Указания методические по решению задач курсовой работы 7 определение показателей безотказности функциональной системы (подсистемы) ла 7 СОДЕРЖАНИЕ 1. ОБЩИЕ ПОЛОЖЕНИЯ.. 4 2. СТРУКТУРА КУРСОВОЙ РАБОТЫ.. 6 3. МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ ПО РЕШЕНИЮ ЗАДАЧ КУРСОВОЙ РАБОТЫ 8 3.1. ОПРЕДЕЛЕНИЕ ПОКАЗАТЕЛЕЙ БЕЗОТКАЗНОСТИ ФУНКЦИОНАЛЬНОЙ СИСТЕМЫ (ПОДСИСТЕМЫ) ЛА.. 8 3.2. ОПРЕДЕЛЕНИЕ ОБОБЩЁННЫХ ПОКАЗАТЕЛЕЙ ЭКСПЛУАТАЦИОННОЙ ТЕХНОЛОГИЧНОСТИ ЛА . 15 3.3. ВЫБОР РАЦИОНАЛЬНЫХ СТРАТЕГИЙ ТЕХНИЧЕСКОГО ОБСЛУЖИВАНИЯ ИЗДЕЛИЙ ФУНКЦИОНАЛЬНОЙ СИСТЕМЫ.. 20 3.4.формирование оптимального регламента технического обслуживания изделий фс. 25 3.5. ПОСТРОЕНИЕ МОДЕЛИ ПРОЦЕССА ТЕХНИЧЕСКОЙ ЭКСПЛУАТАЦИИ ЛА И РАСЧЕТ ПОКАЗАТЕЛЕЙ ЕГО ЭФФЕКТИВНОСТИ. 39 Литература. 52 ПРИЛОЖЕНИЯ…………………………………………………………………..…53 Тема: Проектирование эффективного процесса технической эксплуатации летательного аппарата 1. ОБЩИЕ ПОЛОЖЕНИЯ Выполнение курсовой работы является промежуточным этапом в изучении дисциплины "Основы теории эксплуатации АТ". Цель курсовой работы - приобретение студентами навыков разработки эффективного процесса технической эксплуатации (ПТЭ) ЛА, включающего решение задач: определения показателей безотказности на примере одной из функциональных систем (ФС) или подсистем; определения обобщенных показателей эксплуатационной технологичности ЛА; выбора рациональных стратегий технического обслуживания (ТО) изделий ФС (подсистемы); формирования оптимального регламента ТО ФС (подсистемы); анализа и оценки эффективности проектируемого ПТЭ ЛА. Объектом исследования является ЛА, ФС (подсистема) и ее изделия. Тип ЛА, ФС (подсистемы), изделия выбираются преподавателем с учетом пожеланий студента и записываются в техническом задании (приложение 1). Там же указываются условия эксплуатации парка ЛА (№ варианта по приложению 7). Все необходимые исходные данные для выполнения курсовой работы содержатся в приложениях к пособию. При выполнении курсовой работы автор несет ответственность за правильность расчетов, принятые технические решения. Преподаватель, обеспечивающий руководство работой студента, уточняет объем и глубину проработки отдельных частей и вопросов, проводит консультации и осуществляет текущий контроль. При оформлении курсовой работы необходимо соблюдать определенные требования. Изложение материала должно быть конкретным и четким. Заимствованные цитаты, таблицы и другие материалы должны иметь ссылку на источник. Текст курсовой работы оформляется по ГОСТу 2.105-75 "Общие требования к текстовым документам" и ГОСТу 2.106-68 "Текстовые документы", п.7 "Расчеты". Титульный лист должен быть оформлен чертежным шрифтом (Приложение 2). За ним следует техническое задание и далее лист "Содержание", на котором выполняется основная надпись по форме рис. 1.1. М 93027.ОТЭАТ.КР.29 Изм Лист N докум. Подп. Дата Разраб. Громов 1.05 Гидросистема торможе- Лит Лист Листов Провер. Иванов 10.05 ния колес шасси самоле- 2 25 та Ил-86 Нормок. Петров 15.05 МГТУ ГА Рис.1.1. Пример заполнения основных надписей пояснительной записки Шифр работы формируется в следующей последовательности: 1) шифр студенческой книжки; 2) дисциплина - ОТЭ АТ; 3) обозначение работы - КР (); 4) вариант задания - соответствует обозначению функциональной системы по классификации АТА-100. Текст ПЗ должен быть написан разборчиво на одной стороне листов формата А4 (297х210 мм) с полями слева 20 мм. Необходимые схемы, графики в тексте ПЗ могут выполняться на стандартах А4 миллиметровой бумаги. Числовые значения в формулах объясняются. Окончательный результат приводится с указанием размерности. На графиках необходимо указывать масштаб и размерность изображаемых величин. Иллюстрации должны иметь номера и подрисуночные надписи. Таблицы, помещенные в тексте, должны иметь номера и названия. На все иллюстрации и таблицы в тексте должны быть даны ссылки. В тексте необходимо выделить заголовки отдельных частей работы, их разделов и подразделов в соответствии с содержанием. В конце ПЗ дается литература, используемая при выполнении курсовой работы. Общий объем ПЗ должен составлять 25...30 страниц формата А4. 2. СТРУКТУРА КУРСОВОЙ РАБОТЫ Проектирование эффективного процесса технической эксплуатации ЛА представляет последовательное решение следующих задач: Задача 1. Определение показателей безотказности ФС (подсистемы) ЛА. Задача 2. Определение обобщенных показателей эксплуатационной технологичности (ЭТ) ЛА. Задача 3. Выбор рациональных стратегий ТО изделий ФС (подсистемы). Задача 4. Формирование оптимального регламента ТО ЛА на примере ФС (подсистемы) Задача 5. Построение модели процесса технической эксплуатации ЛА и расчет показателей его эффективности. Каждая задача решается для указанных в техническом задании типа ЛА, ФС (или подсистемы) и ее основных изделий. Эффективность спроектированного ПТЭ определяется по результатам оценки его показателей и сравнения их с заданными нормативными значениями. Пояснительная записка оформляется в следующей последовательности: Титульный лист. Техническое задание. Введение. 1. Определение показателей безотказности ФС (подсистемы). 1.1. Описание функциональных задач, выполняемых ФС (подсистемой). 1.2. Определение показателей безотказности основных изделий. 1.3. Определение показателей безотказности блоков и ФС (подсистемы). 2. Определение обобщенных показателей ЭТ ЛА. 2.1. Определение показателя КОП . 