Отказы систем и элементов
В процессе эксплуатации летательные аппараты могут находиться в одном из множества несовместных, образующих полную группу технических состояний. При этом единственно допустимым состоянием, в котором может находиться летательный аппарат, является исправное состояние в течение всего времени полета.
Исправное состояние — это такое состояние летательного аппарата, когда все его технические и летно-тактические характеристики соответствуют установленным нормам, остаток технического (межремонтного) ресурса обеспечивает выполнение полета на полную дальность и продолжительность, на котором устранены все неисправности, выполнены положенные работы согласно регламенту технического обслуживания и проведена послеполетная подготовка.
Таким образом, исправное состояние — это такое состояние самолета, когда все характеристики планера и бортовых систем соответствуют техническим условиям не только в момент их контроля, но это соответствие будет продолжаться как минимум на весь запланированный период полета.
Неисправное состояние имеет множество стадий, между которыми зачастую бывает трудно провести четкие грани. В начальной стадии развития неисправности может быть нарушение внешнего вида или нарушение защитно-декоративного покрытия, но при нормальном еще функционировании. всей си — стемы. Эта стадия не поддается математическому описанию, все отклонения от нормы на этой стадии носят характер дефектов.
Следующей стадией развития неисправности является выход за пределы нормы характеристик одногр или нескольких элементов. Система в целом функционирует, но она уже не может выполнять установленное для нее задание в полном объеме. Реакция системы на нормальное воздействие иа этой стадии настолько искажена, что может быть замечена при обычной проверке, предусмотренной единым регламентом. Например, авиационный двигатель вследствие отказа какого — либо элемента топливной автоматики создает тягу меньшую, чем это предусмотрено по техническим условиям. Информация об уменьшении тяги относительно ее расчетного значения поступает в виде внешних признаков ненормальной работы двигателя (помпаж, «зависание» оборотов ротора, перегрев и т, д.). Чаще всего на этой стадии внешние признаки неисправной работы могут быть обнаружены по показаниям бортовых приборов, по необычному для исправного двигателя звуку работы или наблюдением за выхлопом двигателя.
На заключительной стадии развития неисправности происходит уже разрушение элементов и система функционирует с явными признаками отказа элементов. На этой стадии возможен полный отказ в работе системы, например заклинеиие ротора, разрушение подшипников, обрыв лопаток турбины и т. д.
В качестве примера проследим развитие неисправности в топливной системе самолета:
— уменьшение диаметра подводящего трубопровода вследствие деформации (первая стадия);
— кавитационный режим работы топливной системы (вторая стадия);
полное прекращение подачи топлива к двигателю (ірегья стадия).
Как правило, заключительная третья стадия наступает не t пи іу, требуется определенный период плохого функциониро — .ИІІІЯ при небрежном обслуживании для того, чтобы система перешла из первой стадии в третью. Поэтому неисправности выявляют на первой или второй стадиях их развития, когда устранение неисправностей возможно в условиях массовой жснлуатации. В дальнейшем изложении будем анализировать основные неисправности, т. е. неисправности на их второй и отчасти на третьей стадиях развития, когда имеет место отклонение характеристик системы за пределы допуска. Этн падии развития неисправности хорошо поддаются математической обработке. Четкое определение понятия работоспособности (или функционирования согласно расчетным характеристикам) очень важно в исследованиях надежности, поскольку требуется оценить, в какой мере система способна нормально функционировать интересующий нас период эксплуатации, т. е. период полета.
Под работоспособным состоянием обычно в теории надежности понимают такое состояние системы (элемента), в котором она способна выполнять заданные функции с параметрами, установленными требованиями технической документации. ( вязь между работоспособным и неработоспособным состояниями такая же, как между исправным и неисправным состояниями: система (элемент) может находиться только в одном на двух состояний — в работоспособном или неработоспособном.
Переход системы из исправного состояния в неисправное п из работоспособного в неработоспособное определяется появлением неисправностей и отказов. Поэтому иногда бывает проще определить, что такое отказ или неисправность, а тогда понятие исправности и работоспособности будет применено ко всем тем состояниям системы, в которых соответственно отсутствуют неисправности и отказы.
Отказом считается всякая потеря работоспособности технического устройства (полная, частичная, временная) при отклонении его параметров от установленных норм, проявившаяся в полете или на земле в форме полного механического или электрического повреждения, или в форме выхода определяющих параметров за пределы допусков. Признаки отказов обычно оговариваются в технической документации на каждую бортовую систему. Время безотказной работы U или І2 определяется моментом выхода определяющего параметра
иа предельный уровень (рис. 1.4). Допустим, что Ri~Ri(t) и /?з=^?2(0 случайные функции изменения в процессе эксплуатации определяющих параметров Rі и R2. Величины определяющих параметров R[ и R2 по техническим условиям могут изменяться в следующих пределах: расти до /?i+ A Ru a R2 снижаться до R2—A Rz, тогда наличие отказов может быть изображено в виде неравенств 1.1 и 1.2:
Графически отказы изображены на рис. 1.4, где кривые / и 2 реализации случайных функций Ri-Ri(t) и Rz—Rzit) характеризуют изменения определяющих параметров R и R2 в процессе эксплуатации при наработке в часах или в циклах.
В отличие от отказа дефект представляет собой такое повреждение, когда наблюдается отклонение второстепенных параметров системы от технических условий, но определяющие параметры еще ие выходят за пределы допусков. Примером дефектов являются трещины и коррозия механических деталей, частичное разрушение изоляции электропроводки, нарушение контровки и другие явления, зачастую трудно поддающиеся количественному определению, но требующие устранения н поэтому вызывающие задержку в подготовке летательных аппаратов к полету.
Волос широким, чем отказы и дефекты, является понятие неисправности. Неисправности подразделяются на отказы и чсфекты.
Процесс развития неисправностей, появление дефектов и шкалой, графически проиллюстрирован на рис. 1.5, где кривые І, 2 и 3 представляют реализации случайной функции R R(l)y где R — значение определяющего параметра; t— на — p. нютка технического устройства. Реализация 1 характеризует внезапное протекание неисправности, 2 — постепенное, а 3 — наиболее опасный случай, когда постепенное протекание резко изменяется на внезапное. Такой характер протекания за — ірудняет прогнозирование отказов.
Соотношение между числом неисправностей, выявленных при подготовке техники и проявившихся в виде отказов при ее использовании, может характеризовать качество и эффективность технического обслуживания.