СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ОСТАТОЧНОГО РЕСУРСА ТОРМОЗНЫХ УСТРОЙСТВ ЛЕТАТЕЛЬНЫХ АППАРАТОВ
METHOD FOR DETERMINING THE RESIDUAL OPERATING LIFE OF BRAKING APPARATUSES OF AERIAL VEHICLES

Изобретение относится к области обеспечения надежности и безопасности технических устройств авиационной техники, в частности к способам объективного контроля тормозных устройств летательных аппаратов.
Известен способ и система контроля за качеством посадки летательных аппаратов (далее - ЛА), основанные на контроле состояния тормозных устройств при помощи сигнализаторов превышения предельных температур - термосвидетелей, выплавляющихся при температуре 120-130°С. [Корнеев, В.М. Конструкция и основы эксплуатации летательных аппаратов: конспект лекций / В.М. Корнеев. - Ульяновск: УВАУ ГА(и), 2009. - 130 с.]. При посадке, происходит выплавление одного или двух термосвидетелей, визуально осматривают борта колеса и шины, а также тормозные устройства по доступным местам. При отсутствии повреждений колесо допускается к дальнейшей эксплуатации. При выплавлении трех термосвидетелей на одном колесе одновременно шина бракуется.
Однако этот способ обладает низкой точностью определения остаточного ресурса тормозных устройств различных типов ЛА.
Известен способ инструментального контроля за качеством посадки ЛА [Патент RU 2676510 С1 - МПК: B64F 1/00, G01N 25/00, опубл. 29.12.2018 г., Бюл. №1], который характеризуется тем, что во время отработки взлета-посадки ЛА, после его посадки дистанционно проводят тепловизионные измерения узлов и конструктивных элементов шасси и тормозных устройств при помощи устройства, содержащего тепловизионный прибор, соединенный с устройством обработки информации, после чего полученные термограммы и исходные посадочные характеристики заносят в базу данных посадок для конкретного ЛА, после чего при помощи системы программирования обрабатывают данные термограмм и решением обратной задачи теплопроводности получают значение интенсивности трибологического тепловыделения Q'(t), приходящейся на единицу поверхности фрикционного контакта тормозного устройства, после чего определяют интенсивность трибологического тепловыделения с учетом теплового состояния шасси ЛА перед посадкой, затем, после снятия термограмм, как минимум, трех посадок ЛА, производят программный расчет интенсивности тепловыделения для этих измерений и рассчитывают среднеквадратичное отклонение.
Однако этот способ не имеет возможности осуществлять статистическую обработку систематических наблюдений за тормозными устройствами различных типов ЛА при их эксплуатации.
Известна система контроля состояния тормозного устройства самолета [Патент RU 2284274 С2, МПК: В60Т 17/22, G01L 5/28, опубл. 27.09.2006 г., Бюл. №27], имеющая возможность определения и регистрации включений тормозного устройства, содержащая средство, предназначенное для распознавания среди различных включений включения, вызывающие износ, при которых фрикционные поверхности тормозного устройства входят в контакт друг с другом и перемещаются по поверхности друг друга, что вызывает существенный износ этих поверхностей, средство, позволяющее получать информацию о состоянии тормозов в зависимости от указанных включений, приводящих к износу.
Однако данное техническое решение обладает низкой точностью определения остаточного ресурса тормозной системы различных типов ЛА в виду отсутствия возможности осуществлять статистическую обработку систематических наблюдений за тормозными устройствами различных типов ЛА, а также ввиду высоких температурных воздействий на элементы системы в процессе ее эксплуатации.
Техническим результатом предлагаемого способа определения остаточного ресурса тормозных устройств ЛА является повышение точности определения остаточного ресурса тормозных устройств путем осуществления статистической обработки систематических наблюдений за посадками ЛА.
Указанный технический результат достигается тем, что способ определения остаточного ресурса тормозных устройств ЛА на контроле состояния тормозных устройств и их ресурса эксплуатации, при этом во время посадки летательного аппарата фиксируют моменты времени и скорости прохождения его центра масс в зоне получения данных, которая расположена по всей площади посадочной полосы, производят расчет дистанции торможения, затем формируют массив данных о дистанциях торможения и неоднородностях замедления по дистанции торможения, моментах времени и количестве произведенных посадок летательного аппарата, производят расчет суммарной дистанции торможения за текущий срок эксплуатации летательного аппарата с учетом неоднородностей замедления по дистанциям торможения и рассчитывают количество оставшихся посадок безаварийной работы тормозных устройств, сравнивают полученное значение с заявленным количеством посадок безаварийной работы и принимают решение о дальнейшей эксплуатации тормозных устройств летательного аппарата.
Сущность изобретения заключается в том, что во время посадки летательного аппарата фиксируют моменты времени и скорости прохождения его центра масс в зоне получения данных, которая расположена по всей площади посадочной полосы, производят расчет дистанции торможения, затем формируют массив данных о дистанциях торможения и неоднородностях замедления по дистанции торможения, моментах времени и количестве произведенных посадок летательного аппарата, производят расчет суммарной дистанции торможения за текущий срок эксплуатации летательного аппарата с учетом неоднородностей замедления по дистанциям торможения и рассчитывают количество оставшихся посадок безаварийной работы тормозных устройств, сравнивают полученное значение с заявленным количеством посадок безаварийной работы и принимают решение о дальнейшей эксплуатации тормозных устройств летательного аппарата.
Повышение точности определения остаточного ресурса тормозных устройств ЛА обеспечивается следующим образом.
