Исследование процессов старения систем электроснабжения и автоматики самолета Ту-154М

УДК629.7.017

О. Г. Бойко, В. Б. Краснопеев

ИССЛЕДОВАНИЕ ПРОЦЕССОВ СТАРЕНИЯ СИСТЕМ ЭЛЕКТРОСНАБЖЕНИЯ И АВТОМАТИКИ САМОЛЕТА ТУ-154М

С использованием статистических материалов эксплуатанта выполнена оценка старения электрифицированных систем самолета Ту-154М. Рассмотрены процессы старения, заложенные разработчиком самолета

Ключевые слова: отработка ресурсов, старение, системы, замены плановые, отказы, неисправности.

На этапе жизненного цикла самолета использования по назначению осуществляется его техническая эксплуатация, техническое обслуживание и ремонт. Ресурсы агрегатов и комплектующих изделий функциональных систем часто в 5-10 раз меньше ресурсов планера самолета. В связи с этим, а также вследствие отказов и использования различных стратегий технического обслуживания, замены агрегатов в системах осуществляются в случайные моменты времени. Заменяются агрегаты на новые, либо на прошедшие заводской ремонт. Новые агрегаты работают в пределах ресурса до первого ремонта, отремонтированные - в пределах межремонтного ресурса. Часть агрегатов в настоящее время переведена на стратегию технического обслуживания по фактическому техническому состоянию.

Функциональные системы самолета содержат в своих структурах большое число агрегатов, имеющих различные физические основы функционирования и конструктивное исполнение. Поскольку ресурс назначенный до первого ремонта и межремонтный ресурс в определенной степени характеризуют возможности агрегатов выполнять свои функции, предложено степень отработки агрегатами этих ресурсов принять за основу оценки процессов старения функциональных систем.

Рассматривается процесс старения (отработки ресурсов) агрегатами функциональной системы самолета в функции наработки (налета часов) самолета в целом, которая определяется налетом часов планера. Система состоит из п агрегатов и комплектующих изделий.

Для оценки степени старения (отработки ресурса) агрегата предложено использовать относительную отработку ресурса, которая рассчитывается следующим образом:

- в долях ресурса назначенного

- ресурса до первого ремонта

- ресурса межремонтного

, _ /ппр

I / мр — .

Т.

I мр

где Т.я - ресурс назначения; Т - ресурс до первого ремонта; Т. - ресурс межремонтный; I - наработка с

7 /мр 1^1 1 ? гсн 1

начала эксплуатации; Т - наработка после последнего ремонта.

Степень отработки ресурса агрегатами функциональной системы предложено оценивать средним значением отработки ресурсов в виде

п

I*

г - ,=1

* ср —

П

Зависимость /сР для функциональных систем самолета в функции налета I планера с начала эксплуатации для произвольных значений налета I не представляется возможным, поскольку в авиакомпаниях не сохраняется статистика истории налета агрегатов по налету планера. Могут быть рассмотрены только те значения по оси абсцисс (налета планера), которым соответствует налет на рассматриваемый момент эксплуатации экземпляров самолетов в авиакомпании. Для этих самолетов в произ-водственно-диспетчерском отделе авиакомпании в паспортах на агрегаты и комплектующие изделия ведется учет наработки. Этим объясняется неравномерность распределения точек по оси абсцисс на приведенных в данной статье зависимостях.

В массивах статистической информации хранящихся в авиакомпании информация, заносимая в паспорта наиболее достоверна. В качестве основной использована статистическая информация, собранная по функциональным системам самолетов Ту-154М.

Были рассмотрены процессы старения: основной системы электроснабжения переменным током СПЗСЗБ40; системы электроснабжения постоянным током; автомата углов атаки и перегрузок АУАСП-12 В РИ; радиодальномера СД-75. Значения относительной отработки ресурсов этими системами налета планера различных бортов Ту-154М представлены в табл. 1.

Функциональная схема одного канала СПЗСЗБ40 самолета Ту-154М (рис. 1) включает агрегаты, обеспечивающие питание электрифицированных систем самолета и отдельных потребителей переменным током, а также регулирование, защиту и управление. Она включает генератор ГТ40ПЧ6 (Г); блок регулирования напряжения БРН-208М7А (БРН); блок защиты и управления БЗУ-376СБ (БЗУ); блок трансформаторов тока БТТ-40Б (БТТ); блок регулирования частоты БРЧ-62БМ (БРЧ). Основная система электроснабжения переменным током состоит из трех одинаковых каналов.

