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.