При посадке летательного аппарата, на этапе пробега, по меньшей мере два датчика движения, установленные вдоль взлетно-посадочной полосы на заданном расстоянии друг от друга, фиксируют моменты времени и скорости прохождения его центра масс. При этом датчики движения, которые могут быть выполнены как, например, ультразвуковые датчики движения NAVE-MW-HIGHBAY-R71-500W (230V, 2.17А, DIM, IP65), за счет их расположения формируют зону получения данных на взлетно-посадочной полосе по посадкам ЛА.
Полученные данные, в частности моменты времени и скорости прохождения ЛА, поступают в электронно-вычислительную систему, которая может быть выполнен как, например, сервер ASCOD Tower/4U Е26-8-2 WS GPU со специальным программным обеспечением. Затем электронно-вычислительная система передает полученные данные на блок расчета, который может быть выполнен как, например, ПЛИС EPM570T100C5N семейства MAX II (TQFP-100), с установленным алгоритмом расчета, для проведения расчета дистанции торможения ЛА с учетом неоднородностей замедления по дистанции торможения. Стоит отметить, что реальное торможение ЛА всегда нелинейно и зависит от многочисленных факторов. Неоднородность торможения ЛА при посадке - причина снижения ресурса тормозных устройств [http://avia-simply.ru/tormoza-samoleta-tormoznoj-parashut/ Дата обращения: 17.12.2020 г.].
После расчета дистанции торможения ЛА с учетом неоднородностей замедления по дистанции торможения полученные значения передаются обратно в электронно-вычислительную систему, которая формирует массив данных о дистанциях торможения, неоднородностях замедления по дистанции торможения, моментах времени и количестве произведенных посадок ЛА.
Затем сформированный массив данных от электронно-вычислительной системы поступает на программно-вычислительный модуль, который может быть выполнен как, например, плата Nano V3 на микроконтроллере ATmega328 со встроенным алгоритмом расчета количества оставшихся посадок безаварийной работы тормозных устройств ЛА. Программно-вычислительный модуль производит расчет суммарной дистанции торможения ЛА за текущий срок его эксплуатации с учетом неоднородностей замедления по дистанциям торможении, а затем по заложенному алгоритму производит расчет количества оставшихся посадок безаварийной работы тормозных устройств ЛА:
0
1
M
N = cell[Nexp(- k×det[R…{L,T,М}]×М)],
0
где N - оставшееся количество «взлет-посадок» для безаварийной работы тормозных устройств ЛА; N - максимальное количество «взлет-посадок» для безаварийной работы тормозных устройств ЛА; cell [] - функция округления до ближайшего целого в большую сторону.
1…M
При этом ехр(- k×det[R {L,T,М}]×М) - показатель степени функции, где к - коэффициент связи (число, удельное снижение ресурса при одной посаде), определяемый из условия:
0
0
1
1
1
1
(N)-1=N ехр(- k det[R {L,T}]),
1…M
где det[R{L,T, М} - определитель матрицы из R элементов по координатам пути торможения L в зафиксированные датчиками движения моменты времени Т по каждой посадке ЛА, М - текущее число «взлет-посадок».
В итоге полученное значение оставшихся посадок безаварийной работы тормозных устройств ЛА от программно-вычислительного модуля передается на блок принятия решения, на котором может быть установлена, например, такая система многокритериального принятия решений как ANP (Analytic Network Process). Блок принятия решения сравнивает полученное значение с заявленным количеством посадок безаварийной работы и принимают решение о дальнейшей эксплуатации тормозных устройств ЛА.
Предлагаемый способ определения остаточного ресурса тормозных устройств ЛА является более качественным и точным в сравнении с аналогами и прототипом в виду учета статистических данных торможения ЛА при посадке, поскольку получаемые данные являются интегральным критерием качества посадки ЛА. Кроме того, учитывается одновременно действующие многочисленные факторы, влияющие на неоднородность замедления ЛА по дистанциям его торможения и на ресурс тормозных устройств ЛА, например, такие как погодные факторы (дождь, влага, пыль, песок), износ пневматики, скорость охлаждения тормозных устройств, манера торможения пилота (уровень подготовки) и т.д.
Тем самым достигается указанный в изобретении технический результат.
На фигуре изображена общая структурная схема способа определения остаточного ресурса тормозных устройств ЛА. Введем следующие обозначения на фигуре: 1.1 и 1.2 - датчики движения, 2 - электронно-вычислительная система, 3 - блок расчета, 4 - программно-вычислительный модуль, 5 - блок принятия решения.
При посадке ЛА, на этапе пробега, по меньшей мере два датчика движения 1.1 и 1.2, установленные вдоль взлетно-посадочной полосы на заданном расстоянии друг от друга, фиксируют моменты времени и скорости прохождения центра масс ЛА. Полученные данные (моменты времени и скорости прохождения ЛА) поступают на электронно-вычислительную систему 2, которая вносит их на блок расчета 3.
Блок расчета 3 проводит расчет дистанции торможения ЛА с учетом неоднородностей замедления по дистанции торможения. Полученные значения передаются обратно на электронно-вычислительную систему 2, которая формирует массив данных о дистанциях торможения, неоднородностях замедления по дистанции торможения, моментах времени и количестве произведенных посадок ЛА.
Сформированный массив данных от электронно-вычислительной системы 2 поступает на программно-вычислительный модуль 4, который рассчитывает суммарную дистанцию торможения ЛА за текущий срок его эксплуатации с учетом неоднородностей замедления по дистанциям торможении, а затем по заложенному алгоритму производит расчет количества оставшихся посадок безаварийной работы тормозных устройств ЛА.
В итоге расчетное значение оставшихся посадок безаварийной работы тормозных устройств ЛА от программно-вычислительного модуля 4 передается на блок принятия решения 5, который производит сравнение полученных значений оставшихся посадок безаварийной работы тормозных устройств ЛА с заявленным количеством посадок безаварийной работы тормозных устройств и принимает решение о дальнейшей их эксплуатации.