2.2. Определение показателя КОТ . 2.3. Определение показателя Рy (t tз) 3. Выбор рациональных стратегий ТО изделий ФС (подсистемы). 4. Формирование оптимального регламента ТО ЛА на примере ФС (подсистемы). 4.1. Определение периодичности ТО изделий ФС. 4.2. Группировка операций ТО изделий в оптимальные формы регламента ФС. 5. Построение модели ПТЭ ЛА и расчет показателей его эффективности. 5.1. Построение модели ПТЭ. 5.2. Оценка уровня эффективности проектируемого ПТЭ. 5.3. Разработка предложений по совершенствованию процесса ТО и улучшению ЭТ ЛА. Выводы. Литература. 3. МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ ПО РЕШЕНИЮ ЗАДАЧ КУРСОВОЙ РАБОТЫ 3.1. ОПРЕДЕЛЕНИЕ ПОКАЗАТЕЛЕЙ БЕЗОТКАЗНОСТИ ФУНКЦИОНАЛЬНОЙ СИСТЕМЫ (ПОДСИСТЕМЫ) ЛА Определение показателей безотказности ФС и ее изделий выполняется с целью последующего выбора рациональных стратегий ТО, формирования оптимального регламента и проектирования эффективного ПТЭ ЛА. Исходной информацией является: принципиальная схема ФС (справочный материал при необходимости выдается на кафедре); характеристики безотказности изделий ФС (параметры потока отказов и неисправностей представлены в приложении 3). Анализ и оценка безотказности ФС выполняется на основе функциональных задач, решаемых ФС (подсистемой) и основными ее изделиями. Функциональные задачи, выполняемые ФС и каждым ее изделием, студент изучает по техническим описаниям и непосредственно при изучении конкретной техники. На основе полученной информации составляется краткое описание функционирования системы. Принципиальная схема ФС (подсистемы) со спецификацией должна быть представлена в записке на листе формата А4. Описывается назначение каждого изделия и приводятся типовые (возможные) отказы и повреждения как изделий, так и системы в целом. Материал оформляется самостоятельным подразделом в соответствии с предложенной структурой курсовой работы. 3.1.1. Определение показателей безотказности отдельных изделий Определяется вероятность безотказной работы каждого изделия из предположения стационарного потока отказов: (3.1) для t = tБ.П ; t = tФ1 ; t = tФ2 ; t = tФ3 , где Б.П - средняя длительность беспосадочного полёта (приложение 4); tФ1 , tФ2 , tФ3 - периодичность выполнения 1, 2, 3-й форм регламента для типа ЛА (приложение 4); - параметр потока отказов изделия (приложение 3). - параметр потока неисправностей изделия (приложение 3). 3.1.2. Определение показателей безотказности ФС (подсистемы) Анализ и оценка безотказности ФС проводится с целью ответа на вопрос, влияют ли отказы изделий ФС на безопасность полетов. Для определения показателей безотказности ФС (вероятности безотказной работы за t = Б.П , tФ1 , tФ2 , tФ3 ) используется метод структурных схем с учетом последовательного и параллельного соединения изделий ФС. Исходной информацией для построения структурной схемы является краткое описание функционирования ФС, ее принципиальная схема и перечень типовых отказов изделий, при которых они не выполняют своих функциональных задач. В результате построения структурной схемы выделяются изделия, отказы которых не влияют на безопасность полетов (параллельное соединение), и изделия, отказы которых влияют на безопасность полетов (последовательное соединение). Для расчета вероятности безотказной работы ФС P(t) используются выражения, представленные в табл. 3.1. Таблица 3.1 Оценка P(t) ФС методом структурных схем. Элемент структурной схемы Вероятность безотказной работы Примечания Соедине-ние Графическое изображение Последо-вательное Парал-лельное 1 2 ... m 1 2 е вероятность безотказной работы j-го изделия; количество изделий; соединенных последовательно; количество изделий, соединенных параллельно. Рассмотрим в качестве примера топливную систему самолета Ту-154М, принципиальная схема которой приведена на рис.3.1. Топливная система состоит из: 1 Топливный бак Б1 , Б2 (Л, П), Б3 (Л, П), Б4 2 Насос подкачки ЭЦН-325 НП8 – НП11 3 Перекрывной клапан ПК 4 Центробежный насос ДЦН 5 Насос регулятор HP 6 Порционер П 7 Фильтр Ф 8 Трубопроводы Тр 9 Насос перекачки ЭЦН-323 НП1 – НП7 , НП12 – НП16 10 Расходомер Р После краткого описания работы топливной системы анализируются отказы изделий, при которых они не выполняют своих функций, и последствия отказов с учетом последовательного и параллельного соединения. Например, в насосе перекачки НП3 могут отказать электрическая и механическая части. Оба этих отказа приводят к отказу насоса. Отказ насоса приведет к тому, что на больших высотах нарушится бесперебойная подача топлива от топливного бака Б3 к насосу двигателя ДЦН. Это означает, что в структурной схеме насос НП3 и бак Б3 должны быть соединены последовательно. Отказ насоса перекачки НП3 приводит к отказу одной ветви системы питания от Б3. Однако подачу топлива будут обеспечивать насосы НП1 и НП2. Отсюда следует, что в структурной схеме НП1, НП2, НП3 должны быть соединены параллельно. Рис.3.1. Принципиальная схема топливной системы самолета Ту-154М Для упрощения расчета систему рекомендуется разбить на блоки I-VIII. Блоки целесообразно составлять из элементов, имеющих функциональную связь (рис. 3.2). Далее определяется вероятность безотказной работы для каждого блока. В рассмотренном примере имеем: 1) для блока I: PI =PБ ЗЛ [1-(1-PНП1 ·PОК1 )·(1-PНП2 ·PОК2 )·(1-PНП3 ·PОК3 )] 2) для блока II: PI =PБ2л [1-(1-PНП4 ·PОК4 )·(1-PНП5 ·PОК5 )] 3) для блока III:PIII =PБ4 [1-(1-PНП6 ·PОК6 )·(1-PНП7 ·PОК7 )] 4) для блока IV:PIV =PБ2п [1-(1-PНП12 ·PОК12 )·(1-PНП13 ·PОК13 )] 5) для блока V:PV =PБ3п [1-(1-PНП14 ·PОК14 )·(1-PНП15 ·PОК15 )·(1-PНП16 ·PОК16 )] 6) для блока VI:PVI =PП ·PБ1 7) для блока VII:PVII =1-(1-PНП8 ·PОК8 )·(1-PНП9 ·PОК9 )·(1-PНП10 ·PОК10 )·(1-PНП11 ·PОК11 ) 8) для блока VIII:PVIII =Рпк·Рр·Рдцн·Рф·Рнр·Ртр В блоке VIII условно представлены все три двигателя Рис. 3.2. Детализированная структурная схема системы. Строим укрупненную структурную схему ФС (рис. 3.3). I II III VI VII VIII IV V Рис. 3.3. Укрупненная структурная схема системы. Из схемы следует, что вероятность безотказной работы топливной системы будет равна: PФС =[1-(1-PI )·(1-PII )·(1-PIII )·(1-PIV )·(1-PV )]·PVI ·PVII ·PVIII Расчет доводится до числовой оценки подстановкой значений вероятности безотказной работы блоков и изделий в соответствии с табл. 3.1 и выполняется для t = Б.П , tФ1 , tФ2 , tФ3. Результаты определения показателей безотказности ФС и ее изделий представляются в форме табл. 3.2. Таблица 3.2 Результаты определения показателей безотказности отдельных изделий, блоков и ФС в целом Объект Вероятность безотказной работы объекта для наработки Влияние отказа изделия на безопасность полёта. Наименов. Обозн. по схеме `tБ.П tФ1 t Ф2 tФ3 да нет Из-дел. Топл. бак Б1 Насос НП подк. … … Блоки I II … Функционал. система ФС По результатам расчетов, проведенных в данном разделе (на основании информации, представленной в табл. 3.2), необходимо: 1) проанализировать значения показателей безотказности изделий, блоков и ФС в целом и динамику их изменения от наработки; 2) выделить наименее надежные изделия и блоки и дать предложения по повышению безотказности ФС; 3) выделить изделия, отказы которых влияют на безопасность полётов, отметив их знаком + в графе 8 табл. 3.2. 3.2. ОПРЕДЕЛЕНИЕ ОБОБЩЁННЫХ ПОКАЗАТЕЛЕЙ ЭКСПЛУАТАЦИОННОЙ ТЕХНОЛОГИЧНОСТИ ЛА Эксплуатационная технологичность ЛА оценивается совокупностью обобщенных и единичных показателей. Обобщенные показатели характеризуют ЭТ ЛА с точки зрения потребных затрат времени и труда на проведение ТОиР. Единичные показатели характеризуют лишь отдельные стороны ЭТ. Выбор состава обобщенных показателей ЭТ осуществляется исходя из принятых структуры и совокупности показателей эффективности ПТЭ ЛА. Значения показателей ЭТ определяются на основе использования данных по ТОиР, а также по действующим ресурсам самолетов, двигателей, комплектующих изделий. В курсовой работе для заданного типа ЛА предлагается определить значения следующих обобщенных показателей ЭТ: а) КОП - удельная суммарная оперативная продолжительность ТОиР; б) КОТ - удельная суммарная оперативная трудоемкость ТОиР; в) Рy (t tз) –вероятность устранения отказа (повреждения) за заданное время tз. 3.2.1. Определение показателя КОП . Показатель “удельная суммарная оперативная продолжительность ТОиР КОП ” определяется из выражения: (3.2) где tоп , tп - суммарная оперативная продолжительность выполнения всех форм оперативного и периодического обслуживания, соответственно, за межремонтный ресурс (ремонтный цикл) самолета Tрес.с , ч; tрем.с – средняя оперативная продолжительность ремонта самолета или суммарная средняя оперативная продолжительность всех ремонтных форм за Tрес.с , ч; tсм - средняя оперативная продолжительность замены двигателя, ч; Tрес.д – межремонтный ресурс двигателя, ч; Kд – коэффициент досрочных замен двигателей; b - коэффициент, учитывающий количество замен двигателей, которые не совмещаются по времени с проведением периодических форм ТОиР на самолете. Значения toп и tп определяются исходя из принятых для каждого типа самолета форм технического обслуживания, периодичности и средних значений оперативной продолжительности их выполнения: ; (3.3) ; (3.4) где tA , tБ - средние значения оперативной продолжительности выполнения оперативных форм ТО самолета (форм А и Б); nA ,nБ - общее число соответствующих форм обслуживания за TРЕС.С ; tФ1 , tФ2 , tФ3 - средние значения оперативной продолжительности выполнения периодических форм ТО самолета (Ф-1, Ф-2, Ф-3); nФ1 , nФ2 , nФ3 - общее число соответствующих форм обслуживания за TРЕС.С . Общее число оперативных форм обслуживания за TРЕС.С рекомендуется определять из выражений: ; (3.5) ; (3.6) где nп - суммарное число периодических форм ТО, выполняемых за TРЕС.С ; tФБ - периодичность выполнения формы Б в сутках (приложение 4); TГСС - средний годовой налет на списочный самолет (приложение 4). Общее число периодических форм ТО nп за TРЕС.С определяется с использованием данных о периодичности выполнения форм Ф-1, Ф-2, Ф-3 для заданного типа самолета (приложение 4). При этом используются следующие выражения: Необходимые для расчета исходные данные о TPEC.C , TPEC.Д , TГСС , tPEM , tCM , b , KД и другие содержатся в приложениях 4 и 5. Результаты расчета представляются в форме табл. 3.3. Таблица 3.3 Результаты расчета суммарной оперативной продолжительности ТОиР самолёта (для первого члена выражения 3.2) Формы ТОиР Число обслуживаний за ТРЕС.С Оперативная продолжительность ТОиР, ч. одного обслуживания и ремонта суммарная за ТРЕС.С А(предполетное и транзитное ТО) Б(базовое ТО) Ф-1(через...ч.нал.) Ф-2(через...ч.нал.) Ф-3(через...ч.нал.) Ремонт(через ... ч.нал.) Итого: Далее с использованием результатов расчета (табл. 3.3.) и других необходимых исходных данных по выражению (3.2) определяется искомое значение КОП . 