СТРАТЕГИИ ВОССТАНОВЛЕНИЯ ТЕХНИЧЕСКОГО СОСТОЯНИЯ ИЗДЕЛИЙ АВИАЦИОННОЙ ТЕХНИКИ

Стратегия восстановления технического состояния изделия АТ определена в разделе 1.2, как «…совокупность организационных правил выполнения работ по поддержанию и (или) восстановлению надежности изделия».

Каждое изделие АТ состоит из элементов (узлов, деталей) групп EwG (разд. 2.2) и в этом смысле изделие АТ является системой, состояние которой описы­вается последовательно-параллельной моделью надежности. В процессе экс­плуатации в изделиях АТ возможно появление различных по физической сущ­ности /-Х нарушений в т,- моменты времени, т. е. процесс накопления наруше-

ний в изделии характеризуется вектором 7} (т, …тк). При заданном 7} [38]

надежность изделия в эксплуатации при наработке t характеризуется условной плотностью вероятности момента отказа (р (t, 7} ), представляющей плотность вероятности момента отказа системы при условии, что нарушение первого вида произошло в момент Т второго в момент Т2 И Т. Д. Если f(Tj) — плотность веро­ятности вектора 7} , то безусловная плотность вероятности момента отказа сис­темы по теореме о полной вероятности определяется выражением

q(t)=ff(Tj)<f>(t, Tj)dV, (5.19)

У

где V — пространство векторов 7} при 0< т < °о;

dV- элемент пространства dV= dx, dx2,… dx„, а интенсивность отказов изделия при наличии в нем многих развивающихся на­рушений в j-x условиях эксплуатации будет возрастающим параметром

J/(7’у ) <Р {t, Tj ) dV

X(t)=K————————— , (5.20)

jfiTjWtj^dv

V

со

где Ф (t, Tj ) = J ф (U, Т) dU — условная функция надежности.

/

Следовательно, надежность изделия рассматривается как ВФИ или ВСФИ распределения. В любой системе ТОиР АТ относительно работ по поддержанию и восстановлению надежности реализуется процесс восстановления, характери­зующийся двумя состояниями изделия: «исправно — неисправно», поэтому на основе простой модели надежности каждое нарушение, описываемое вектором 7}, рассматривается как неисправность, если это нарушение препятствует даль­нейшей эксплуатации изделия, в противном случае данное нарушение исключа­ется из модели.

Другой особенностью эксплуатации изделий АТ является выполнение работ по поддержанию и восстановлению надежности только в перерывах между по­летами, когда изделия не используются по назначению, поэтому моменты отка­зов и моменты восстановления в общем случае не совпадают. С учетом изло­женного и в соответствии с данным определением возможна реализация сле­дующих стратегий восстановления изделий АТ:

С і (или С2) — плановые работы по поддержанию и (или) восстановлению на­

дежности изделия проводятся в заданных объемах, через уста­новленные интервалы наработки (или календарные интервалы времени), а при отказе изделия производится неплановое вос­становление;

Сэ — плановые работы по поддержанию и (или) восстановлению на­

дежности изделия не выполняются, а при отказе изделия выпол­няется неплановое восстановление;

С4 (или С5) — плановые работы по поддержанию и (или) восстановлению на­

дежности изделия проводятся по результатам контроля техни­ческого состояния через установленные интервалы наработки (или календарные интервалы времени).

Из указанных стратегий восстановления необходимо выбрать наиболее эф­фективную по показателю качества эксплуатации. Такими показателями для из­делий АТ являются удельная трудоемкость работ или коэффициент готовности, через которые, при необходимости, можно выйти на другие показатели (стои­мость, оперативная готовность и др.). Содержание работ по поддержанию и вос­становлению надежности изделия определяется перечнем возможных отказов и неисправностей и вероятностями их появления в эксплуатации в типовых усло­виях и не зависит от вида стратегии восстановления, которая обычно реализует­ся при следующих ограничениях:

■ структура и периодичность ТОиР задана директивно и сохраняется без из­менений на весь срок эксплуатации до списания;

■ нормативные значения и виды предельных состояний изделий определены;

■ условия поддержания и восстановления надежности известны;

■ совокупность работ однородна по трудоемкости, причем трудоемкость вида работы пропорциональна потребной периодичности ее выполнения.

