ПРОБЛЕМЫ НАДЕЖНОСТИ И РЕСУРСА в МАШИНОСТРОЕНИИ

СИСТЕМА ОБЕСПЕЧЕНИЯ НАДЕЖНОСТИ И БЕЗОПАСНОСТИ ПОЛЕТОВ САМОЛЕТОВ Ил НА ЭТАПАХ ПРОЕКТИРОВАНИЯ, ПРОИЗВОДСТВА И ЭКСПЛУАТАЦИИ

Г. В. Новожилов

С развитием авиационной промышленности проблема надежности лета­тельных аппаратов, неразрывно связанная с обеспечением безопасности полетов, постоянно усложняется, приобретает все большую актуальность. Прежде всего за последние 25—30 лет существенно возросли размеры пассажирских самолетов и их производительность.

Если диаметр фюзеляжа самолета Ил-14 был всего 2,8 м и самолет перевозил 28-40 пассажиров, то следующий самолет Ил-18 имел диаметр фюзеляжа 3,5 м и перевозил 100 пассажиров; если самолет Ил-62 имел диаметр фюзеляжа 4 м и перевозил 160 пассажиров, то уже Ил-76 имеет диаметр фюзеляжа 4,8 м, а диаметр фюзеляжа Ил-86 6,08 м и перевозит самолет 350 пассажиров. Следует сказать, что и за рубежом, и в нашей стране существуют самолеты, имеющие еще больший диаметр фюзеляжа.

На рис. 1 показана зависимость поверхностной плотности (или массы квадратного метра) омываемой поверхности от суммарной ее площади и удельных нагрузок на крыло (Р); кривые образуют границы сравнитель­но небольших зон разбросов точек, соответствующих достаточно большому числу отечественных и зарубежных самолетов. График иллюстрирует тен­денцию возрастания размеров самолета и закономерность значительного замедления роста поверхностной плотности с повышением габаритов машин. Объясняется это тем, что с увеличением тоннажа и размеров само­лета, а также с ростом удельных нагрузок на крыло увеличивается коэф­фициент использования механических свойств металла.

Одновременно с ростом размеров и тоннажа отечественных и зарубеж-

«Ч

СИСТЕМА ОБЕСПЕЧЕНИЯ НАДЕЖНОСТИ И БЕЗОПАСНОСТИ ПОЛЕТОВ САМОЛЕТОВ Ил НА ЭТАПАХ ПРОЕКТИРОВАНИЯ, ПРОИЗВОДСТВА И ЭКСПЛУАТАЦИИ

400 ООО ООО Г ООО 7200 7400 7000 7800 2000 2200 24002000 Диощавь омываемой поверхности, мг

Рис. 1. Изменение характеристик самолета в процессе развития авиации

ных пассажирских самолетов от 12—17 до 350 т скорость полета возрастала от 250 до 950 км/ч, а дальность полета — от 1500 до 12 000 км.

Значительное увеличение пассажировместимости воздушных судов при­вело прежде всего к существенному усложнению всех систем самолета, что значительно затруднило решение вопросов обеспечения надежности и потребовало поиска и применения новых конструкторских решений для достижения этого важнейшего показателя. В качестве примера рассмотрим системы управления самолетами Ил-62 и Ил-86. На рис. 2, а, б представ­лены принципиальные схемы управления. Важнейшими органами управ­ления самолетом Ил-62 являются: 1 — штурвал управления триммером, 2 — рулевая машина автопилота, 3 — электромеханизм управления стабили­затором, 4 — винтовой механизм, 5 — винтовой механизм триммирова - ния, 6 — электропривод триммирования, 7 — пружинная стойка, 8 — электромеханизм подключения загрузочного устройства, 9 — механизм триммерного эффекта, 10 — загрузочное устройство, 11 - автономная рулевая машина АРМ-62.

Для обеспечения приемлемых усилий на штурвале, управляющем ру­лем высоты, на самолете Ил-62 был принят ряд специальных мер, позво­ливших ограничиться минимальной площадью горизонтального оперения (40 м2) и с помощью аэродинамических методов снизить шарнирные моменты на руле до величин, обеспечивающих возможность ручного управ­ления без использования гидроусилителей. Это привело к созданию про­стейшей системы управления, обладающей высокой надежностью при мини­мальной массе. Обеспечивая надежность такой системы, конструктор осно­вывался прежде всего на интуиции и богатейшем опыте многолетней рабо­ты по созданию самолетов.