Процесс старения (отработки ресурсов) агрегатами основной системы электроснабжения переменным током СПЗСЗБ40 приведен на рис. 2.

Функциональная схема одного канала основной системы электроснабжения постоянным током самолета Ту-154М (рис. 3) включает агрегаты, обеспечивающие пи-

тание потребителей в полете и на аэродроме, а также защиту и управление. Это выпрямительное устройство ВУ-6Б (ВУ); дифференциальное минимальное реле ДМР-200ВУ (ДМР); блок защиты БЗА-З Д (БЗА). Основная система электроснабжения постоянным током также состоит из трех каналов.

БРН

БЗУ

I

I

БТТ

БРЧ

Рис. 1. Функциональная схема одного клапана СПЗСЗБ40

Рис. 2. Зависимость относительной наработки агрегатов СПЗСЗБ40 от налета

ДМР

ВУ

БЗА

сигналов в систему МСРП-64-2 при подходе к критическим углам атаки или предельным перегрузкам. Это датчик углов атаки (ДУА). датчик критических углов атаки (ДКУ), датчик перегрузок (ДП), блок коммутации (БК) и указатель углов атаки и перегрузок (УАП).

Рис. 4. Зависимость относительной наработки агрегатов системы электроснабжения постоянным током от налета

Процесс старения (отработки ресурсов) агрегатами АУАСП-12ВРИ приведен на рис. 6.

Рис. 3. Функциональная схема одного канала системы электроснабжения постоянным током

Процесс старения (отработки ресурсов) агрегатами основной системы электроснабжения постоянным током приведен на рис. 4.

Функциональная схема АУАСП-12ВРИ самолета Ту-154М (рис. 5) включает блоки, обеспечивающие измерение и индикацию в полете текущих углов атаки а, критических углов атаки и вертикальных перегрузок включение предупреждающей сигнализации и выдачу

Рис. 6. Зависимость относительной наработки агрегатов АЖСП-12ВРИ от налета

Таблица 1

Значения относительной отработки ресурсов агрегатами систем Ту-154М

№ борта Налет, ч т /Т ‘•нао' оес

СПЗСЗБ40 СЭС пост, тока АУАСП-12ВРИ С Д-75

85660 28 565 0,446 0,531 0,330 0,364

85672 16 859 0,429 0,368 0,365 0,329

85678 23 144 0,397 0,412 0,447 0,409

85679 28 268 0,489 0,504 0,550 0,394

85682 15 526 0,373 0,357 0,310 0,314

85683 22 547 0,478 0,499 0,458 0,442

85694 24 968 0,417 0,486 0,434 0,437

85702 26 565 0,462 0,435 0,470 0,369

85704 21 395 0,479 0,395 0,358 0,312

85708 23 243 0,460 0,415 0,477 0,402

85714 15 444 0,315 0,291 0,316 0,318

85720 24 313 0,467 0,479 0,501 0,472

85750 21 086 0,377 0,363 0,257 0,359

85759 18 872 0,415 0,394 0,385 0,363

85801 11 930 0,266 0,264 0,397 0,258

85817 9 187 0,201 0,206 0,236 0,220

Функциональная схема СД-75 самолета Ту-154М (рис. 7), включает блоки, обеспечивающие измерение и индикацию наклонной дальности от радиомаяков систем ДМЕ. Эго запросчик (ЗСД), пульт управления режимами (ПУР), антенна (АМ) и индикатор (ИСД). С позиции безопасности полета целесообразно ограничиться исследованием надежности СД-75 для полетного случая.

Рис. 7. Функциональная схема СД-75

Процесс старения (отработки ресурсов) агрегатами СД-75 приведен нарис. 8.

Рис. 8. Зависимость относительной наработки СД-75 самолета Ту-154М

Из приведенных рисунков следует, что процесс старения комплектующих изделий рассмотренных систем завершается при налете планера самолета 25-30 тыс. часов. На одном экземпляре самолета в системе могут работать одновременно как агрегаты новые с относительной отработкой ресурса равной 0,05, так и агрегаты, имеющие относительную отработку ресурса 0,75 и более. Приведенные результаты убедительно показывают, что агрегаты, имеющие отказы и эксплуатирующиеся на рассматриваемый момент в парке самолетов имеют относительную наработку назначенных ресурсов не более 45-55 %. Стабилизация процесса старения агрегатов связана отчасти с заменой их по неисправностям и отказам.

