Метод поиска неисправностей и его использование в обеспечении надежности летательных аппаратов

Актуальность темы

исследования.

Летательные аппараты (JIA) являются одной из самых сложных технических систем, создаваемых и использующихся человеком. Но как любое техническое изделие, JIA имеют свойство отказывать, то есть прерывать процесс функционирования, а это снижает безопасность полетов.

Устранить отказ или неисправность можно, но, не выявив и не устранив причину их вызывающую, нельзя гарантировать надежность. Причину можно определить по проявляющимся признакам (последствиям).

Если есть один признак, то он явно указывает на неисправный элемент, агрегат или изделие. Намного сложнее, когда неисправность проявляется несколькими признаками. В этом случае, даже высоко квалифицированный специалист не всегда способен определить причину неисправности. Требуется дополнительная проверка, контроль, время и материальные затраты. Проблемы, связанные с определением причины неисправности можно разрешить, используя методы распознавания. Рассчитанные и построенные на их основе модели, таблицы, графики, позволят сократить время на отыскание причины отказа или неисправности и снизить материальные затраты.

Цель работы.

Повышение надежности и летной годности летательных аппаратов, путем разработки внедрения методов распознавания неисправных состояний агрегатов, изделий и систем.

Задачи исследования.

1. Сбор и анализ статистического материала о неисправных состояниях систем JIA.

2. Анализ и определение возможности применения метода Байеса к неисправным состояниям агрегатов, изделий и систем ДА.

3. Определение возможных вариантов расчета вероятности появления неисправных состояний при проявлении различных сочетаний признаков неисправностей.

4. Определение условий реализации математической модели определения неисправных состояний при проявлении различных сочетаний признаков.

5. Разработка методики определения неисправных состояний агрегатов, изделий и систем JTA, с использованием метода Байеса.

6. Применение разработанной методики в практической деятельности при техническом обслуживании и ремонте JIA.

Объектом исследования является агрегаты, изделия и системы авиационной техники в неисправных состояниях.

Предметом исследования является функциональные связи агрегатов, изделий, систем ЛА и математическая модель поиска неисправностей, основанная на методе Байеса.

Научная новизна диссертационной работы заключается:

1. В решении задачи поиска неисправных состояний агрегатов, изделий и систем J1A с использованием вероятностного метода распознаванияметода Байеса.

2. В обосновании условий построения математической модели вероятности появления неисправных состояний агрегатов и систем JIA.

3. В разработке математической модели для вероятности появления того или иного неисправного состояния агрегатов и систем ЛА, с использованием метода Байеса.

4. В разработке методики определения неисправных состояний конкретных систем JIA.

5. В разработке методики представления результатов расчетов диагностирования неисправного состояния агрегатов и систем в виде, удобном для использования в процессе технической эксплуатации авиационной техники.

Практическая ценность работы заключается в том, что:

1. Использование методики определения неисправных состояний JTA с применением вероятностного метода Байеса, позволяет сокращать время и затраты при проведении работ по восстановлению надежности JIA и обеспечению безопасности полетов.

2. Разработанная методика определения неисправных состояний авиационной техники, применима к любым системам всех типов самолетов и вертолетов.

3. Применение методики на новых типах JIA, в период их освоения, когда еще не накоплен опыт технической эксплуатации, даст возможность ускорить процесс восстановления надежности.

4. Разработанные методики и математическая модель, дают возможность группам надежности и технической диагностики авиакомпаний самостоятельно использовать их при выполнении работ по восстановлению надежности ЛА.

1 ОБЗОР И ОБОСНОВАНИЕ.

В развитии гражданской авиации наблюдаются тенденции ее совершенствования и усложнения. Одни, наиболее устойчивые, прослеживаются через всю ее историю, другие — существуют в отдельные периоды. Одни носят широкомасштабный характер и касаются самого облика самолета, другие — лишь конструкции, технологии и систем, косвенно влияющих на облик самолета и его эффективность. Но все это делается в целях повышения эффективности гражданской авиации.

Тенденции роста тоннажа и размеров самолета, грузоподъемности и пассажировместимости — неразделимы. Они относятся к числу тенденций, носящих устойчивый характер. Заметим, что тоннаж и определяет размерность самолета. Другими, не менее устойчивыми тенденциями развития, являются рост скорости и дальности беспосадочного полета, то есть дальности и продолжительности.

Любое повышение, улучшение перечисленных характеристик является следствием совершенствования и усложнения всех систем авиационной техники. А как известно, любое усложнение узла, агрегата, системы, изделия в, целом, приводит к снижению надежности. Это значит, что повышается вероятность возникновения неисправности (отказа).

При повседневном использовании авиационной техники суточная норма эксплуатации для наших самолетов составляет: Ан- 24, Як- 40 — 4−6 часов, Ту- 154 — 6−8 часов, Ил- 96- 300 — 8,5 часов. Этот же параметр для аэробуса А-300 — 12- 14 часов, для Боинга-747 — 14- 16 часов.