3.2.2. Определение показателя КОТ . Показатель "удельная суммарная оперативная трудоемкость ТОиР" определяется из выражения ; (3.7) где TОП - суммарная оперативная трудоемкость всех форм оперативного технического обслуживания, включая работы по устранению отказов и повреждений за TPEC.C . чел.-ч; TП - суммарная оперативная трудоемкость всех форм периодического обслуживания за TPEC.C , чел.-ч; TРЕМ.С , ТРЕМ.Д , ТРЕМi - трудоемкость ремонта самолета, двигателя, i-го изделия соответственно, чел.-ч; TCM - трудоемкость замены двигателя, чел.-ч; TPEC.Иi - межремонтный ресурс i-го изделия, ч; aИi - коэффициент досрочных замен i-го изделия; nД , nИi - число двигателей и изделий каждого типа на самолете, заменяемых в пределах TPEC.Д и TPEC.C соответственно; NИ - число типов изделий, заменяемых на самолете в пределах TPEC.C . Величины TОП и TП определяются исходя из принятых для самолета форм ТО в пределах TPEC.C , средних значений оперативной трудоемкости каждой из форм и их числа за TPEC.C . Число обслуживаний определяется по выражениям, приведенным выше (п.3.2.1). Исходные данные об оперативной трудоемкости форм ТОиР приведены в приложении 6. Результаты расчета представляются в форме табл. 3.4. Таблица 3.4 Результаты расчета суммарной оперативной трудоемкости ТОиР самолёта (для первого члена выражения (3.7)) Формы ТОиР Число обслуживаний за ТРЕС.С Оперативная трудоёмкость ТОиР,чел.-ч одного обслуживания и ремонта суммарная за ТРЕС.С А(предполетное и транзитное ТО) Б(базовое ТО) Ф-1(через...ч.нал.) Ф-2(через...ч.нал.) Ф-3(через...ч.нал.) Ремонт(через ... ч.нал.) Итого: Необходимые исходные данные для определения значения второго члена выражения (3.7) содержатся в приложениях 4 и 6. Третий член выражения (3.7) из-за отсутствия полных и достоверных исходных данных при выполнении курсовой работы можно не рассчитывать, а принять его равным 10% от удельной оперативной трудоемкости ТОиР самолета (первого члена выражения (3.7)). Имея исходные данные для определения всех трех членов выражения (3.7), рассчитывается искомое значение показателя KOT для рассматриваемого типа самолёта. 3.2.3. Определение показателя Р у( t t з ). Вероятность выполнения внепланового текущего ремонта Ру(t tз) за данное время определяется в зависимости от вида распределения времени текущего ремонта. Она определяется в основном принятым методом обнаружения отказавшего изделия и особенностями конструкции ФС самолета. Если ФС и их изделия модульного типа ,а текущий ремонт осуществляется методом замены, то, как правило, имеет место экспоненциальное распределение времени текущего ремонта и, следовательно: Ру(t tз)=1-е^(-m*t) ; где m -интенсивность текущего ремонта; tз –заданное время для устранения отказа. В случаях, когда интенсивность текущего ремонта m является величиной, постоянной во времени, а закон распределения времени устранения отказов- экспоненциальный, m определяется как величина, обратная среднему времени устранения отказов (текущего ремонта): m=1/ ty . За величину tз принимается значение tст.м –наименьшее время плановой стоянки самолета в транзитных аэропортах, рекомендуемое для задействования в расписании полетов. Исходные данные, необходимые для определения показателя Ру(t tз) , приведены в приложениях 3 и 5. Показатель Ру(t tз) определяется для каждого из изделий рассматриваемой в п. 3.1 функциональной системы ( подсистемы). Результаты расчета сводятся в табл.3.5. Таблица 3.5. NN п/п Наименование изделий ФС(по табл.3.2.) ty m Ру(t tз) 1 2 … Результаты определения показателя Ру(t tз). Анализ Ру(t tз) для изделия выполняется сравнением рассчитанного значения с нормативным (Рунорм=0,7). При Ру(t tз)< Рунорм следует ожидать превышения времени стоянки самолета при оперативном ТО, что может привести к задержке рейса и, следовательно, к нарушению регулярности полетов. По результатам анализа показателя Ру(t tз) делается вывод о влиянии отказов изделий ФС на регулярность полетов. В выводах по результатам анализа следует выделить те изделия ФС, отказы которых влияют на регулярность полетов. 3.3. ВЫБОР РАЦИОНАЛЬНЫХ СТРАТЕГИЙ ТЕХНИЧЕСКОГО ОБСЛУЖИВАНИЯ ИЗДЕЛИЙ ФУНКЦИОНАЛЬНОЙ СИСТЕМЫ В зависимости от имеющихся возможностей определения работоспособного состояния изделий в процессе эксплуатации и от принятого критерия для установления сроков их замен на самолете различают следующие стратегии эксплуатации (использования): до выработки ресурса (срока службы), до отказа, до предотказового состояния. Выбор наиболее рациональной стратегии использования изделий производится в соответствии со схемами рис. 3.4 и 3.5 с учетом результатов анализа, выполненного в предыдущих разделах курсовой работы. Анализ ФС и её изделий Структурный Статистический Анализ кон- Анализ анализ безот- анализ безотказ- тролепригод- ЭТ казности ности ности Классификация изделий и ФС По степени По уровню без- По диагности- По признакам резервиров. отказности и ческим призна- ЭТ последствиям кам отказов Распределение изделий ФС по стратегиям использования Эксплуатация Эксплуатация до Эксплуатация до пред- до выработки отказа отказового состояния ресурса Рис. 3.4. Последовательность действий при выборе стратегий использования изделий ФС Влияет отказ на безопасность полётов? да нет Влияет отказ на регу- Влияет отказ на регу- лярность полётов? лярность полётов? да нет да нет Возможно опре- Возможно опре- Возможно опре- деление предот- деление