КОНТРОЛЬ НАДЕЖНОСТИ КОМПЛЕКТУЮЩИХ ИЗДЕЛИЙ ВС, ЭКСПЛУАТИРУЮЩИХСЯ ПО МЕТОДУ тэо

Общие принципы информационного обеспечения конкретизированы приме­нительно к контролю надежности комплектующих изделий, эксплуатирующихся по методу ТЭО. Необходимым условием применения этого метода (раздел 5.1) для КИ является требование по безопасности полетов ВС в целом, которое фор­мируется таким образом, чтобы единичный отказ данного КИ не приводил к си­туации более опасной, чем усложнение условий полета (УУП). Достаточным ус­ловием применения этого метода является его экономическая эффективность относительно альтернативных методов эксплуатации ТЭР и ТЭП. На современ­ном уровне развития ГА методом ТЭО могут эксплуатироваться 85-90% но­менклатуры КИ на ВС, т. е. практическая реализация метода ТЭО является наи­более актуальной, а методы контроля надежности КИ в целом не зависят от типа ВС, поэтому единая методология контроля надежности может быть применена в отрасли для большинства типов ВС. Решение этой задачи рассматривается далее в форме практической методики контроля надежности КИ.

Эксплуатация комплектующих изделий КИ ВС по техническому состоянию до безопасного отказа является основным направлением снижения эксплуатаци­онных затрат на замену КИ по отработке ресурсов. Контроль надежности КИ является необходимым условием внедрения эксплуатации КИ по методу ТЭО. Такой контроль может выполняться на основе программы надежности [17], на­значение которой, в частности, состоит в выявлении, регистрации и анализе от­казов и неисправностей КИ.

В программе надежности могут содержаться следующие элементы: органи­зационная структура, система сбора данных, методы анализа данных, порядок установления и пересмотра контрольных уровней эксплуатационных характери­стик, порядок пересмотра программы.

Организационная* структура включает комплекс нормативных, эксплуатаци­онных и методических документов, действующих при эксплуатации КИ по ТЭО. Система сбора данных обеспечивает полноту, достоверность и своевременность поступления данных об отказах КИ. По типу ВС собираются данные о досроч­ном снятии КИ с эксплуатации, подтвержденные отказы, донесения с борта, ре­зультаты выборочного инспектирования, функциональных проверок, осмотров в процессе выполнения работ по ТОиР и др.

Контрольные эксплуатационные уровни выражаются в математических ве­личинах, определяющих допустимые уровни надежности.

Удовлетворительными результатами исследования надежности считаются результаты, соответствующие контрольным уровням или имеющие меньшие значения. Контрольный эксплуатационный уровень каждого типа КИ может быть выражен через число отказов на заданное количество часов эксплуатации ВС или число посадок.

Первоначальный контрольный уровень надежности КИ типа ВС устанавли­вается разработчиком на основе анализа опыта эксплуатации такого же или ана­логичного оборудования на других типах ВС. Ежегодно контрольные уровни корректируются на основе полученных эксплуатационных данных, т. е. кон­трольные уровни каждого типа КИ не являются фиксированными. Если в тече­ние какого-либо периода времени контрольный эксплуатационный уровень на­дежности конкретного типа КИ постоянно ниже текущего уровня или сущест­венно превышается, данный уровень пересматривается и делается более реали­стичным.

Необходимым условием пересмотра контрольных уровней надежности КИ является обеспечение требуемого по условиям летной годности уровня надеж­ности соответствующих функциональных систем и ВС в целом.

В программу надежности должно включаться также описание статистиче­ских методов, используемых при оценке характеристик надежности, анализе тенденции изменения и прогнозирования значений характеристик надежности на заданный интервал эксплуатации ВС, а также описание действия, выбираемо­го на основе информации о тенденции и контрольном уровне надежности. Соот­ветствующие действия могут состоять в:

■ актуриальных или технических исследованиях для определения необходи­мости изменения программы технического обслуживания;

■ фактических изменений программы технического обслуживания, связанных

с изменением периодичности (частоты) контроля состояния и его содержа­ния, режимов (периодичности и/или объема) ТОиР;

■ модификации или ремонте систем или агрегатов ВС и др

При проведении контроля надежности агрегатов и КИ ВС, эксплуатирую­щихся по ТЭО, рекомендуется применение следующей процедуры обработки статистической информации.

На основе сведений об отказах и неисправностях КИ и налете ВС для каждо­го агрегата производится поквартальное сравнение текущего уровня надежности с заданным контрольным уровнем сои.