Но даже при незначительных временных интервалов суточной эксплуатации отечественной авиационной техники, опыт показывает, что зачастую оставшееся суточное время не достаточно для ввода авиационной техники в эксплуатацию (подготовки к очередному вылету), после возникновения неисправности (отказа). То есть, на устранение возникшей неисправности (отказа) требуется, иногда, не одни сутки. И определенная часть (а иногда и большая часть) уходит на определение и поиск неисправности отказа). Одно дело, когда система (изделие) открыта и каждый элемент можно увидеть, а иногда и визуально определить его состояние. Совсем другое у авиационной технике, которая имеет большие размеры и размещение любой системы предполагает «разброс» ее элементов по всем частям JIA. Тем более они все закрыты, то есть находятся вне видимости визуального осмотра. Подход к каждому изделию системы требует не только знание их размещение по частям авиационной техники, но и возможности вскрытия соответствующих створок, лючков для осмотра, демонтажа и монтажа любого изделия, элемента.

Необходимо учитывать и тот факт, что определенную часть полетов воздушные суда выполняют в аэропорты, где нет высоко квалифицированных специалистов, оборудования, условий и времени на отыскание причины неисправности и ее устранение. Не зная причины неисправности или отказа, невозможно их устранить.

Время на техническое обслуживание и ремонт отечественной авиационной техники значительно больше, чем у аналогичных самолетов фирмы «Боинг» и «Эрбас Индастри» .

Изделия авиационной техники, будь то двигатель или летательный аппарат, представляют собой сложную совокупность систем, узлов и элементов, оказывающих взаимное влияние друг на друга. Это приводит к тому, что процесс функционирования изделия очень трудно формализовано описать, четко установив взаимовлияние их составных частей.

Кроме того, большинство параметров, характеризующих работу отдельных систем, узлов и элементов, имеют определенное поле допусков и подвержена влиянию большого числа факторов, учесть которые в полном объеме достаточно трудно. Все это приводит к тому, что решение задачи технического диагностирования изделия, в целом, значительно затруднено, а порой и не невозможно.

В связи с этим сложные изделия разделяют на отдельные системы таким образом, чтобы каждая система, решающая конкретную задачу, обеспечивала тем самым достижение общей цели.

Авиационная техника, в целом, как объект диагностирования обладает следующими свойствами:

1. Необходимость деления летательного аппарата на конечное число составных частей, а каждую часть на подсистемы. Подсистемы, в свою очередь, на более простые подподсистемы и т. д. до получения элементов, т. е. объектов, которые в условиях конкретной задачи не подлежат расчленению на части. Диагностирование таких подсистем возможно независимо друг от друга;

2. Определение не только параметров отдельных подсистем и элементов, но и характера их взаимодействия;

3. Необходимость одновременного измерения и регистрации большого числа функционально и стохастически связанных параметров;

4. Снижение эффективности функционирования или неисправность всей подсистемы приводит к неисправности или отказу взаимосвязанного узла, агрегата или даже всей системы;

5. Возникновение особой ситуации полета при неисправности в любой подсистеме или ее отказе.

Любой подсистеме ЛА как объекта диагностирования характерны особенности: а) большое количество переменных, влияющих на их состояниеб) функциональная и стохастическая природа изменения параметровв) нестационарность параметров во времениг) значительное число контролируемых и регистрируемых параметровд) большое число факторов, вызывающих флюктуацию величины диагностических параметров, приводящее к снижению достоверности результатов распознавания состоянийе) высокие требования к точности измерения и регистрации диагностических параметровж) влияние субъективных факторов, обусловленных взаимодействием человека с техникой.

Поэтому для упрощения задач диагностики окончательное формирование подсистем производится с учетом характера неисправностей, причин и параметров, характеризующих их возникновение и развитие.

Кроме того, необходимо учитывать трудности точного определения параметров для диагностирования, которые связаны с тем, что каждому режиму работы объекта и его систем соответствуют свои параметры. Поэтому, особо важное значение в процессе диагностирования технического состояния объекта имеет разработка эффективных методов обработки результатов и выбора режимов диагностирования.

Итак, рассмотрев авиационную технику на этапах ее проектирования, производства и эксплуатации (и особенно, в период технического обслуживания и ремонта), приходим к выводу, что неисправности и отказы возникают всегда, и требуют определенное время на обнаружение и устранение их. При этом, большая часть этого времени, зачастую, уходит на поиск и распознавание неисправности или отказа. И чтобы своевременно устранить неисправность или отказ даже невысоко квалифицированному специалисту, без специального оборудования, условий и ограниченного времени, необходимы методики, позволяющие отыскать причины неисправности (отказа).

Заключение

.

Обобщая проделанную работу можно констатировать, что цель достигнута и задачи решены.

Совокупность полученных научных результатов материалов исследований может быть квалифицирована, как решение научной проблемы, заключающейся в разработке методики определения неисправных состояний агрегатов, изделий и систем JIA, с использованием теоремы гипотез, имеющей важное значение в повышении надежности и обеспечении безопасности полетов летательных аппаратов в ходе эксплуатации.