предот- деление предот- казового состояния? казового состояния? казового состояния? нет да нет да да нет Использование (эксплуатация) Использование (эксплуатация) до Использование (эксплуа- до выработки ресурса предотказового состояния тация) до отказа Формирование стратегий ТОиР ТОНАР ТОСКП ТОСКУН Рис. 3.5. Логическая схема выбора рациональных стратегий использования и ТО и Р для изделий ФС Стратегии эксплуатации (использования) изделий ФС ЛА связаны со стратегиями ТО. Различают стратегии: техническое обслуживание по наработке (ТОНАР); техническое обслуживание по состоянию с контролем параметров (ТОСКП); техническое обслуживание по состоянию с контролем уровня надежности (ТОСКУН). При ТОНАР перечень и периодичность выполнения операций определяются значением наработки изделия с начала эксплуатации или после капитального ремонта. Техническое обслуживание по состоянию характеризуется тем, что перечень и периодичность выполнения операций определяется фактическим техническим состоянием изделия. При ТОСКП изделие используется до предотказового состояния. Критерием технического состояния изделия является значение контролируемого параметра или совокупности параметров. При ТОСКУН изделие используется до отказа, межремонтный ресурс не устанавливается, ТО содержит работы по регулировке, калибровке, обнаружению отказов и их устранению. Критерием технического состояния является уровень надежности совокупности однотипных изделий. Для каждой стратегии эксплуатации (использования) можно выбрать вполне определенные, отличающиеся наибольшей эффективностью стратегии технического обслуживания (обозначены знаком "+" в табл. 3.6). Таблица 3.6 Взаимосвязь стратегий эксплуатации и ТО изделий ФС Стратегии экс- плуатации(ис- пользования) Стратегии ТО по наработке по состоянию с контролем параметров по состоянию с контролем уровня надёжности ТОНАР ТОСКП ТОСКУН До выработки ресурса + _ _ До предотказового состояния _ + _ До отказа _ _ + Результаты логического выбора стратегий использования изделий рассматриваемой ФС в соответствии со схемами, приведенными на рис.3.4 и 3.5, и последующее формирование наиболее рациональных стратегий ТО изделий, в соответствии с табл.3.6, должны быть обобщены и представлены по форме табл.3.7. Таблица 3.7 Результаты выбора стратегий ТО изделий ФС N п/п Наимено-вание изделий(по табл.3.2) Влияет отказ изделия на безоп. полёта? Влияет отказ изделия на регулярн. вылетов? Возможно определе-ние предот-казового состояния? Выбранная стратегия использо-вания изделия Рекомен-дуемая стратегия ТО изделия 1 2 3 4 5 6 7 1 2 3 ... Примечание: ответы на вопросы в графах 3, 4, 5 даются в форме "да", "нет". 3.4. ФОРМИРОВАНИЕ ОПТИМАЛЬНОГО РЕГЛАМЕНТА ТЕХНИЧЕСКОГО ОБСЛУЖИВАНИЯ ИЗДЕЛИЙ ФС Формирование оптимального регламента технического обслуживания функциональной системы ЛА выполняется в два этапа: 1 этап: определение оптимальной периодичности технического обслуживания изделий – t пр.опт . 2 этап: группировка работ по техническому обслуживанию изделий в оптимальные формы регламента ФС. 3.4.1 Определение периодичности технического обслуживания изделий ФС. Под периодичностью ТО изделий (tПР ) понимается интервал времени или наработки между данным видом ТО и последующим таким же видом или другим большей сложности. Назначение сроков проведения ТО подразумевает определение оптимальной периодичности выполнения работ по ТО (tПР.ОПТ ) для каждого изделия заданной ФС в соответствии с принципиальной схемой системы (п. 3.1). В зависимости от эксплуатационно-технических характеристик изделий ФС определение tПР.ОПТ производится различными методами (табл. 3.8) c использованием различных критериев оптимизации (табл. 3.9). Выбор нужного критерия осуществляется в зависимости от: вида выполняемых на изделии регламентных работ в соответствии с принятым перечнем; условий поставленной задачи (что требуется получить: максимум безопасности, регулярности, исправности, экономической эффективности). В большинстве случаев для определения периодичности ТО отдельных изделий используются вероятностные методы. При решении данной задачи студент определяет оптимальную периодичность ТО для каждого из изделий заданной ФС, подбирая для каждого из них "свой" критерий в соответствии с табл. 3.9. Таблица 3.8 Классификация методов определения tПР.ОПТ для изделий ФС . N п/п Степень влияния отказа изделия на безопасность полётов Рекомендованная стратегия ТО Наименование метода 1 Отказ влияет на без- опасность полётов ТОНАР Индивидуальный 2 Отказ не влияет на безопасность полётов ТОСКУН С учётом трудоёмкости ТО и Р 3 Отказ влияет на безопасность полётов, возможно определить предотказовое состояние ТОСКП С учётом развития не- исправности в отказ Таблица 3.9 Математическое обеспечение и критерии оптимизации N п/п Математическое обеспечение метода Критерий оптимизации Примечание 1 2 3 4 1 задаётся из условия обеспечения безопасности полётов, вероятность безотказной работы за , w0 -параметр потока отказ. 2 трудоёмкость ТО и Р изделия, чел.-ч. 3 вероятность появления неисправности и непоявления отказа изделия за tПР. параметры потока отказов и неисправностей, соответственно. Для изделий, безотказность которых влияет на безопасность полётов и для которых не представляется возможным определить предотказовое состояние в связи с отсутствием контролируемого параметра или средств диагностирования, рекомендуется применять индивидуальный метод определения tПР.