Данные ограничения соответствуют реальным условиям эксплуатации со­временных типов ВС. Тогда выбор эффективной стратегии целесообразно про­водить для каждого і-го изделия по следующей исходной информации:

F(t), F (t) — функция распределения отказов при проведении плановых

работ по поддержанию надежности и их отсутствии соот­ветственно;

і *

t ( — средняя оперативная продолжительность плановой восста-

т к ■“ новительной работы;

— средняя оперативная продолжительность неплановой вос­становительной работы;

— средняя оперативная продолжительность работ по контро­лю состояния;

— средняя оперативная трудоемкость плановой работы по поддержанию и восстановлению надежности;

— средняя оперативная трудоемкость неплановой работы по поддержанию и восстановлению надежности;

1 т

Т __Г* т ~ сРеДняя оперативная трудоемкость работ по контролю со-

к> m.. k‘J стояния.

■Н

Средняя трудоемкость работ по восстановлению летной годности ВС при отказе і — го изделия

Таі ~Таі + ^ТП ‘ lai >

где Ятп — средняя удельная трудоемкость ТО при простое ВС.

Принимая, что потребная периодичность плановых работ при всех стратеги­ях одинакова и равна математическому ожиданию времени безотказной работы ( її) или (Т*), а среднее число восстановлений на интервале (0, tt ) равно

P,(f,) =1-F, (tt); РД-) = і-f; (r~*).

Эффективность каждой стратегии по удельной трудоемкости работ для і —го изделия можно определить из выражений:

К (r Tai Fi(tj) + Tm Pi(h)

П 1 Г^+^-ЯД) ;

к (с ) — fc»’ hlAb.

Гг^+^+^іЙ) ;

^(Сэ)=Ч7|(<1}:

li +tai

(c, U-b-tfe~Fi k )f5. Д кi.

где ЛД — коэффициент использования.

Эффективность каждой стратегии по коэффициенту готовности для і — го из­делия определится из выражений:

UK

Ui +U’K +tai Hj(u)

t, +hi

t;

U +tki +tni ‘F'[u )+tai Hi [u )

Сравнение показателей позволяет выбрать наиболее эффективную страте­гию, однако следует учитывать, что применение стратегии С3 уменьшает пока­затели долговечности изделий, приблизительно в соотношении t‘ / /,- , а план проверок при стратегиях С4 и С5 составляется из условия обеспечения требуе­мого уровня достоверности выявления каждого вида предотказного состояния изделия.

В рамках любой стратегии может быть реализован любой метод эксплуата­ции, причем применение метода эксплуатации определяется нормативами безо­пасности и регулярности, а стратегии восстановления — показателями эффектив­ности технической эксплуатации.

Однако применение каждой стратегии восстановления определяет особенно­сти группирования работ по поддержанию и восстановлению надежности в формы обслуживания и ремонта, структура которых задается для ВС в целом (раздел 4).

Возможные варианты сочетания стратегий восстановления на техническом обслуживании и при ремонте изделия приведены в табл. 5.2.

Структура видов и форм ТОиР задается директивно по ВС в целом таким образом, что формы ТО выполняются с периодичностью т (летных часов) в цикле tp, кратном т и равном межремонтному ресурсу ВС, а цикл ремонтных форм равен назначенному (полному) ресурсу t„ для ВС. При отсутствии межре­монтного ресурса ВС цикл форм ТО равен tH для ВС.