Такое сравнение имеет целью своевременное выявление неслучайных изме­нений уровня надежности и непрерывное наблюдение за тенденцией изменения уровня надежности.

Практически выявление неслучайных изменений уровня надежности сводит­ся к следующему.

Для каждого типа КИ определяются допустимые для 1-го квартала уровни отказов пд путем решения уравнения [50]

Х«(2л* +2)=2<в/Г4, (6.8)

где Ха (2ил+2) — квантиль уровня а= 0.9 у1 распределения с (2ил +2) сте­пенями свободы;

Г, — суммарная наработка в часах совокупности рассматриваемых однотип­ных КИ в течение /-го квартала.

Допустимый уровень отказов представляет собой верхнюю границу ожидае­мого количества отказов на рассматриваемом интервале, в пределах которой с заданной вероятностью отклонения числа отказов имеют случайный характер.

Текущее число отказов в г’-м квартале и. сравнивается с допустимым ndr

Превышение п i допустимого уровня отказов свидетельствует о статистически

значимом превышении заданного контрольного уровня надежности со„, т. е. о неслучайном снижении надежности рассматриваемого типа КИ.

По результатам контроля превышения допустимого уровня надежности в рассматриваемый период эксплуатации выявляются типы КИ, у которых имело место устойчивое (в течение трех и более кварталов) превышение. Для этих КИ проводится проверка наличия тренда, т. е. тенденции к возрастанию значений параметра потока отказов со, на рассматриваемом интервале эксплуатации, а также определяются и прогнозируются на два квартала значения верхней дове­рительной границы регрессионной модели для со,.

Оценка тенденции изменения надежности КИ производится путем построе­ния линейной регрессионной модели изменения параметров потока отказов вида

М (со,^) = а + Ь* і, (6.9)

где Л/(со(-) — математическое ожидание последовательности значений ш,, опре­деляемых для каждого квартала заданного контрольного периода, предшест­вующего рассматриваемому і-му кварталу.

Поскольку линейный тренд в течение времени может изменять свой наклон, последние значения ю(- содержат более информативные данные о тренде и, сле­довательно, должны рассматриваться с большими весами, чем начальные значе­ния.

Дисперсия о,- может быть представлена в виде

Т. * R

где а — дисперсия не взвешенных наблюдений;

Tj — наработка рассматриваемого типа КИ в 1-м квартале;

R — коэффициент (в пределах 0,6 — 0,8), учитывающий значимость наблюде­ний в зависимости от их номера;

К — число интервалов наблюдений (кварталов), учитываемых на рассматри­ваемый момент времени.

Оценки параметров потока отказов определяются как отношение количе­ства отказов типа КИ и. к его наработке Т, на г-м интервале наблюдения:

(6.11)

1 С0 *С2 — С,2

Оценки параметров регрессионной модели (6.9) определяются с помощью взвешенного метода наименьших квадратов решением системы уравнений

GZ*G3 — Gl*G4 g0*g2-g}

С0 * С4 — С, * G3 G0*G2-Gf

откуда

где

G0 = Yf, *RK-I;Gl=Yi*Ti*RK~I>G2= Yf *Ti*RK~‘>

її і

(6.14)

g3 =Yiai *Ti GA=Yj*v3i*Ti*RK~I; g5=y$*ti*rK~’ ■

її і

Оценка неизвестного параметра с определяется выражением

Л Л 2 Л 2 А А

о = GS — a *G0-b *G2 -2a*b*Gx. (6.15)

Наличие тренда характеристики надежности конкретного типа КИ устанав­ливается на основе оценки наклона линии регрессии (6.9), для чего проверяется статистическая гипотеза Н0: Ь = 0 против альтернативной гипотезы Н0: b > О на уровне значимости а = 0.9.

G0*G2-G,2 Go

Условием принятия гипотезы Нх является удовлетворение неравенства

где tk_2 a — квантиль уровня а = 0,9 ґ-распределения Стьюдента с (к-2) степеня­ми свободы.

Для прогнозирования изменения параметра потока отказов в заданном ин­тервале эксплуатации КИ t>k используется выражение

А А

a>(t)=a+b*t. (6.17)

co(f) = a+ b+<j*tk_-

~G2~2t*G,+t2*G<) Co*G2-G2

Верхняя доверительная граница прогнозируемых значений ш(/) определялась из выражения

Результаты расчетов по выражениям (6.8 — 6.18) представляются в таблицах и в виде графиков, типовая форма которых показана на рис.6.10.