ОПТ . Графическая интерпретация метода представлена на рис. 3.6. Исходной информацией для расчета является характеристика безотказности рассматриваемого изделия - параметр потока отказов w0 (t), значения которого даны в приложении 3. Вероятность безотказной работы изделия за период между формами ТО P(tПР ) определяется подстановкой различных значений tПР в основное уравнение метода: (3.9) Результаты расчета для изделий, оптимальная периодичность ТО которых определяется по критерию P(tПР )³PНОРМ , сводятся в табл. 3.10. Таблица 3.10 Результаты расчета tПР.ОПТ изделий ФС Наименование изделия tПР P(tПР ) tПР.ОПТ Для определения tПР.ОПТ рекомендуется использовать PНОРМ ³ 0,99 P(tПР ) 1 PНОРМ tПР ,ч. tПР.ОПТ Рис. 3.6. Схема определения tПР.ОПТ изделий ФС индивидуальным методом Для изделий, отказы которых не оказывают заметного влияния на безопасность полётов, определение оптимальной периодичности осуществляют с учетом экономических показателей. В данном случае максимизируется отношение вероятности безотказной работы изделия в межпрофилактический период P(tПР ) к трудоемкости его технического обслуживания (и текущего ремонта) за tПР с учетом устранения отказов в случаях их появления (TТОиР ). (3.10) В данном случае TТОиР представляется в виде двух слагаемых: 1) трудоемкости плановых (профилактических) работ TTO ; 2) трудоёмкости работ по устранению неисправностей и отказов (текущего ремонта) TP . TТОиР =TTO +TP (3.11) В свою очередь ; (3.12) ; (3.13) где: `TTO , `TP - средние значения трудоемкости разового планового обслуживания и устранения неисправности или отказа, соответственно; tПР - действующая периодичность ТО изделия; tПР - варьируемая периодичность ТО; w0 - параметр потока отказов изделия (статистическая оценка). Развернутое выражение для определения П(tПР ) имеет вид: (3.14) Необходимые для расчета исходные данные можно получить из приложения 3. Для тех изделий ФС, включенных в приложение 3, оптимальная периодичность ТО которых определяется по критерию П(tПР )®max, результаты расчета представляются в форме табл. 3.11. Таблица 3.11 Результаты расчета TTOиP , П и tПР.ОПТ . Nп/п tПР P(tПР ) TTO TP TTOиP П(tПР ) tПР.ОПТ 1 2 3 4 5 6 7 8 1 2 ... n В графе 2 задаются различные значения tПР . Определяются значения P(tПР ), TTOиP , П(tПР ) и для одного из изделий дается графическое изображение зависимостей P(tПР ), TTOиP и П(tПР ) от tПР (рис. 3.7). Рис. 3.7. Характер изменения P(tПР ), TTOиP , П(tПР ) в зависимости от tПР . Оптимальное значение tПР.ОПТ находится в зоне максимального значения П(tПР )max . Для изделий, влияющих на безопасность полетов, применяется метод, основанный на анализе закономерностей развития отказов. Предполагается, что с устранением неисправностей в установленные сроки предупреждается развитие отказов (рис. 3.8). t 0 t1 t2 Рис. 3.8. Модель развития отказа: 0 - t1 - время развития неисправности; t1 - момент появления неисправности; t1 - t2 - время развития отказа; t2 - момент возникновения отказа. Для оптимизации сроков выполнения ТОиР максимизируется вероятность совместного события - возникновение неисправности и непоявление отказа : ; (3.15) где tПР - периодичность ТО; wH ,w0 - параметр потока неисправностей и отказов, соответственно. Необходимые для расчёта исходные данные для тех изделий, периодичность которых определяется по критерию , (wH и w0 ) можно получить из приложения 3. Результаты расчёта представляются в форме табл. 3.12. Таблица 3.12 Результаты расчёта . Nп/п tПР tПР.ОПТ 1 2 3 4 5 6 1 2 ... n В графе 2 задаются различные значения tПР . Определяются значения: ; по выражению (3.14), а для одного из изделий дается графическое изображение зависимостей , и от tПР (рис. 3.9). Рис. 3.9. Характер изменения в зависимости от Оптимальные значения tПР.ОПТ будут при максимальном значении . Итоговые результаты определения tПР.ОПТ для всех изделий ФС (в соответствии с приложением 3) с использованием различных методов представляются в форме табл. 3.13. Таблица 3.13 Результаты определения tПР.ОПТ изделий ФС Наименование изделия Влияние отказов изделий на безопасность полётов Используемый метод определения tПР.ОПТ Значение tПР.ОПТ, Ч Трудоёмкость операции ТО изделия при tПР.ОПТ 1 2 3 4 5 1 2 ... n Примечание: в графе 2 указывается "да", "нет"; в графе 5 проставляются данные табл. 3.10 (графа 6). 3.4.2. Группировка работ по техническому обслуживанию изделий в формы регламента ФС При решении задачи группировки работ по техническому обслуживанию следует иметь в виду следующее: вся совокупность изделий ФС, в зависимости от последствий их отказов при эксплуатации, подразделяется на две группы: - к 1-й группе относятся изделия, отказ которых оказывает непосредственное влияние на безопасность полетов; - к 2-й группе относятся изделия, отказы которых не оказывают заметного влияния на безопасность полетов. В зависимости от этого при группировке работ по ТО изделий в формы регламента используются разные схемы и критерии. Один из подходов к задаче группировки работ по ТО изделий состоит в том, что наилучший вариант структуры регламента выбирается по критерию минимума дополнительных затрат трудоемкости на проведение технического обслуживания ФС. Также может использоваться и другой подход, когда наилучший вариант структуры регламента выбирается по критерию минимума дополнительных затрат стоимости ТО. В конечном счете задача группировки индивидуальных периодичностей ТО изделий (tпр.