Варианты сочетания стратегий восстановления изделий Варианты і II III IY Y YI YII YIII IX Страте­гия вос­станов­ления при ТО С,(С2) Q Q(Q) С,(С2) С,(С2) Сз Сз С4(С5) С4(С5) Страте­гия вос­станов­ления при ре­монте С,(С2) Сз С4(С5) С4(С5) С,(С2) С4(С5) С,(С2) Сз

Если для / — го типа изделий определена потребность в к видов плановых работ Bnij по поддержанию и восстановлению надежности до отработки назна­ченного ресурса tni этого изделия, причем периодичности Ту выполнения работ В„у образуют вариационный ряд в порядке возрастания (Tf^.+,j > Ту) и работе с

большей периодичностью соответствует большая трудоемкость ее выполнения (Гш.0+1) > Tnij), тогда структура формирования объемов плановых форм ТОиР из

работ [Впу} на основе последовательной модели надежности изделия в эксплуа­тации может определяться следующим образом:

а) для случайного процесса, формализованного дискретным стационарным потоком восстановления, оперативная трудоемкость Тр -й плановой фор­мы, выполняемой при наработке ВС х-ц для /-го изделия, будет составлять

ГЫ’ ПРИ Ы<Ы; т»-тя’ (5-25)

j

где суммирование ведется по всем работам Bn-j соответствующим членам ва­риационного ряда, для которых выполняется условие

Ту < тм, а р — номер интервала х от начала цикла ТО.

При наработке ВС / = tp выполняется ремонтная форма, которая для / — го изделия ВС определяется только объемом работ Т (tp) и организационно может не выделяться. Согласно (5.25) каждая последующая форма включает все рабо­ты предыдущих форм, а при наработке (/ш — х) < х • n < /н — i-e изделие снимает­ся с эксплуатации;

б) для случайного процесса, формализованного дискретным нестационарным потоком восстановления

ТМ ==Z7’«#t-‘P^f = т + (5-26)

где Ру — функция надежности изделия по j-му виду неисправности, предупре­ждаемой плановой работой Вт/,

Ry — корреляционная функция от Ру .

Суммирование проводится аналогично (5.25), а вероятность выполнения ка­ждой работы В „у определяется значениями Ру и Ry учитывая, что каждое пре­дыдущее выполнение работы В „у восстановило Ру до исходного значения. Со­гласно (5.26) объем каждой формы различен и формируется на основе вероятно­стей появления потребности в каждой В, — й работе по поддержанию и восста­новлению надежности изделия в эксплуатации;

в) для случайного процесса, формализованного в виде двух составляющих потоков типа а) и б)

Ті{хц) = 7’і (т)+ХЛТ’к + XТпу ’ (5.27)

с j

где Т(т) — оперативная трудоемкость работ первой формы в цикле;

АТС — дополнительные работы предшествующей с-й формы, номеру с которой кратно р, т. е.:

{

А Тс при с • п = р; п=2,Ъ… (р — 2)

О при с-я^р

а суммирование по j ведется для всех работ Т„у, соответствующих членам ва­риационного ряда из интервала т(цч) < т, у < ■ Согласно ( 5.27 ) объем р-й

формы состоит из работ первой формы, дополнительных работ предшествую­щих форм, номерам которых кратна данная форма р, и дополнительных работ, потребность выполнения которых появилась в интервале наработки ВС

Ь(цч)’тц]-

Указанные принципы рассмотрены ранее в разделе 4.1 применительно к пе­речням работ { В „у} и { Вку} по функциональным системам и ВС в целом при выборе структуры периодических форм регламента ТО для ВС.

На основе изложенных принципов формирования объемов плановых работ по восстановлению технического состояния изделия, используя результаты вы­бора эффективной стратегии в соответствии с (5.23, 5.24), рассмотрим условия реализации сочетаний стратегий восстановления изделия при формировании режимов ТОиР этого изделия (табл. 5.2).