Горизонтальная ось графиков соответствует номерам кварталов эксплуата­ции ВС, начиная с квартала и года отсчета по текущий момент наблюдений.

Программное обеспечение автоматизированного контроля и анализа тенден­ций изменения характеристик надежности КИ ВС ориентировано на использо­вание ПЭВМ и основано на комплексном использовании разработанного мате­матического (алгоритмического и программного) обеспечения в соответствии с описанным и включает в себя:

■ комплексную программу обработки статистических данных «Nad» для оцен­ки тенденций и прогнозирования изменений характеристик надежности КИ ВС типа;

■ систему управления базой данных (СУБД) типа dBase III Plus (dBase IV, V) для ввода и хранения исходной информации об отказах и наработках КИ и ВС, а также хранения результатов оценки тенденций и прогнозирования из­менений характеристик надежности КИ;

— ZWU “ W(D — WT(t) —DW(1) — ST(1) —TT(t)

6 7 8 J 10 11 12 13 14 И 1* П їв 19 20

Рис. 6.10. Результаты контроля надежности пульта управления системы радиооборудования самолета Як-42 за 1993-1997 гг.

На Рис.6.10 использованы следующие обозначения изображаемых функций:

2WU удвоенные значения заданного уровня параметра потока отказов * 1000;

W(t) — текущие значения параметра потока отказов * 1000;

WT(t) — значения регрессионной модели параметра потока отказов * 1000;

DW(t) — значения верхней доверительной границы регрессионной модели параметра потока от­казов * 1000;

ST(t) — значения статистического критерия * 200;

TT(t) — значения квантилей t распределения * 200.

■ системы отображения графической информации (пакет деловой графики MsChart либо графические средства пакета Ms Excel) по изменению характе­ристик надежности КИ ВС относительно заданных контрольных уровней на­дежности.

При сохранении графических файлов результатов контроля надежности по всему перечню КИ ВС целесообразно их располагать в отдельной директории.

При проведении инженерного анализа результатов контроля надежности КИ ВС, эксплуатирующихся по техническому состоянию, на основе построенных графиков типа, представленных на рис. 6.10, рекомендуется в выводах акценти­ровать внимание на следующих аспектах:

1. Подтверждает ли проведенный анализ уровней надежности КИ летную год­ность ВС, установленную сертификатом типа.

2. Как изменился для большинства типов КИ уровень надежности в заданный период эксплуатации парка ВС и подтверждается ли, учитывая соответст­вующие экономические преимущества, целесообразность применяемого ме­тода технической эксплуатации этих КИ.

3. Для КИ, у которых имело место многократное превышение текущим коли­чеством отказов допустимого уровня, следует на основе инженерного анали­за причин отказов и условий эксплуатации агрегатов выработать требования к промышленности по повышению их надежности.

4. Для КИ, у которых наряду с превышением допустимого уровня отказов ус­тановлена тенденция к снижению надежности, необходимо на основе инже­нерного анализа причин отказов, условий эксплуатации и экономических по­следствий отказов выработать перечень дополнительных профилактических работ по техническому обслуживанию КИ и мероприятий, обеспечивающих поддержание требуемого уровня надежности.

5. Для КИ, у которых установлен сильный тренд с превышением или достиже­нием параметром потока отказов удвоенного значения заданного уровня, можно предположить наличие интенсивных процессов износа, старения или разрегулировок. В связи с этим необходимо для данных типов КИ разрабо­тать требования к промышленности по повышению надежности и скоррек­тировать режимы ТО вплоть до перевода на эксплуатацию с заменой по ре — сурсу (ТЭР). В противном случае для этих КИ следует ожидать существен­ного увеличения эксплуатационных затрат.

6. В случае наблюдения для отдельных типов КИ явно заниженных или явно завышенных контрольных уровней надежности необходимо выработать предложения по их изменению исходя из условий сохранения при этом лет­ной годности ВС, установленной сертификатом типа.

Изложенная методология контроля надежности КИ реализуется с 1996 г. на самолетах Як-42.

Пример. Контроль надежности КИ, эксплуатирующихся по ТЭО, производится на самоле­тах Як-42 с 1996 г. Перечень агрегатов, эксплуатирующихся по методу ТЭО, определяется бюлле­тенем, а контрольные уровни установлены по согласованию ОКБ и ГосНИИ ГА и утверждены ФС ВТ РФ. Форма представления данных об отказах КИ и результаты расчетов по указанной методи­ке приводятся.

