Надежность ГТД. К компонентам i класса относятся
 Скачать 24.77 Kb.
|
|
По классификации Авиационного Регистра Межгосударственного Авиационного Комитета (МАК) воздушное судно включает в себя компоненты I, II и III класса. К компонентам I класса относятся: - авиационный маршевый двигатель (АМД); -воздушный винт (ВВ); -вспомогательный двигатель (ВД). К компонентам II класса относятся части конструкции планера воздушного судна, работоспособность которых влияет на летную годность (фюзеляж, крыло, секции механизации крыла, шасси, механическая система управления и др.). К компонентам III класса относятся комплектующие изделия (КИ), которыми являются любые готовые изделия (механизмы, агрегаты, приборы, блоки и др.), устанавливаемые на воздушное судно, АМД, ВВ, ВД. Для обеспечения безопасности полетов к воздушному судну и его компонентам предъявляется комплекс требований по обеспечению летной годности. НЛГ авиационных двигателей приведены в АП–33 [2.8.4]. Они содержат требования к проектированию и конструированию узлов и систем двигателя по обеспечению прочности, надежности и безопасности, а также комплекс стендовых и летных испытаний по проверке выполнения требований НЛГ. Работы по установлению соответствия воздушного судна и его компонентов требованиям по обеспечению летной годности и охране окружающей среды называются сертификацией. Компоненты воздушного судна сертифицируются либо в его составе (компоненты III класса), либо на начальном этапе самостоятельно, а затем — в составе воздушного судна (компоненты I и II класса).Сертификации также подвергаются предприятия и организации, разрабатывающие и производящие авиационную технику. Для начала предлагаю вкратце ознакомиться с документом, регламентирующим нормы летной годности двигателей воздушных судов. Эти документом являются АВИАЦИОННЫЕ ПРАВИЛА. ЧАСТЬ 33. АП-33 с поправками 33-1 и 33-2 гармонизированы с соответствующими разделами и приложениями Норм летной годности США FAR-33 с поправками по 33-30 включительно и с требованиями Европейских норм летной годности CS-E с поправками по E-2 включительно. Считаю это положительным моментом, так как на данный момент в нашей стране эксплуатируется довольно много иностранной техники. Настоящая Часть АП-33 предписывает стандартные требования к летной годности для выдачи Сертификатов типа авиационных двигателей и Дополнений к этим Сертификатам. Указанные в АП-33 требования распространяются на газотурбинные и поршневые маршевые двигатели: дозвуковых самолетов и винтокрылых аппаратов транспортной категории; легких самолетов и винтокрылых аппаратов нормальной категории, а также очень легких воздушных судов (ОЛВС) гражданского назначения. Это очень большой и всеобъемлющий документ, содержащий такие главы, как: РАЗДЕЛ B - ПРОЕКТИРОВАНИЕ, КОНСТРУКЦИЯ, ИСПЫТАНИЯ поршневых и газотурбинных двигателей воздушных судов ОБЩИЕ ПОЛОЖЕНИЯ РАЗДЕЛ C - АВИАЦИОННЫЕ ПОРШНЕВЫЕ ДВИГАТЕЛИ. ПРОЕКТИРОВАНИЕ И КОНСТРУКЦИЯ РАЗДЕЛ D - АВИАЦИОННЫЕ ПОРШНЕВЫЕ ДВИГАТЕЛИ.КОМПЛЕКС ИСПЫТАНИЙ РАЗДЕЛ E - АВИАЦИОННЫЕ ГАЗОТУРБИННЫЕ ДВИГАТЕЛИ.ПРОЕКТИРОВАНИЕ И КОНСТРУКЦИЯ РАЗДЕЛ F - АВИАЦИОННЫЕ ГАЗОТУРБИННЫЕ ДВИГАТЕЛИ.КОМПЛЕКС ИСПЫТАНИЙ Приложение A - ДОКУМЕНТАЦИЯ ПО ПОДДЕРЖАНИЮ ЛЕТНОЙ ГОДНОСТИ ДОПОЛНЕНИЕ D33.2 - УСТАНОВЛЕНИЕ И УВЕЛИЧЕНИЕ РЕСУРСОВ АВИАЦИОННЫХ ДВИГАТЕЛЕЙ, ИХ МОДУЛЕЙ И ОСНОВНЫХ ДЕТАЛЕЙ и так далее. Сейчас мы познакомимся с таким параметром поддержания ЛГ, как надежность. Не сомневаюсь, что все из вас помнят из курса по Безопасности Полетов, что такое надежность (Надёжность - является комплексным свойством объекта, в зависимости от его назначения и условий эксплуатации может включать безотказность, долговечность, ремонтопригодность и сохраняемость как для объекта, так и для его частей). Требования к надежности ГТД определяются показателями безотказности (Безотказность - свойство объекта непрерывно сохранять работоспособное состояние в течение некоторого времени или некоторой наработки), основными из которых являются следующие: -показатели, непосредственно влияющие на безопасность работы двигателя, -показатели, характеризующие технико–экономическое совершенство двигателя. Рассмотрим обе группы подробнее. Показатели безотказности, непосредственно влияющие на безопасность работы двигателя