Для сравнения на рис. 2, б представлена принципиальная схема про­дольного управления самолетом Ил-86, где: 1 — механизм рассоединения, 2 — рулевая машина САУ, 3 — электропривод триммирования, 4 — винто­вой механизм, 5 — левая загрузочная пружина, б — электропривод системы изменения передачи (Аш), 7 — правая загрузочная пружина, 8 — механизм

изменения передачи (А^ш), 9 — нижний гидропривод стабилизатора, 10 - верхний гидропривод стабилизатора, 11 — развязывающая пружина, 12 — рулевой привод, 13 — ручка управления интерцепторами в тормозном режиме, 14 — механизм рассоединения и выбора люфта, 15 — механизм рассоединения, 16 — вспомогательный бустер, 17 — ограничитель усилий, 18 — электрогидравлический привод системы демпфирования, 19 — цен­трирующая пружина, 20 - гидроцилиндр, 21 - распределительный меха­низм, 22 - смесительный механизм интерцепторов, 23 - ограничитель хода педалей, 24 — электропривод ограничителя хода педалей, 25 — загрузоч­ная пружина. В связи с большими размерами самолета из-за увеличения пассажировместимости площадь горизонтального оперения достигает 96 м2, и для управления рулем высоты применить такую простую систему, как на самолете Ил-62, стало невозможно, поскольку аэродинамические методы обеспечения приемлемых усилий для летчика при управлении само­летом исчерпывают себя при гораздо меньших размерах рулей. Кроме того, в последнее время появился ряд новых требований к системе управления, которые в значительной степени усложнили работу конструктора над обеспечением надежности системы управления.

Эта проблема была решена введением бустеров-гидроусилителей и при­менением необходимого резервирования, обеспечивающего функциониро­вание системы даже при наличии в ней двух отказов агрегатов.

О сложности системы управления можно судить по количеству входя­щих в нее агрегатов. Так, в систему управления самолетом Ил-62 входит всего 16, а в систему управления самолетом Ил-86 — 78 агрегатов.

Для определения необходимого резервирования и доказательства выпол­нения требований по надежности на самых ранних этапах проектирования был использован математический аппарат теории надежности и теории вероятностей. С помощью построения логической модели функционирова­ния системы в зависимости от состояния входящих агрегатов и на основе использования статистического материала по характеристикам надеж­ности отдельных агрегатов системы расчетным путем были определены характеристики надежности всей системы. Как показали расчеты, для такой высокоответственной системы, как продольное управление самолетом, при существующем уровне надежности агрегатов достаточным является трех­кратное резервирование.

Создание принципиальных схем систем самолета, обоснование выбора резервирования и доказательство выполнения требований по надежности проводились с использованием математического аппарата теории надеж­ности. Следует отметить, что математизация проектирования — объектив­ный процесс, обеспе'швающий ускорение проектирования и сокращение сроков испытаний и доводки изделий.

С. В. Ильюшин требовал от сотрудников КБ на каждом этапе развития авиации постоянных поисков новых путей решения проблем надежности, соответствующих достижениям научно-технического прогресса.

При создании самолета Ил-86 впервые был использован системный под­ход к решению проблем надежности и безопасности полетов. На схеме (рис. 3, см. вкл.) показан весь комплекс работ по обеспечению надеж­ности, начиная с прогнозирования ожидаемых характеристик до их под­тверждения при эксплуатации самолета. На первом этапе работ формули-

37

СИСТЕМА ОБЕСПЕЧЕНИЯ НАДЕЖНОСТИ И БЕЗОПАСНОСТИ ПОЛЕТОВ САМОЛЕТОВ Ил НА ЭТАПАХ ПРОЕКТИРОВАНИЯ, ПРОИЗВОДСТВА И ЭКСПЛУАТАЦИИ

СИСТЕМА ОБЕСПЕЧЕНИЯ НАДЕЖНОСТИ И БЕЗОПАСНОСТИ ПОЛЕТОВ САМОЛЕТОВ Ил НА ЭТАПАХ ПРОЕКТИРОВАНИЯ, ПРОИЗВОДСТВА И ЭКСПЛУАТАЦИИ

d/mppdaJ7

SaepO^

//нтерУе/ттары

daepaa

Рис. 2. СистЄмьі УПравления ®амолетов Ил-62 и Ил-86 а - система управления саМОлетаИл-62 (в систеМе I6 агРегатов) . 1 ~ система управления самолета Ил-86 (в системе 78 агрегатов)

СИСТЕМА ОБЕСПЕЧЕНИЯ НАДЕЖНОСТИ И БЕЗОПАСНОСТИ ПОЛЕТОВ САМОЛЕТОВ Ил НА ЭТАПАХ ПРОЕКТИРОВАНИЯ, ПРОИЗВОДСТВА И ЭКСПЛУАТАЦИИ

/7едали

*h

СИСТЕМА ОБЕСПЕЧЕНИЯ НАДЕЖНОСТИ И БЕЗОПАСНОСТИ ПОЛЕТОВ САМОЛЕТОВ Ил НА ЭТАПАХ ПРОЕКТИРОВАНИЯ, ПРОИЗВОДСТВА И ЭКСПЛУАТАЦИИ

Z7///?/! da/com ы

/7радомг>ня e papad-^eaue

/7олеРе VHOe

d0 /tadde

руется целевая надежность с учетом обеспечения безопасности и регуляр­ности полетов, ресурса, а также минимальной трудоемкости технического обслуживания. Этот этап в значительной мере определяет эффективность и конкурентоспособность будущего самолета. Первый этап работ закан­чивается составлением требований по надежности и разработкой соответ­ствующей технической документации.