Вариант I может быть реализован в структурах плановых форм типа (5.25) и (5.26). Применяя (5.25), оперативную трудоемкость p-й формы можно опреде­лить реккурентно

ТЦІ ej т ці

Г(*>=г{т0*-1^+хя(с,)-т J /,(4*-аЁ |/„(ф

т(ц —V—1 тТп—lj

где Кті(сі) — удельная трудоемкость ТОиР і-го изделия при стратегии С, со­гласно (5.23);

Taiv — трудоемкость v-й неплановой работы;

^ _ 6, — коэффициент несовпадения моментов появления не-

“ YTb~ исправностей с формой ТоиР;

Ь и Ьг — количество неисправностей, устраняемых непланово и на плановых формах ТОиР соответственно; е — количество видов неисправностей t-го изделия;

fi(t); fiv{t) ~ плотности распределения неисправностей по ї-му изделию и v — му виду его неисправности соответственно.

В структуре (5.27) оперативная трудоемкость р. — й формы определится из выражения

aiv

О

Суммирование ведется по всем интервалам т наработки изделия, номера которых кратно р.

В структурах (5.25) и (5.26) нет разделения на регламентные и ремонтные формы, и процесс восстановления технического состояния изделия рассматри­вается как непрерывный однородный поток восстановления. Разделение форм на регламентные и ремонтные может быть определено только организационными и производственно-техническими условиями выполнения работ по поддержанию и восстановлению надежности изделий как составной части ВС.

Вариант II соответствует полному отсутствию планового восстановления і-го изделия, и на плановых формах ТОиР ВС в целом по этим t-ым изделиям вы­полняются только внеплановые работы в объеме

=Т {т(р + 1)}( =0-С,)*п (С3) т. (5.30)

Вариант III может быть реализован в структуре (5.26), которая принимает

вид

T>f ( ei Xlc

г(т„) =кті(Са)J/,W*-*{vVo}~6iX J/ivWrt

о V=1 t(n-l)i

Вариант IV не может быть реализован, т. к. в этом случае пропускается пла­новое восстановление изделия при наработке tp и изделие будет эксплуатиро­ваться в интервале (<р — х, tp + т) без восстановления, что противоречит прин­ципам формирования объемов форм (5.25) и (5.27), обеспечивающим требуемую безотказность и долговечность изделий в эксплуатации.

Вариант V лишен практического смысла, т. к. реализация структуры (5.26) и соответствующей ей (5.31) при ремонте предполагает полное удовлетворение потребности изделия в восстановлении через интервалы (0, tp) при условии, что ранее такие работы не выполнялись, однако принятая структура С, для ТО тре­бует выполнения работ, накопившихся только за интервал (tp — т; tp), и потреб­ности в работах, соответствующих вариационному ряду в интервале (0; tp — т), уже нет.

Вариант VI соответствует I, выполняемому через интервалы tp, а VII анало­гичен III, также выполняемому через интервалы tp.

Вариант VIII не имеет практического смысла по аналогии с вариантом V, а IX не может быть реализован по аналогии с IV.

Таким образом, в практике технической эксплуатации ВС могут быть реали­зованы для изделий АТ только стратегии С (или Сг) и С4 (или С5), единые для форм технического обслуживания и ремонта на протяжении срока эксплуатации до списания изделий. Реализация стратегий Су означает отсутствие потребности данного изделия в плановых работах по поддержанию и восстановлению надеж­ности или их неэффективность и незначимость относительно требований летной годности к функциям этого изделия в процессе эксплуатации ВС. Объемы форм ТОиР по функциональным системам и ВС в целом реализуются в структурах (5.25) или (5.27) суммированием по изделиям в соответствии с их стратегиями ТОиР. Рассматривая ФС в целом как объект ТОиР, задачу выбора ее стратегии восстановления и формирования режимов ТОиР можно решить по аналогии с изделием, но в этом случае выбор стратегий восстановления для изделий ФС не имеет смысла, а режимы ТоиР, полученные для системы в целом, будут больше­го объема, чем суммированием по эффективным стратегиям восстановления для каждого изделия этой ФС. Некоторые расчетные выражения для оценки функ­ций восстановления при наиболее распространенных для изделий АТ функциях распределения приводятся в приложениях.