опт.) в формы регламента заключается в том, чтобы получить наилучший ( с точки зрения дополнительных затрат в отношении трудоемкости и стоимости) вариант структуры регламента ФС (числа форм ТО и периодичности их выполнения). К I группе относятся изделия, tПР.ОПТ которых определяется по критериям Ко II группе относятся изделия, tПР.ОПТ которых определяется по критерию . Схемы группировки работ по ТО изделий в формы регламента для каждой из групп представлены на рис. 3.10 и 3.11 соответственно. Рис. 3.10. Схема группировки работ по ТО изделий в формы регламента ФС (для изделий I группы) На схеме в качестве примера условно представлены значения tПР.ОПТ (t1 , t2 , ... t5 ) для пяти изделий ФС, отказы которых влияют на безопасность полетов, и трудоемкости работ по ТО Ti (T1 , T2 , ... T5 ). Цифрами 1, 2, ..., 5 обозначены номера изделий ФС. Работы по ТО таких изделий связаны с предотвращением появления опасных отказов и должны выполняться с периодичностью, не превышающей tПР.ОПТ (ti £ tПР.ОПТ ) для каждого i-го изделия. Рассмотрим случай группировки операций ТО изделий ФС с оптимальной для каждого из них периодичностью tПР.ОПТ в заданные формы регламента для ЛА (Ф-1, Ф-2, Ф-3), выполняемых с периодичностью tФ1 , tФ2 , tФ3 соответственно. Значения периодичности даны в приложении 4. Из рассмотрения схемы, приведенной на рис 3.10, следует , что при группировке работ в соответствующую j-ю форму регламента потеря по наработке для каждого i-го изделия составит Dtij. Трудоемкость Тi , приходящаяся на 1 час наработки i-го изделия, составит Ti/ti. Убытки из-за увеличения трудоемкости от совмещения работ для i-го изделия составят Ti/ti*Dtij. Для всей группы изделий (группа 1) разовые дополнительные затраты трудоемкости D определяются из выражения : , [чел. ч] (3.16) где i - порядковый номер изделия; nI - количество изделий в I-ой группе; j - порядковый номер формы регламента ТО; k - количество форм регламента; -трудоемкость технического обслуживания i-го изделия; ti- оптимальная периодичность ТО i-го изделия; Dtij –потери по наработке от совмещения t пр.опт. с j-й формой регламента. С учетом того, что за цикл форм ТО, определяемый периодичностью самой трудоемкой формы, менее трудоемкие формы повторяются несколько раз, дополнительные затраты трудоемкости будут намного больше и составят: , [чел. ч] где nj- количество j-й формы регламента, повторяющейся за цикл. Для рассматриваемого примера (рис. 3.10) имеем: На рис. 3.11 представлены периодичности tПР.ОПТ и трудоемкости Ti технического обслуживания 4-х изделий ФС, отказы которых не влияют на безопасность полетов (II группа). Для группировки операций ТО в заданные формы регламента ЛА (Ф-1, Ф-2, Ф-3) с периодичностью tФ1 , tФ2 , tФ3 используется критерий минимальных трудозатрат (min Ti ). Рис. 3.11. Схема группировки работ по ТО изделий в оптимальные формы регламента ФС (для изделий II группы) Чтобы обеспечить выполнение критерия min Δ Ti для каждого i-го изделия необходимо построить зависимость Ti =f(tпр ), сравнить убытки по трудоемкости ТО i-го изделия при условии выполнения операций на одной из двух соседних форм регламента (DTij ) и выбрать DTij min . Зависимости Ti =f(tпр ) для рассматриваемых изделий можно построить с использованием данных, приведенных в табл. 3.11 (графы 2 и 6) или с использованием формул 3.11 - 3.13. Величины DTij вычисляются подстановкой tпр =tфj в расчетные формулы 3.11 - 3.13; tфj - периодичность выполнения j-ой формы регламента ЛА. Для всей группы изделий (группа 2) разовые дополнительные затраты трудоемкости определяются из выражения: (3.17) где DTij min - минимальные убытки по трудоемкости ТО i-го изделия на j-ой форме регламента; i - порядковый номер изделия; nII - количество изделий во II-ой группе; j - порядковый номер формы регламента ТО; k - количество форм регламента. Для рассматриваемого примера (рис. 3.11) имеем: для изделия 1: DT11 min =DT11 ; для изделия 2: DT21 <DT22 ; DT21 min =DT21 ; для изделия 3: DT32 <DT33 ; DT32 min =DT32 ; для изделия 4: DT43 min =DT43 . Здесь так же, как и для изделий 1-й группы, следует учесть повторяемость за цикл форм технического обслуживания Ф-1 и Ф-2. Следовательно, дополнительные затраты трудоемкости для всех изделий 2-й группы составят: Для изделий 2-й группы так же, как и для 1-й группы, выполняются те же варианты расчета, с тем же числом форм ТО и с той же периодичностью их проведения. Из всех вариантов выбирается наилучший ( ). Наилучший вариант регламента с учетом двух групп изделий выбирается по критерию: (3.17) В качестве основы для решения задачи группировки операций ТО изделий ФС в оптимальные формы регламента используются следующие варианты: 1) базовый, при котором для группировки принимается действующая периодичность форм регламента ЛА в соответствии с приложением 4; 2) расчетный, при котором число форм регламента ФС и периодичность выполнения форм выбираются студентом самостоятельно на основе анализа материалов, полученных в п. 3.4.1 и в табл. 3.13. Результаты расчетов для каждого варианта регламента по I и II группам изделий оформляются по форме табл. 3.14. Таблица 3.14 Выбор оптимального регламента ФС Вариант регламента Периодичность форм ТО ФС, ч.нар. DTI чел.-ч. DTII чел.-ч DT чел.