Коэффициент частоты нелокализованных отказов на 100000 часов наработки; средняя наработка на нелокализованный отказ (К100000). Численное значение коэффициента частоты нелокализованных отказов определяется по формуле: К100000НЛД=100000NНЛД / tC, Где NНЛД - число нелокализованных отказов (нелокализованных разрушений, нелокализованных пожаров) в рассматриваемый период эксплуатации; tC - суммарная наработка парка двигателей в рассматриваемый период эксплуатации, ч. Величина средней наработки на нелокализованный отказ, ч: ТНЛД = 100000 / К100000НЛД. Требования к величине коэффициента К100000 определяются условиями безопасности полетов и устанавливаются Нормами летной годности (НЛГ). По Авиационным правилам НЛГ (АП–25, АП–33) этот коэффициент не должен превышать 0,03 (ТНЛД >3,3 млн.ч). Коэффициент частоты отказов, приводящих к неустранимому в полете выключению двигателя на 1000 часов наработки (К1000ПВ). Средняя наработка на отказ, приведший к неустранимому в полете выключению двигателя (TПВ). Численное значение коэффициента К1000ПВ определяется по формуле: К1000ПВ = 1000NПВ / tC, где NПВ - количество отказов, приведших к неустранимому в полете выключению двигателя в рассматриваемый период эксплуатации; tC - суммарная наработка двигателей в рассматриваемый период эксплуатации, ч. При этом средняя наработка на отказ, приведший к неустранимому в полете выключению равна: ТПВ = 1000 / К100000ПВ. Требования к уровню коэффициента частоты отказов, приводящих к неустранимому в полете выключению двигателя, задаются из условия обеспечения практической невероятности выключения двух двигателей (полной потери тяги для двухдвигательных самолетов). В настоящее время значение коэффициента К1000ПВ задается на уровне не менее 0,02 независимо от числа двигателей на самолете. Показатели безотказности, характеризующие технико–экономическое совершенство двигателя Коэффициент частоты съемов двигателей с самолета на 1000 часов наработки для отправки в ремонт при эксплуатации по техническому состоянию с управлением ресурсами по второй стратегии (К1000СДР). Численное значение коэффициента определяется по формуле: К1000СДР = 1000NСДР / tC, где NСДР - количество снятых двигателей для отправки в ремонт в рассматриваемый период эксплуатации; tC -суммарная наработка двигателей в рассматриваемый период эксплуатации, ч. Коэффициент К1000СДР близок к показателю К1000SV,применяемому зарубежными фирмами. Средняя наработка на съем двигателей для отправки в ремонт, ТСДР, ч. определяется по формуле: ТСДР = 1000 / К1000СДР Этот показатель характеризует среднюю продолжительность использования двигателя на самолете («на крыле») между отправками в ремонт. Значения определяется технико-экономическим анализом и обеспечением экономической конкурентоспособности двигателя и носят рекомендательный характер. Коэффициент надежности вылетов, КЗВ. КЗВ характеризует уровень обеспечения бесперебойной эксплуатации, предполагающий предотвращение отказов двигателя, которые приводят к задержкам вылетов. Численное значение коэффициента определяется по формуле: КЗВ = (1 – NЗВ / NВЫЛ)100% где NЗВ - количество задержек вылетов из аэропорта на 15 минут и более за рассматриваемый период эксплуатации по причинам, связанным с двигателем; NВЫЛ - количество вылетов за рассматриваемый период эксплуатации. Коэффициент КЗВ задают исходя из обеспечения конкурентоспособности двигателя по данному признаку. Значения на уровне 99,98% считаются конкурентоспособными. Методология обеспечения надежностиНадежность двигателя обеспечивается целым комплексом работ на всех этапах жизненного цикла (ЖЦ) двигателя. Этап проектирования Первым этапом является этап проектирования, на котором определяется конструктивный образ двигателя. Для обеспечения надежности двигателя уже на этом самом первом этапе необходимо выполнить анализ целого комплекса данных, накопленных в ходе эксплуатации. Выполняются следующие работы: -формирование согласованных требований к надежности двигателя и определение требований к надежности покупных комплектующих изделий; -анализ материалов по отказам изделий–прототипов и формирование перечня основных мероприятий по их устранению на разрабатываемом двигателе; -разработка мероприятий по повышению