Второй этап работ по обеспечению надежности осуществляется при разработке эскизного проекта, рабочих чертежей, а также комплекса лабораторных, стендовых и летных испытаний. На этом этапе главная роль принадлежит конструктору и расчетчику. Конструктор проводит син­тез конструкции, используя свой опыт, знания, интуицию. Расчетчик на основе анализа конструкции определяет возможность выполнения задан­ных требований или выявляет слабые места, подлежащие устранению. Комплекс лабораторно-стендовых летных испытаний обеспечивает под­тверждение правильности идей, заложенных в конструкцию.

Окончательный вариант конструкции, являющийся результатом совмест­ной работы конструктора и расчетчика, поступает для разработки необ­ходимой рабочей документации, используемой при производстве изделия. При этом, сохранив основные принципы, заложенные в машину, требуется обеспечить технологичность конструкции, высокую весовую отдачу, необ­ходимую прочность, ресурс и т. д.

Основная задача производства — изготовление изделия в соответствии с рабочей документацией при минимально возможных затратах труда на изготовление.

Необходимая надежность достигается координированной работой десят­ка организаций, многих заводов. В процессе обеспечения надежности участ­вуют коллективы, работающие как в головном самолетостроительном кон­структорском бюро, так и в конструкторских бюро, разрабатывающих отдельные агрегаты и системы.

Эта стадия работ завершается изготовлением самолета, в конструкции и системах которого учтены результаты всех видов испытаний и исследова­ний, включая определение прочности, устойчивости и управляемости, эрго­номических и других показателей.

Параллельно с изготовлением самолета создается эксплуатационная документация, в которой отражены допустимые методы летной эксплуата­ции и технического обслуживания, гарантирующие поддержание задан­ного уровня надежности и безопасности полетов.

Третий этап работ по обеспечению надежности осуществляется на ста­дии эксплуатации парка самолетов. Проектная надежность как свойство, присущее самолетам данного типа, воплощается в эксплуатационную и транспортную надежность. При этом должны гарантироваться, как ука­зывалось выше, безопасность выполнения рейсов, регулярность и тре­буемая интенсивность полетов.

Показанные на рис. 3 обратные связи в виде поступающей информации о выявленных при эксплуатации отказах и неисправностях обобщаются, анализируются и сообщаются всем заинтересованным организациям для изучения и принятия решений, повышающих надежность, безопасность и экономичность воздушных перевозок.

Острота проблемы надежности и сложность ее решения при создании

Техническое

предложение

Эскизный

проект

Технический проект, рабочие чер­тежи

Постройка опытных образ­цов, стендо­вые и летные испытания

Серийное

производство

Эксплуатация

КОМПЛЕКСНАЯ ПРОГРАММА ОБЕСПЕЧЕНИЯ НАДЕЖНОСТИ, БЕЗОПАСНОСТИ И ЭКСПЛУАТАЦИОННОЙ ТЕХНОЛОГИЧНОСТИ НА ЭТАПАХ РАЗРАБОТКИ, СЕРИЙНОГО ПРОИЗВОДСТВА И ЭКСПЛУАТАЦИИ

0

<L._

ПОДСИСТЕМА ’’ПРОЕКТИРОВАНИЕ”

ПОДСИСТЕМА ’’СОДУН”

A JL

A J

ПОДСИСТЕМА ’’ДОРАБОТКА”

Рис. 4. Структура системы обеспечения надежности пассажирского самолета на этапах

создания и эксплуатации

новых самолетов привели к необходимости поиска наиболее эффектив­ных организационно-технических форм работы большого коллектива, которые позволяют достичь желаемого результата. С этой целью при проек­тировании самолета на основании проведенного комплекса специальных исследований Ил-86 была разработана и применена на практике ’’Система обеспечения, оценки и подтверждения надежности на всех этапах создания и эксплуатации самолета”.

Отдельные элементы системы создавались при разработке самолетов Ил-18, Ил-62, Ил-76, однако в полном объеме она была применена при проектировании самолета Ил-86.

Структура системы включает организационно-идеологическую основу и технико-информационное обеспечение и представлена на рис. 4. Система охватывает весь цикл создания и эксплуатации самолета.