В результате проводимой работы по контролю надежности КИ первоначальный перечень КИ, эксплуатирующихся по ТЭО, расширен с 200 до 560 наименований. Затраты на контроль экземп­ляра КИ составляют для эксплуатанта 0,3-0,5 доллара США (за рубежом 5 долларов США) и оку­паются в первый же год эксплуатации КИ по ТЭО. Формы таблиц и графиков расчета контроль­ных уровней надежности, а также форма установления контрольных уровней государственным органом управления гражданской авиации приводятся далее (табл. 6.6-6.10, рис. 6.11).

Приложение к Решению №

ПЕРЕЧЕНЬ

комплектующих изделий самолета Як-42, эксплуатируемых по техническому состоянию методом ТЭО (Бюллетень №731-БЭ) Шифр системы Наименование системы, агрегата Тип или индекс агрегата Кол- во Контрольный уровень надежности И»1(ун*10^ 021.00.00 СИСТЕМА КОНДИЦИОНИРОВАНИЯ Фильтр 11ВФ12 3 0.072 Фильтр 11ВФ12-1 4 0.124 Регулятор давления 1227Б 1 0.031 Дроссельная заслонка 1293ДТ 3 0.407 Регулятор абсолютного давления 1314В 3 0.0103 Клапан обратный 1327 7 0.0052 Регулятор подачи воздуха 1408Т 6 0.138 Регулирующая заслонка 1919Т 2 0.094 Регулятор давления 2077АТ 1 0.188 Электроклапан переключения 2259Т 6 0.0052 Радиатор воздухо-воздушный 2385 6 0.0157 Обратный клапан 2509Т 6 0.0052 Клапан обратный 3165 4(6) 0.0078 Блок заслонок 3173 2 0.006 Дроссельная заслонка 3182А 2 0.01 Заслонка 3184 3 0.192 Клапан обратный 3204 3 0.016 Запорный кран 3213 2 0.0062 Электроклапан переключения 4073Т 6 0.016 Термореле 4463БТ-67 2 0.001 Термореле 4463ВТ-15 3 0.072 Термореле 4463ВТ-8 1 0.217 Обратный клапан 4604Т 1 0.019 Обратный клапан 4732 2 0.031 Турбохолодильник 5063АТ(5063Т) 3 0.0103 Командный прибор 5378Т 3 0.435

Рекомендяиии

по предоставлению авиапредприятиями сведений об отказах агрегатов и налетах самолетов Як-42

Отказы агрегатов и комплектующих изделий самолетов Як-42, эксплуатирующихся по техническому состоянию

в авиапредприятии

Таблица 6.7 Е *е Код сис­ темы Шифр агрегата Коли­ чество на само­ лете Кварталы 1999 г. Кварталы 2000 г. Кварталы 2001 г. Кварталы 2002 г. Кварталы 2003 г. Кварталы 2004 г. 1 2 3 4 1 2 3 4 1 2 3 4 1 2 3 4 1 2 3 4 1 2 3 4 1 по УВ-5М-1 2 5 2 4 6 3 4 4 2 3 1 4 2 5 7 4 5 9 3 7 2 5 8 2 7

Таблица 6.8 Суммарные поквартальные налеты самолетов Як-42 , эксплуатирующихся в авиапредприятии Кварталы 1999 г. Кварталы 2000 г. Кварталы 2001 г. Кварталы 2002 г. Кварталы 2003 г. Кварталы 2004 г. 1 2 3 4 1 2 3 4 1 2 3 4 1 2 3 4 1 2 3 4 1 2 3 4 9350 11 188 18 276 8100 15 026 18 650 13 308 9960 18 370 20 135 12 107 11300 12050 21 440 13 356 14065 9995 12 540 17255 9880 8632 19 875 10056 13 962

При заполнении таблицы 6.7 сведения о шифре агрегата и коде соответствующей системы самолета берутся из РЭ42. В графу «Количество на самолете» заносится суммарное количество однотипных агрегатов, установленных во всех системах самолета. В остальные графы заносятся сведения о количестве отказов однотипных агрегатов, зафиксированные в карточках учета отказов и неисправностей, картах-нарядах и другой документации эксплуатанта в каждом из кварталов рассматриваемого периода эксплуатации 1999-2004 гг. на всех самолетах Як-42 данного авиапредпрнятия.

В таблицу 6.8 заносятся сведения из формуляров самолетов (ПДО) о суммарном налете всех самолетов Як-42 данного авиапредприятия (соб­ственных и арендованных) в каждом из кварталов рассматриваемого периода эксплуатации 1999-2004 гг.

