресурса или срока службы не производятся. Так же необходимо отметить, что у самолетов эксплуатирующихся в гражданской авиации подтверждается предположение о стабилизации процесса старения систем по налету самолетов [3].

Приведенные результаты показывают, что агрегаты функциональных систем ВС государственной авиации имеют относительную отработку ресурса не более 15-26 %, которая продолжает рост при увеличении наработки. Отработка ресурсов агрегатов функциональных систем происходит одинаково с отработкой ресурса планера в целом, по причине приравнивания ресурса агрегатов к ресурсу планера и отсутствию отказов и замен агрегатов.

Рис. 1. Зависимость относительной наработки агрегатов шасси самолета эксплуатирующегося в государственной авиации с начала эксплуатации до назначенного полного ресурса

от количества посадок

0,8 0,7 0,6 0,5 0,4 0,3 0,2 0,1 0

1ср

-

г*--•- *

/

Налет, ч

10000

20000

30000

40000

50000

60000

0

Рис. 2. Зависимость средней относительной наработки агрегатов системы шасси от налета самолетов Ту-154М, Б и Ан-24, Ан-24;-------Ту-154М, Б

Агрегаты функциональных систем ВС гражданской авиации, рассматриваемых типов, имеют относительную отработку назначенного ресурса не более 50-60 % и стабилизируются. Стабилизация относительной отработки ресурса происходит по причине обновления оборудования вследствие замен для ремонта и отработке ими назначенного ресурса.

Библиографические ссылки

1. Смирнов Н. Н. Научные основы построения системы технического обслуживания и ремонта

самолетов гражданской авиации : учеб. пособие. М. : МГТУ ГА, 1994.

2. ГОСТ 27.002-89. Надежность в технике. Основные понятия.

3. Краснопеев, В. Б., Бойко О. Г. Анализ отработки ресурсов системами самолета Ту-154М при длительной эксплуатации // Вестник СибГАУ. Вып. 4(17). Красноярск, 2007. С. 62-64.

© Прейс А. А., Шаймарданов Л. Г., 2010

УДК 629.733.064

А. А. Прейс Научный руководитель - Л. Г. Шаймарданов Сибирский государственный аэрокосмический университет имени академика М. Ф. Решетнева, Красноярск

СРАВНЕНИЕ ПРОЦЕССОВ СТАРЕНИЯ ФУНКЦИОНАЛЬНХ СИСТЕМ САМОЛЕТОВ, ЗАДАННЫХ КОНСТРУКТОРОМ И РЕАЛИЗУЕМЫХ В ЭКСПЛУАТАЦИИ

Проведено сравнение процессов старения функциональных систем самолетов, эксплуатирующихся в государственной и гражданской авиации, заданных конструктором и реализуемых в эксплуатации.

Сравнение процессов старения систем заданных конструктором и реализуемых в эксплуатации выполнено на примере самолета, эксплуатирующегося в государственной авиации, и для самолета Ту-154М, эксплуатирующегося в гражданской авиации. Сравнение проведено на примере пневматической системы, для самолетов эксплуатирующихся в государственной авиации [1], и системы электроснабжения переменным током СПЗСЗБ40 для самолетов Ту-154М [2].

Процесс старения (отработки ресурса) для пневматической системы, представлен на рис. 1, системы электроснабжения переменным током СПЗСЗБ40 на рис. 2.

Проведенное исследование процесса старения (отработки ресурса и срока службы) агрегатов функциональных систем ВС как государственной, так и гражданской авиации показывает, что с увеличением наработки (налета, посадок, срока службы) планера происходит увеличение средней относительной наработки агрегатов рассматриваемых систем, т. е. системы стареют.

Сравнивая относительные отработки ресурсов функциональных систем ВС, видно, что наработки ВС государственной авиации рассматриваемого типа значительно меньше наработок ВС гражданской авиации, и находится в небольшом диапазоне 250.450 часов, среднее время полета составляет 50 минут. Вследствие этого, относительная отработка

агрегатов tср функциональных систем ВС государственной авиации имеет небольшие значения, не более 15-26 % и продолжает свой рост при увеличении наработки планера.

Процесс старения комплектующих изделий системы электроснабжения переменным током СПЗСЗБ40, проходит аналогично процессу старения агрегатов гидросистемы, топливной системы и шасси самолетов Ту-154М и Ан-24, и завершается при

налете планера самолета 25-30 тыс. часов. Агрегаты, имеющие отказы и эксплуатирующиеся на рассматриваемый момент в парке самолетов, имеют относительную наработку назначенных полных ресурсов не более 45.55 %. Стабилизация процесса старения агрегатов связана с заменой их по неисправностям и отказам.

При разработке нового самолета, конструктор задает расчетные показатели долговечности агрегатам и предусматривает их замену в процессе эксплуатации по выработке ресурса и срока службы, таким образом, задавая верхнюю границу процесса старения, которая не учитывает досрочные замены по отказам и неисправностям. Представляет интерес рассмотреть верхние границы процесса старения систем и сравнить их с эксплуатационными.

Расчетные показатели долговечности, заданные конструктором, для примера, представлены на рис. 3 и 4.

Графики, приведенные на рис. 3 и 4 ступенчатых процессов старения систем, заданные конструктором, допускают в определенный период наработки самолета, как увеличение относительной наработки ресурсов агрегатами систем до 1, так и уменьшение значения менее 0,1. Увеличение относительной отработки ресурсов агрегатов систем до значений близких к 1 означает окончание ресурса (до первого ремонта, межремонтного, либо назначенного полного), а уменьшение - наличие запаса ресурса для выполнения заданных функций.

Отличительной особенностью рассматриваемого типа ВС, эксплуатирующегося в государственной авиации является то, что ресурс агрегатов функциональных систем приравнен к ресурсу планера, а некоторых агрегатов значительно превышают его. Пики относительной наработки агрегатов систем приходятся как раз на первый ремонт, второй ремонт, и на полную выработку ресурса. Агрегаты