С целью обеспечения организационно-идеологического единства на всех этапах создания самолета на базе предыдущего опыта проектирования само­летов впервые в конструкторском бюро была создана ’’Комплексная про­грамма обеспечения надежности, безопасности и эксплуатационной техно­логичности для этапов проектирования, серийного производства и эксплуа­тации”. Эта комплексная программа согласована с головными институтами отрасли и послужила основой для составления дополняющих ее программ на предприятиях-смежниках, серийных заводах и в эксплуатационных орга­низациях.

Комплексная программа устанавливает: руководящие принципы раз­работки самолета и его функциональных систем; единообразные количест­венные критерии заданных характеристик; ответственность, объем и рас­пределение работ, обеспечивающих наиболее эффективное достижение всех программных целей.

Действие комплексной программы распространяется на все этапы созда­ния, испытаний, серийного производства и эксплуатации самолета. В ней сформулированы основные принципы конструирования: ’’безопасного

разрушения элементов конструкции и безопасного отказа агрегатов”;

’’ресурсных агрегатов; ’’обслуживания по состоянию”; ’’учета человеческих возможностей” и др. При создании самолета Ил-86 впервые Были примене­ны количественные показатели надежности, безопасности и эксплуатацион­ной технологичности. Перед конструкторами была поставлена задача обес­печения следующих показателей:

вероятность отказа (из расчета на 1 ч полета), приводящего к опасной (сложной) ситуации Оос = Ю~4, что равносильно налету в среднем в 10 ООО лет. ч на одну такую ситуацию;

вероятность отказа, приводящего к аварийной ситуации QKC - 1СГ6; наработка на один отказ, приводящий к невыполнению полетного зада­ния, не менее 5000 лет. ч;

коэффициент задержек вылетов — 2 задержки на 100 вылетов; трудоемкость технического обслуживания — не более 18—20 ч на 1 ч налета самолета;

время подготовки к вылету — не более 30 мин; средний годовой налет — 2500—3000 лет. ч; ресурс самолета — 40000 лет. ч.

Таким образом, в комплексную программу были включены именно те показатели, по которым можно обосновать соответствие самолета уровню надежности, заложенному при проектировании.

Оценка достижения заданных показателей надежности, безопасности и эксплуатационной технологичности обеспечивается: расчетами; математи­ческим, полунатурным и натурным моделированием; стендовыми, назем­ными и летными испытаниями.

Составной частью комплексной программы является план работ, направ­ленных на обеспечение заданных показателей с определением исполнителей и сроков выполнения конкретных заданий с указанием существа выходных материалов.

Общее руководство и контроль за выполнением комплексной програм­мы осуществляется техническим советом под руководством Генерального конструктора.

Реализация комплексной программы дает возможность обеспечить: системный подход в решении вопросов надежности, безопасности и эксплуа­тационной технологичности; четкое разграничение функций; координацию действий и устранение дублирования; проведение единой технической поли­тики всеми предприятиями и организациями, участвующими в создании и эксплуатации самолета; введение показателей надежности, безопасности и эксплуатационной технологичности, одинаковые для этапов создания и эксплуатации; достижение заданных показателей надежности, безопасности и эксплуатационной технологичности при проектировании; доказательство их при сертификации и подтверждение в эксплуатации.

На этапах серийного производства и эксплуатации на основе комплекс­ной программы соответствующими организациями разрабатываются необ­ходимые мероприятия, обеспечивающие реализацию достигнутых при проектировании характеристик и поддержание их в эксплуатации.

Кроме организационно-идеологического единства, воплощенного в комплексной программе, разработанная система потребовала создания технико-информационного обеспечения, основу которого составляют три

взаимосвязанных подсистемы: ’’Проектирование”, ’’Доработка” и

’’СОДУН” (система оценки достигнутого уровня надежности).

Подсистема ’’Проектирование” предназначена для достижения на этапе создания самолета заданных характеристик надежности, безопасности и эксплуатационной технологичности, а также для доказательства достиже­ния этих характеристик. Подсистема охватывает этапы: техническое пред­ложение, эскизный проект, технический (рабочий) проект, постройку опыт­ных образцов самолета, стендовые и летные испытания.

В рамках подсистемы ’’Проектирование” выполняются, в частности, следующие работы: прогнозирование ожидаемого уровня надежности, безопасности и эксплуатационной технологичности; нормирование и раз­работка контрольных уровней по характеристикам надежности отдельных функциональных систем и агрегатов самолета; разработка и выбор прин­ципиальных схем функциональных систем самолета с точки зрения надеж­ности и безопасности; выбор принципов эксплуатации и методов техни­ческого обслуживания; анализ возможных функциональных отказов и расчет вероятности их возникновения; расчет показателей эксплуатацион­ной технологичности; оценка взаимовлияния функциональных отказов систем друг на друга с учетом компоновки, энергетических и информа­ционных связей; составление программ для оценки степени опасности функциональных отказов расчетами, моделированием, стендовыми и лет­ными испытаниями. Кроме того, проводятся работы по сертификации, т. е. установлению соответствия самолета требованиям ’’Норм летной год­ности самолетов”. Эти работы проводятся в тесном сотрудничестве с ЦАГИ, ЛИИ, ГОСНИИ ГА, контроль за проведением работ по доказатель­ству соответствия осуществляется Государственным авиационным регист­ром СССР.