Превышение допустимого уровня отказов агрегатов самолета Як-42 Код сист. Агрегат Количество агрегатов Квартальные превышения Число отказов Допуск Налет 22 ПНП-72-14 2 4 3 1 13 246 5 5 1 13 346 6 2 1 14 090 7 7 1 17 228 8 7 1 8123 9 2 1 7237 11 2 1 11 775 13 5 1 10 954 14 3 1 10 650 15 5 1 11 568 17 2 1 6401 18 2 1 7852 19 3 1 16 191 20 3 1 11 540 21 4 1 11 326 22 2 1 13 296 23 6 1 15 906 24 4 1 9199 25 9 1 10 043 26 4 1 7416

Результаты анализа тенденции изменения уровня надежности агрегата самолета Як-42

ПНП-72-14

Год	Квар­ тал	До- пуск	Нара­ ботка	Параметры потока от­казов	Регрессион­ная модель	Верхняя довери­тельная граница	Статист. критерия	Г-крите- рий
Установившийся уровень параметра потока отказов = 9.00Е-05
1993	3	1	18 086	2.765Е-05	2.460Е-05	7.927Е-05	1.948	6.3135
1993	4	* 1	13 246	1.132Е-04	9.310Е-05	1.623Е-04	2.754	2.9200
1994	5	* 1	13 346	1.873Е-04	1.706Е-04	‘0.222Е-03	*5.166	2.3533
1994	6	* 1	14 090	7.097Е-05	1.264Е-04	•0.213Е-03	1.512	2.1319
1994	7	* 1	17 228	2.032Е-04	* 0.184Е-03	♦0.247Е-03	* 2.985	2.0151
1994	8	* 1	8123	4.309Е-04	* 0.299Е-03	♦0.399Е-03	* 3.415	1.9431
1995	9	* 1	7237	1.382Е-04	* 0.266Е-03	♦0.381Е-03	* 2.212	1.8945
1995	10	1	8964	5.578Е-05	* 0.184Е-03	•0.306Е-03	0.833	1.8595
1995	11	* 1	И 775	8.493Е-05	1.375Е-04	♦0.237Е-03	0.242	1.8330
1995	12	1	7026	О. ОООЕ+ОО	9.076Е-05	♦0.187Е-03	-0.449	1.8124
1996	13	* 1	10 954	2.282Е-04	1.547Е-04	♦0.240Е-03	0.552	1.7958
1996	14	* 1	10 650	1.408Е-04	1.515Е-04	♦0.222Е-03	0.529	1.7822
1996	15	* 1	11 568	2.161Е-04	* 0.182Е-03	* 0.242Е-03	1.186	1.7708
1996	16	1	8206	0.000Е-00	1.258Е-04	* 0.194Е-03	-0.109	1.7612
1997	17	* 1	6401	1.562Е-04	1.343Е-04	* 0.197Е-03	0.068	1.7529
1997	18	* 1	7852	1.274Е-04	1.320Е-04	* 0.186Е-03	0.016	1.7458
1997	19	* 1	16 191	9.264Е-05	1.104Е-04	1.510Е-04	-0.591	1.7395
1997	20	* 1	И 540	1.300Е-04	1.164Е-04	1.515Е-04	-0.405	1.7340
1998	21	* 1	11 326	1.766Е-04	1.380Е-04	1.706Е-04	0.373	1.7290
1998	22	* 1	13 296	7.521Е-05	1.129Е-04	І.429Е-04	-0.588	1.7246
1998	23	* 1	15 906	1.886Е-04	1.451Е-04	1.737Е-04	0.707	1.7206
1998	24	* 1	9199	2.174Е-04	1.675Е-04	* 0.196Е-03	1.522	1.7171
1999	25	* 1	10 043	4.481Е-04	* 0.264Е-03	* 0.318Е-03	* 2.873	1.7140
1999	26	* 1	7416	2.697Е-04	* 0.277Е-03	. * 0.327Е-03	*3.136	1.7110

Изменение характеристики надежности изделия ПНП-72-14(22)

самолета Як-42

, 2 3 4 5 6 7 в 9 10 11 12 11 14 1S 16 17 16 19 20 21 22 23 24 25 26 Календарное время эксплуатации с 3 кв. 1993 г. по 2 кв. 1999 г. Рис. 6.11. Результаты расчетов уровня надежности агрегата ПНП-72-14 самолета Як-42