эксплуатационной технологичности, контролепригодности, ремонтопригодности; -проверка надежной работы двигателя путем проведения стендовых испытаний; -проверка надежной работы изделия путем проведения испытаний на летающей лаборатории; -оценка показателей безотказности двигателя по результатам стендовых испытаний для получения заключения о возможности первого вылета самолета; -обеспечение проведения заводских наземных и летных испытаний самолета; - оценка показателей безотказности на этапе завершения Государственных стендовых испытаний двигателя. Этап производства серийного двигателя, его эксплуатации и ремонта На данном этапе выполняются работы по обеспечению, поддержанию заданных уровней надежности: -обеспечение информирования конструкторских подразделений о дефектах изделий; -обеспечение своевременной разработки мероприятий по устранению, предотвращению дефектов двигателя; -обеспечение анализа и оценки показателей безотказности серийных изделий; -проведение авторских надзоров на заводе– изготовителе, ремонтном заводе по качеству изготовления и ремонта двигателя; -проведение авторских надзоров в местах эксплуатации; -проведение периодического анализа дефектов, проявившихся в эксплуатации, выпуск планов по повышению надежности, ресурса, обеспечение контроля их выполнения; -проведение оперативных, периодических оценок показателей безотказности двигателя по результатам серийной эксплуатации. Ресурс авиационных ГТД Под ресурсом двигателя и его основных деталей, разрушение которых может привести к опасным для самолета последствиям, понимается установленная и подтвержденная всеми требуемыми видами исследований и испытаний суммарная наработка, при достижении которой эксплуатация основных деталей или двигателя должна быть прекращена. Ресурс относится к основным показателям качества двигателя, которые характеризуют степень совершенства двигателя и в значительной мере определяют экономическую эффективность его эксплуатации. От правильного назначения ресурса зависит безопасность полетов, поэтому НЛГ устанавливают требования к подтверждению ресурса самолета. Процедура подтверждение ресурсов одна из самых дорогостоящих в процессе производства и сертификации двигателя. В то же время ресурс двигателя значительно влияет на стоимость эксплуатационных расходов. Поэтому по мере изменения технических и экономических условий производства и эксплуатации двигателей постоянно совершенствуются методики управления ресурсом. В настоящее время в практике мирового и отечественного двигателестроения сложились три основных метода (стратегии) управления ресурсами авиационных ГТД. Традиционная методология обоснования ресурсов предполагает установление и подтверждение фиксированного времени и числа полетных циклов (ПЦ) между ремонтами двигателя до окончания его эксплуатации. Двигатель в эксплуатацию передается с невысоким значением подтвержденного начального ресурса, как правило — часового. Затем в течение всего периода эксплуатации по мере проведения ресурсных испытаний представителей парка двигателей по эксплуатационным программам на стендах завода– изготовителя или на основе результатов летных испытаний ресурс периодически увеличивается. Такой метод подтверждения ресурса известен как стратегия 1 управления ресурсом. Стратегия 1 широко использовалась при управлении ресурсом двигателей первых поколений. У этих двигателей межремонтные и полные ресурсы были невелики, а прочность и долговечность деталей практически однозначно определялась параметрами несущей способности и длительной прочности. Цикличность нагружения также была невелика. Выявляемые в эксплуатации дефекты устранялись при относительно частых ремонтах. Основное положение новой методологии управления ресурсом двигателей состоит в том, чтобы эксплуатировать двигатель по техническому состоянию его основных деталей. В современном понимании эксплуатация по техническому состоянию не требует испытаний полноразмерного двигателя для подтверждения возрастающего ресурса. Ресурс увеличивается на основе большего объема проверок технического состояния двигателя и его основных деталей после отработки различных этапов ресурса, а также на основе опыта предыдущей эксплуатации, эксплуатации прототипов, назначенного циклического