СИСТЕМА ОБЕСПЕЧЕНИЯ НАДЕЖНОСТИ И БЕЗОПАСНОСТИ ПОЛЕТОВ САМОЛЕТОВ Ил НА ЭТАПАХ ПРОЕКТИРОВАНИЯ, ПРОИЗВОДСТВА И ЭКСПЛУАТАЦИИ

Рис. 5. Структура автоматизированной подсистемы ’’Доработка”

Выходные формы машинной обработки

______________ Л____________

Машиночитаемые

носители

Исходные документы

Программное обеспечение подсистемы

Документация на изменение конст­рукции самолета

Кодирование информации в соот­ветствии с переч­нем функциональных систем и агрегатов

СИСТЕМА ОБЕСПЕЧЕНИЯ НАДЕЖНОСТИ И БЕЗОПАСНОСТИ ПОЛЕТОВ САМОЛЕТОВ Ил НА ЭТАПАХ ПРОЕКТИРОВАНИЯ, ПРОИЗВОДСТВА И ЭКСПЛУАТАЦИИ

Справка по заданному номеру серийного самолета о внедрен­ных на нем конструктивных изменениях по сравнению с эталоном

Перечень конструктивных изменений, внедренных с заданной серии самолетов

Справка о внедрении кон­структивных изменений в полном объеме инфор­мации

по подразделениям ОКБ заданной функциональной системе

заданному агрегату

СИСТЕМА ОБЕСПЕЧЕНИЯ НАДЕЖНОСТИ И БЕЗОПАСНОСТИ ПОЛЕТОВ САМОЛЕТОВ Ил НА ЭТАПАХ ПРОЕКТИРОВАНИЯ, ПРОИЗВОДСТВА И ЭКСПЛУАТАЦИИ

Сравнение двух заданных номеров самолетов между собой по внедренным на них конструктивным изменениям

^--------------

Проверка и

/

коррекция

Документация

/ Информация

информации,

о внедрении измене­

/ о внедрении А

формирова­

ний конструкции в

изменений 1—

ние и по­

серийном производ­

1 конструкции I

полнение

стве

самолета /

информаци­

онного

массива

Рис, 6. Типовой блок автоматизированной подсистемы "Доработка". Учет внедрения конструктивных

изменений серийных самолетов

Подсистема ’’Проектирование” обеспечивает: достижение заданных

характеристик надежности, безопасности и эксплуатационной технологич­ности на этапах проектирования; повышение качества технической и эксплуатационной документации; сокращение объема летных испытаний; доказательство соответствия характеристик надежности; безопасности и эксплуатационной технологичности заданным требованиям.

Выходными результатами подсистемы являются: сертификат летной годности; передача самолета в эксплуатацию заказчику с подтверждением выполнения заданных техническим заданием характеристик; оценка в испытаниях уровня эксплуатационной технологичности; ожидаемые расчет­ные характеристики надежности самолета в целом, его систем и агрегатов.

Подсистемой ’’Проектирование” предусматривается контроль обеспече­ния характеристик надежности, который проводится расчетами, моделиро­ванием, стендовыми и летными испытаниями. В случае выявления несоот­ветствия изделия заданным характеристикам поступает информация о вы­явленных недостатках и необходимости проведения мероприятий, направ­ленных на их устранение.

Для упорядочения информации о выявленных недостатках, отслежива­ния работ по их устранению, сокращению сроков доводки изделия раз­работана подсистема ’’Доработка”, которая занимает определенное место в решении проблемы обеспечения надежности (см. рис. 5,6).

Подсистема ’’Доработка” предназначена для сбора и систематизации информации о недостатках и совершенствовании конструкции, проводи­мых на всех этапах, начиная со стендовых и летных испытаний и кончая эксплуатацией, а также конструктивных изменений каждого самолета в серийном производстве и при выполнении бюллетеней по доработкам в эксплуатации.

В связи с необходимостью обработки больших массивов информации подсистема ’’Доработка” базируется на электронно-вычислительной тех­нике, которая способна в короткое время переработать, обобщить, хра­нить и выдавать по мере необходимости запрашиваемую информацию.