-ч tФ1 tФ2 tФ3 Базовый Расчётный В результате оценки дополнительных затрат трудоемкости ТО при реализации базового и расчетного вариантов из них выбирается наилучший: при DTбаз <DTрасч -базовый ; при DTбаз >DTрасч - расчетный. 3.5. ПОСТРОЕНИЕ МОДЕЛИ ПРОЦЕССА ТЕХНИЧЕСКОЙ ЭКСПЛУАТАЦИИ ЛА И РАСЧЕТ ПОКАЗАТЕЛЕЙ ЕГО ЭФФЕКТИВНОСТИ Конечной целью курсовой работы является проектирование эффективного процесса технической эксплуатации (ПТЭ) ЛА в соответствии с заданными условиями эксплуатации (приложение 7). ПТЭ ЛА представляет собой последовательную во времени смену состояний эксплуатации: полет, техническое обслуживание, ремонт, ожидание технического обслуживания, доработки, готовность и др. Для оценки эффективности ПТЭ применяется совокупность показателей, представленных в табл. 3.15. Таблица 3.15 Показатели эффективности ПТЭ ЛА Критерий эффективности ПТЭ Показатели эффективности ПТЭ ЛА обозначение наименование определение единицы измерения 1 2 3 4 5 1.Регулярность вылетов ЛА P100 ТП Коэффициент регулярности вылетов Отношение количества вылетов, выполненных без задержки по техническим причинам, к общему количеству вылетов за рассматриваемый период эксплуатации. % 2.Использование ЛА КИ Коэффициент использования ЛА по назначению. Отношение налёта парка самолётов к календарному фонду времени их эксплуатации за рассматриваемый период эксплуатации. % КИР Коэффициент использования ЛА в рейсах. Отношение налёта парка самолётов и их простоев в состояниях, связанных с обеспечением полётов, к календарному фонду времени эксплуатации за рассматриваемый период. % КВИР Коэффициент возможного использования ЛА в рейсах. Отношение налёта парка самолётов, их простоев в состояниях, связанных с обеспечением полётов, и простоев в исправном состоянии к календарному фонду времени эксплуатации за рассматриваемый период. % 3.Исправность парка ЛА КП Удельные суммарные простои на ТОиР. Отношение суммарных простоев на ТОиР к налёту парка ЛА за рассматриваемый период эксплуатации. ч/ч.нал. КИСПР Коэффициент исправности. Отношение фонда времени ЛА в исправном состоянии, включая полёты, к общему календарному фонду времени за рассматриваемый период. % 4.Экономичность ТОиР КТ Удельная суммарная трудоемкость ТОиР. Отношение суммарной трудоёмкости ТОиР к налёту парка ЛА за рассматриваемый период эксплуатации. чел.-ч/ ч.нал Обеспечение эффективности проектируемого ПТЭ ЛА производится по схеме, представленной на рис. 3.12. Оценка эффективности проектируемого ПТЭ конкретного типа ЛА производится сравнением рассчитанных показателей эффективности с их нормативными значениями. В случае, если расчетные значения показателей эффективности проектируемого ПТЭ превышают нормативные (ПНОРМ £ПРАСЧ ) - цель достигнута, проектируемый ПТЭ действительно эффективен. В противном случае необходимо дополнительно разработать мероприятия, повышающие эффективность проектируемого ПТЭ, скорректировать его характеристики и заново рассчитать показатели. Задача считается выполненной при соблюдении условия ПНОРМ £ПРАСЧ . 3.5.1. Построение модели процесса технической эксплуатации ЛА Для оценки эффективности технической эксплуатации используется полумарковская модель ПТЭ. Состояния ПТЭ и последовательность переходов ЛА из состояния в состояние иллюстрируется графом. На рис. 3.13 представлен примерный граф состояний и переходов ПТЭ ЛА. Перечень возможных состояний и их границы определены Инструкцией по почасовому учету исправности и использования самолетов (табл. 3.16). При построении модели проектируемого ПТЭ ЛА используются: примерный граф (рис. 3.13); перечень возможных состояний ПТЭ ЛА (табл. 3.16); заданные условия эксплуатации парка ЛА (приложение 7), а также данные, полученные в предыдущих разделах курсовой работы. Исходная информация для проектирования ПТЭ ЛА Нормативные Стратегии ТО Заданные хар-ки знач.показа- изделий ФС ПТЭ ЛА телей эффек- тивн. ПТЭ ЛА Заданные ус- Оптимальный Констр.-экспл. ловия эксплу- регламент ТО характеристики атации парка ЛА ФС ЛА Построение модели Нормирование пока- проектируемого ПТЭ зателей ЭТ ЛА Определение характерис- Требования к ЭТ ЛА тик ПТЭ Расчет показателей эф- фективности проектиру- емого ПТЭ ПРАСЧ ПНОРМ ДА ПНОРМ £ПРАСЧ Проект ПТЭ ЛА нет Разработка предложений по повышению эффективности ПТЭ Рис. 3.12. Блок-схема обеспечения эффективности проектируемого ПТЭ ЛА Таблица 3.16 Перечень возможных состояний ПТЭ ЛА       Шифр состояния Наименование состояния Границы состояния начало конец П Использование по назначению (полёт) взлёт посадка Е Подготовка к полёту(Ф-А) начало Ф-А окончание Ф-А Г Неиспользованное время (готовность) готовность взлёт А В резерве назначение в резерв снятие из резерва ОБ Ожидание Ф-Б посадка начало Ф-Б ТБ Обслуживание по Ф-Б начало Ф-Б окончание Ф-Б ОПФ Ожидание периодического ТО посадка начало периодического ТО ТП (Ф1) Периодическое ТО (Ф1) начало Ф1 окончание Ф1 ТП (Ф2) Периодическое ТО (Ф2) начало Ф2 окончание Ф2 ТП (Ф3) Периодическое ТО (Ф3) начало Ф3 окончание Ф3 У Устранение неисправностей окончание ТО дата готовности ОР Ожидание отправки в ремонт начало ожидания отправки в ремонт отправка в ремонт Р Ремонт отправка в ремонт прибытие после ремонта З Отсутствие запчастей окончание ТО дата готовности Дв Ожидание поступления двигателей окончание ТО дата готовности Д Доработки по бюллетеням начало доработок окончание доработок Ж Рекламации промышленности обнаружение неисправности устранение неисправности ЗВ Задержка вылета начало задержки окончание задержки