ресурса основных деталей. Ресурс основных деталей в свою очередь определяется путем опережающих циклических испытаний на стендах поузловой доводки вне двигателя (стратегия 2) или расчетным путем на базе развитого банка данных по механическим свойствам материалов деталей (стратегия 3). Техническая диагностика – это новая область знаний, возникшая в связи с потребностями современной техники. Она охватывает теорию, методы и средства определения технического состояния различных объектов, в том числе и авиационных ГТД. Применение диагностики при их эксплуатации обусловлено невозможностью изготовления абсолютно надежных отдельных деталей и узлов, а также вероятностью некачественной сборки и ремонта двигателей. Вложение средств в техническую диагностику можно считать «платой» за экономию при разработке, тестировании, изготовлении, сборке и испытаниях газотурбинных двигателей. Диагностика решает задачи их безопасной эксплуатации, поэтому экономическая эффективность диагностики может выражаться, прежде всего, в стоимости последствий несостоявшихся аварий и катастроф. Но есть и более тонкая составляющая экономической эффективности применения диагностики – это возможность оптимизации загрузки оборудования, планирование ремонтов и замены модулей, агрегатов, деталей, увеличение ресурса за счет обеспечения эксплуатации ГТД по техническому состоянию с учетом фактического времени работы на наиболее напряженных режимах. Диагностирование представляет собой комплексную процедуру, разделяющуюся в общем случае на три этапа. 1.Контроль технического состояния, заключающийся согласно [12.3.9.4…12.3.9.6] «в проверке соответствия значений параметров требованиям технической документации и определении на этой основе одного из заданных видов технического состояния в данный момент времени» в минимально необходимом объеме и на основании формальных правил. 2.Поиск места и определение причин отказа для постановки диагноза с учетом прошлого (генеза) и настоящего состояний объекта диагностики. 3.Прогнозирование технического состояния за счет экстраполяции оценок состояния объекта при построении тренда (тенденции) и разработки прогноза на будущее. Диагностирование авиационных ГТД выполняется, как правило, при наземном обслуживании. Для этого в эксплуатирующих организациях функционируют лаборатории диагностики, в которых практикуется узкая специализация по видам диагностирования, что обусловлено большим объемом специфических знаний, которыми должен обладать исполнитель в каждом виде диагностирования. Системы диагностики обеспечивают выявление неисправностей на ранней стадии их развития, предоставление обслуживающему персоналу сведений для скорейшего и наименее трудоемкого выявления отказавшего узла или системы, прогнозирование наступления неисправного или неработоспособного состояния ГТД, а также ряд сопутствующих функций, обусловленных информационной емкостью некоторых систем диагностирования (расчет наработок, учет комплектации, контроль действий экипажа и т.д.). Все системы и узлы ГТД в той или иной мере подвергаются диагностированию. Глубина диагностирования в каждом случае различна, и это обусловлено, прежде всего, контролепригодностью системы или узла. Некоторые системы, как, например, САУ, БСКД, обладают функциями самодиагностирования, а иногда и парирования возникающих отказов. Другие системы и узлы ГТД, такие, как компрессор, турбина, система смазки и суфлирования, имеют достаточное количество датчиков и сигнализаторов, позволяющих получать объективную информацию об их состоянии по параметрам. Проточная часть компрессора, КС, турбины в значительной мере может быть осмотрена с помощью эндоскопов, проверена ультразвуковым и вихретоковым методами, возможна оценка ее состояния с помощью методов заряженных частиц. Для системы смазки и суфлирования и деталей двигателя, работающих в масле, применимы различные методы анализа наличия частиц износа в масле. В то же время существуют системы двигателя, исправность которых обеспечивается конструктивно при изготовлении, например, системы газовых уплотнений. Безусловно, их неисправное состояние отразится на остальных системах, и может быть косвенно оценено, но сами они не обладают достаточной собственной контролепригодности. |