Подсистема ’’Доработка” обеспечивает справочное обслуживание:

о всех доработках конструкции в серийном производстве и эксплуата­ции, изменении массы, трудоемкости, стоимости выполнения доработок по бюллетеням;

о состоянии работ по устранению выявленных недостатков конструк­ции, эффективности доработок, ходе выполнения бюллетеней.

Количественные характеристики надежности агрегатов, систем и само­лета в целом устанавливаются на базе статистического материала по отказам и неисправностям, полученным в ходе испытаний или эксплуата­ции. При этом следует заметить, что чем выше характеристики надеж­ности, тем больший период наблюдений должен быть охвачен для под­тверждения более высокого уровня надежности.

На самолете установлены десятки тысяч агрегатов, надежность кото­рых может различаться в сотни раз.

Для определения характеристик надежности агрегатов и систем само­лета по результатам испытаний и эксплуатации создана подсистема оцен­ки достигнутого уровня надежности ’’СОДУН”. Эта подсистема имеет

Карточки

^---------- X.

Организация

учета отка -

X

массива О и Н

зов и неис­

/ с карточек

1. Формирование

правностей

* I учета О и Н Г**

(О и Н)

2. Дозапись

авиатехники

3. Пополнение

функциональных систем и агрегатов в зависимости от наработки

СИСТЕМА ОБЕСПЕЧЕНИЯ НАДЕЖНОСТИ И БЕЗОПАСНОСТИ ПОЛЕТОВ САМОЛЕТОВ Ил НА ЭТАПАХ ПРОЕКТИРОВАНИЯ, ПРОИЗВОДСТВА И ЭКСПЛУАТАЦИИ

Запись недостающей информации. о наработке и корректи - ровка массива отказов

функциональных систем и агрегатов по календарным срокам

caMoneTOBj эксплуа - тирующихся в различных ГУ

Справочные

материалы

по количественным

показателям

надежности

агрегатов

и функциональных систем

СИСТЕМА ОБЕСПЕЧЕНИЯ НАДЕЖНОСТИ И БЕЗОПАСНОСТИ ПОЛЕТОВ САМОЛЕТОВ Ил НА ЭТАПАХ ПРОЕКТИРОВАНИЯ, ПРОИЗВОДСТВА И ЭКСПЛУАТАЦИИ

Получение анализа видов отказов агрегатов

Качественная оценка выявления отказов на различных формах технического обслуживания

лл

Выходные формы машинной обработки

Перечень

у—"ч

функцио­

/ с перечня

Формирование

нальных

—*4 фс и U-

Дозапись

систем (ФС)

о - V агрегатов J

Пополнение

и агрегатов

я N. у

а ^--------- ------

Журнал

4 --------------- -

Организация

S Ґ

массива

налета

І с журнала

наработок

самолетного

1 налета ]

1. Формирование

парка

J

2. Дозапись

^----------

3, Пополнение

Классифика­

/ с классиФи -

Организация

массива

тор видов

катора Г

1. Формирование

отказов

2. Пополнение

Исходные Машиночитаемые Программное обеспечение подсистемы документы носители

SHAPE * MERGEFORMAT

СИСТЕМА ОБЕСПЕЧЕНИЯ НАДЕЖНОСТИ И БЕЗОПАСНОСТИ ПОЛЕТОВ САМОЛЕТОВ Ил НА ЭТАПАХ ПРОЕКТИРОВАНИЯ, ПРОИЗВОДСТВА И ЭКСПЛУАТАЦИИ

Рис. 7. Подсистема определения достигнутого уровня надежности ’’СОДУН”

важное значение, так как фактически позволяет подвести итоги всей работы огромных коллективов по обеспечению надежности самолета Ил-86 (см. рис. 7).

Подсистема ’’СОДУН” предназначена для обработки статистической информации по отказам авиатехники, отслеживания проектного уровня надежности и динамики изменения характеристик надежности в про­цессе испытаний и эксплуатации, накопления данных о характеристиках надежности агрегатов и систем, обеспечения необходимой информацией о характеристиках надежности руководства конструкторского бюро и кон­структорских подразделений, а также выдачи необходимой информации в подсистемы ’’Проектирование” и ’’Доработка”.

Подсистема ’’СОДУН” использует информацию: с карточек учета от­казов и неисправностей авиационной техники, поступающих со стендо­вых, летных испытаний и из эксплуатирующих подразделений; о налетах самолетов; о контрольных уровнях надежности агрегатов, являющейся выходной информацией подсистемы ’’Проектирование”.

Подсистема ’’СОДУН” обеспечивает: выпуск отчетов о достигнутом уровне надежности агрегатов, функциональных системи самолета в целом;

периодическую информацию подразделений предприятия о достигнутом уровне надежности; выдачу информации о несоответствии достигнутого и расчетного уровня надежности агрегатов, систем и самолета в целом и информации по запросам; пополнение и корректировку справочного мате­риала по характеристикам надежности агрегатов и систем.