Представленная картина отработки ресурсов агрегатами систем оптимистична. Она говорит о том, что при существующей системе технического обслуживания и ремонта самолетов в гражданской авиации, старение функциональных систем не может быть фактором, ограничивающим ресурс самолета в целом, а ее надежность может поддерживаться на высоком уровне, удовлетворяющем требованиям НЛГС.

Авторами рассмотрены фактически реализованные в практике эксплуатации процессов старения систем Ту-154М. ОКБ разработчик самолета, задавая ресурсы аг-

регатам, предусмотрело их замену в процессе эксплуатации и таким образом определило верхнюю границу процессов старения, поскольку она не учитывает досрочные замены агрегатов по отказам, неисправностям и другим причинам. Представляет интерес рассмотрение этой верхней границы и ее сравнение с эксплуатационной кривой старения.

В работе по назначенному ресурсу оценены процессы старения основной системы электроснабжения переменным током СПЗ СЗБ40 и радиодальномера СД-75, апо межремонтному ресурсу - системы электроснабжения постоянным током и автомата углов атаки и перегрузок АУАСП-12ВРИ. Исходные данные приведены в табл. 2.

Расчетные процессы приведены на рис. 9-12.

к

—

л А

А А 7 А/

л/v Л/ V

и/ V As V

/ > /

О 10000 20000 30000 40000 50000 ' (, ч

Рис. 9. Зависимость относительной наработки агрегатов основной системы электроснабжения переменным током самолета Ту-154М

Рис. 10. Зависимость относительной наработки СД-75 самолета Ту-154М

Рис. 11. Зависимость относительной наработки агрегатов системы электроснабжения постоянным током самолета

Ту-154М

Рис. 12. Зависимость относительной наработки агрегатов АУАСП-12ВРИ самолета Ту-154М

Наклонные участки получены как средне арифметические величины наработки комплектующих изделий и характеризуют увеличение наработки агрегатами функ-

циональной системы в целом (см. рис. 9-12). Вертикальные линии соответствуют замене комплектующих изделий, выработавших свой ресурс, в определенный момент времени на новые или послеремонтные агрегаты. Вследствие чего величина относительной наработки этих изделий скачкообразно изменяется от 1 до 0.

Ступенчатые процессы систем (см. рис. 9-12), заданные разработчиком, допускают самоопределенные периоды налета самолета, как увеличение относительной отработки ресурсов агрегатами почти до 1, так и уменьшение до значений менее 0,1. Уменьшение относительной отработки ресурсов является, с позиции надежнос-

Величина ресурсов агрегатов фу им

ти, благоприятным фактором. А ее увеличение до значений близких к 1 означает почти полное исчерпание ресурсов агрегатами системы. Вместе с этим усредненные значения процессов могут быть приняты близкими к относительной отработке ресурсов равной 0,5. Эго хорошо сходится с фактическими значениями, представленными на рис. 2,4,6 и 8.

Следует отметить, что фактически реализуемые в системах процессы старения не имеют типов увеличения относительной отработки ресурсов агрегатов систем до значений близких к 1 и в этом смысле эти значительно благоприятнее с позиции надежности систем.

Таблица 2

шальных систем самолета Ту-154М

Функциональная система Комплектующие изделия Назначенный ресурс, ч

ГТ40ПЧ6 6 000

БЭУ-376СБ 27 000

СПЗСЗБ40 БРН-208М7А 27 000

БРЧ-62БМ 30 000

БТТ-40Б 30 000

ЗСД-75 20 000

С Д-75 ПУР 20 000

АМ-001 50 000

ИСД-1 50 000

Функциональная система Комплектующие изделия Межремонтный ресурс, ч

СЭС ВУ-6Б 10 000

постоянным ДМР-200ВУ 12 000

током БЗА-ЗД 10 000

ДУА-9Р 13 600

ДКУ-23Р 10 000

АУАСП-12ВРИ ДП-1-3 10 000

УАП-15КР 13 600

БК-2П 10 000

O. G. Boyko, V B. Krasnopeev

THE ANALYSIS OF TUPOLEV-154M AIRCRAFT ELECTRIC AND AUTOMATION SYSTEMS DETERIORATION

The Tupolev-154M aircraft electroficated systems deterioration is made according to the materials of the exploiter. The deterioration process predicted by the aircraft developer are viewed.

Keywords: resource deterioration, finishing off processes, systems, plan, replacements, breakdowns, faults.