Все три подсистемы — ’’Проектирование”, ’’Доработка”, ’’СОДУН” — находятся в тесной взаимосвязи с подчинением одной цели — обеспечению требуемых характеристик надежности.

Каждая из приведенных выше подсистем в процессе работы над созда­нием самолета Ил-86 совершенствовалась; уточнялись возможности улуч­шения взаимосвязи подсистем, усиления взаимодействия с другими кон­структорскими организациями, серийными заводами, эксплуатационными подразделениями.

Огромную роль в достижении высокой надежности играет стендовая от­работка отдельных элементов конструкции и систем самолета.

Например, для управления создан пилотажный полунатурный стенд испытания, на котором начинаются работы сразу после получения данных продувок аэродинамической модели. Стенд обеспечивает возможность набора уравнений движения самолета с использованием полученных из про­дувок данных и позволяет создавать на органах управления загрузку, кото­рая получается из этих уравнений. Таким образом с помощью данного стен­да с начального этапа создания самолета оцениваются его будущие пилотаж­ные характеристики

Кроме пилотажного стенда был создан стенд управления, на котором в натуральную величину воспроизведены системы управления, гидравлики, а также пилогажно-навигационное оборудование. Здесь система управления испытывается как в условиях, соответствующих реальному полету, так и при имитации тех или иных отказов в целях отработки методов их пари­рования. По результатам испытаний на стенде формируется летная ’’отказ­ная” программа.

Пилотажный стенд и стенд управления дают возможность детально про­работать проекты систем управления полетом, изучить загруженность эки­пажа и взаимодействие системы экипаж—самолет. Для отработки функцио­нирования систем, определения последствий отказов в системах, проведе­ния ресурсных и других испытаний создано примерно 50 стендов.

Стендовая отработка позволила сократить объем летных испытаний и максимально ускорить доводку систем по результатам эксплуатации.

Одним из основных направлений повышения эффективности и качества проектных исследований при создании пассажирского самолета становится расширение объема использования новейшей электронно-вычислительной техники и новых расчетных методов, переход к автоматизации проекти­рования.

Увеличение размеров самолетов, насыщение их большим количеством систем и оборудования требуют проведения все большего количества расчетов, выполнение которых уже невозможно без использования ЭВМ. Например, при проектировании самолета Ил-86 около 90% расчетов про­водилось на ЭВМ.

При создании новых самолетов в настоящее время применяется САПР, составными частями которой являются: автоматизированные системы

СИСТЕМА ОБЕСПЕЧЕНИЯ НАДЕЖНОСТИ И БЕЗОПАСНОСТИ ПОЛЕТОВ САМОЛЕТОВ Ил НА ЭТАПАХ ПРОЕКТИРОВАНИЯ, ПРОИЗВОДСТВА И ЭКСПЛУАТАЦИИ

предварительного проектирования, изготовления аэродинамических моде­лей; прочностного расчета конструкции планера самолета с использованием метода конечных элементов (МКЭ), а также система автоматизированного конструиров ания.

Автоматизированная расчетно-графическая диалоговая система проек­тирования позволяет на стадии предварительного проектирования провести анализ ряда вариантов схем и компоновок пассажирского самолета и выбрать оптимальный вариант, наиболее полно отвечающий техническим требованиям заказчика при высокой топливной экономичности и эксплуа­тационной эффективности. Результатом работы этой системы является получение геометрических данных, которые используются в системе авто­матизированного изготовления аэродинамических моделей.

Главными задачами системы автоматизированного изготовления аэро­динамических моделей являются сокращение времени и повышение качест­ва изготовления аэродинамических моделей, повышение производитель­ности труда, обеспечение изготовления моделей со сложными геометриче­скими поверхностями. Система обеспечивает рост производительности труда при механической обработке элементов моделей в 3 раза, а при изготовлении контрольных шаблонов — в 5 раз.

Следует отметить, что, помимо проведения традиционных исследова­ний в аэродинамических трубах, в последнее время все большее внима­ние уделяется разработке методов компьютерной аэродинамики.

Необходимость обеспечения минимальной массы конструкции при безусловной ее надежности и высоком ресурсе определил поиск таких методов анализа напряженно-деформированного состояния, которые позволяют получить ясную картину напряженно-деформированного состоя­ния конструкции на возможно более ранней стадии проектирования (во избежание возможных ошибок до того, как начнутся рабочее проектирова­ние и испытания), а также достичь максимальной точности прогнозирова­ния напряжений, так как 10%-ная погрешность в определении напряжений приводит почти к двойной погрешности в ресурсе.

Широко распространенные традиционные методы, основанные на балоч­ной аналогии, явно неудовлетворительны по точности. Применение так называемых точных методов с использованием интегральных и дифферен­циальных уравнений в большинстве случаев ограничивается очень простыми элементами типа пластинки и бруска и невозможно для сложных произ­вольных конструкций. Поэтому при проектировании самолета Ил-86 совместно с ЦАГИ и другими научными коллективами проведена большая работа по оценке современных отечественных и зарубежных методов расчета. Окончательно был выбран МКЭ в перемещениях, при котором число независимых переменных получается довольно большим и может составлять в зависимости от задачи десятки тысяч. Повышая дробность разбиения конструкции на элементы, можно получить любую требуемую точность определения напряженно-деформируемого состояния кон­струкции.

В настоящее время для проведения расчетных работ используется вычис­лительная система, позволяющая разработчику работать с ЭВМ в интер­активном режиме с помощью графических и цифровых дисплеев.

На рис. 8 представлена конечно-элементная модель внутреннего закрыл-

4. Зак. 2 49

СИСТЕМА ОБЕСПЕЧЕНИЯ НАДЕЖНОСТИ И БЕЗОПАСНОСТИ ПОЛЕТОВ САМОЛЕТОВ Ил НА ЭТАПАХ ПРОЕКТИРОВАНИЯ, ПРОИЗВОДСТВА И ЭКСПЛУАТАЦИИ

Рис. 9. Количество доработок по системам самолета

ка самолета, которая используется в расчетах на прочность. Однако при­менение МКЭ пока не полностью решает все проблемы, связанные с созда­нием прочной и высокоресурсной конструкции планера самолета.

Использование системы автоматизированного конструирования обеспе­чивает выполнение ряда детальных чертежей фюзеляжа, крыла, оперения, шасси самолета. Эта система постоянно находится в стадии развития и сов ершенств ов алия.

В последнее время конструкторским бюро совместно с НИАТ проводят­ся также работы по созданию автоматизированной системы технологичес­кой подготовки производства, внедрение которой позволит обеспечить непосредственный вьюод чертежа, разработанного системой автоматизиро­ванного конструирования, на станок с числовым программным управ­лением.

Об эффективности применения разработанного системного подхода к обеспечению надежности и безопасности полетов в определенной мере можно судить по количеству доработок самолета, проводимых в эксплуата­ции. Для сравнения на рис. 9 приведено количество доработок самолета по бюллетеням для самолетов Ил-62 и Ил-86.

Как видно из приведенных материалов, количество доработок по само­лету Ил-86 в 2—3 раза меньше, чем по самолету Ил-62 за те же периоды эксплуатации.

Развитый системный подход, использование современных методов машинного проектирования и переход к автоматизированному проекти­рованию составляют основу создания высокоэффективных самолетов, обладающих требуемыми характеристиками надежности и безопасности полетов.

ПРОБЛЕМЫ НАДЕЖНОСТИ И РЕСУРСА в МАШИНОСТРОЕНИИ

ДИНАМИЧЕСКИЕ МЕТОДЫ И ТЕХНИЧЕСКИЕ СРЕДСТВА КОНТРОЛЯ И ДИАГНОСТИРОВАНИЯ ТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО ОБОРУДОВАНИЯ АВТОМАТИЗИРОВАННЫХ ПРОИЗВОДСТВ

Названные методы предназначены для регламентации периодичности профилактического обслуживания и ремонта из условия уменьшения простоев (в том числе аварийных), повышения производительности, сниже­ния трудоемкости и расходов на ремонт оборудования в условиях авто­матизированного …

СРЕДСТВА ИСПЫТАНИЙ И ТЕХНИЧЕСКОГО ДИАГНОСТИРОВАНИЯ МЕХАНИЧЕСКОГО ОБОРУДОВАНИЯ

Разработка и внедрение средств контроля и диагностирования техни­ческого состояния машин и механизмов является одним из важнейших факторов повышения экономической эффективности использования механического оборудования в народном хозяйстве; происходит улучше­ние качества производства, …

МЕТОДЫ ИСПЫТАНИЙ И ДИАГНОСТИРОВАНИЯ РОБОТОТЕХНИЧЕСКИХ СИСТЕМ

Проведение испытаний и диагностирование робототехнических систем возможно лишь на основе системного подхода, предусматривающего единство методики, рациональное распределение экспериментальных работ по времени и месту проведения (лабораторные, стендовые и эксплуатацион­ные), организацию обмена …

Как с нами связаться:

Украина:
г.Александрия
тел./факс +38 05235  77193 Бухгалтерия
+38 050 512 11 94 — гл. инженер-менеджер (продажи всего оборудования)

+38 050 457 13 30 — Рашид - продажи новинок
e-mail: msd@msd.com.ua
Схема проезда к производственному офису:
Схема проезда к МСД

Оперативная связь

Укажите свой телефон или адрес эл. почты — наш менеджер перезвонит Вам в удобное для Вас время.