7. Прогнозирование технического состояния изделий авиационной техники

Использование метода ТЭП возможно только при условии своевременного обнаружения этого состояния. Эта задача может быть решена методами прогнозирования технического состояния и назначения упреждающих допусков на определяющие параметры объекта эксплуатации.

7.1 Виды допусков на контролируемые параметры

Качество работы любой технической системы определяется конкретными значениями статических и динамических выходных параметров. Они задаются номинальными значениями и шириной поля допуска.

Пусть качество объекта характеризуется функцией Е(х), зависящей от выходного параметра х объекта. Под этой функцией можно, например, понимать эффективность применения объекта – вероятность выполнения объектом поставленных задач в зависимости от отклонения параметра х от его номинального значения хном (рис.7. 1).

Критические значения параметра хн кр и хв кр определяют область функционирования Sф, в которой хн кр ‹ хном ‹ хв кр.

За пределами этой области качество объекта уменьшается настолько, что он не выполняет поставленных задач. Выход параметра за границы допусков хн кр и хв кр означает предельное состояние, когда дальнейшая эксплуатация объекта невозможна ввиду снижения качества функционирования объекта. Поэтому назначается область Sр работоспособных состояний объекта, в которой параметр должен находиться в допустимых пределах хнр ≤ х ≤ хвр. Это неравенство является условием работоспособности объекта, а диапазон приемлемых значений параметра хвр – хнр = Sх называется полем допуска параметра х.

Однако в процессе эксплуатации выход параметра за границы работоспособности недопустим. Поэтому для параметра объекта обычно устанавливается поле упреждающих допусков Sу с границами хну и хву. При этом хнр – хну ≥ 0; хвр – хву ≥ 0; Sу ∩ Sр.

Упреждающие допуски создают запас работоспособности, обеспечивающим при периодическом контроле с профилактическими (восстановительными) работами безотказную работу объекта до очередной проверки, а при непрерывном контроле – до возможности выполнения восстановительных работ. Установление значений упреждающих допусков – одна из задач прогнозирования технического состояния объекта.

В зависимости от числа регламентируемых границ поля допусков параметра различают двусторонние и односторонние поля (рис.7. ). Примерами двусторонних полей допусков могут служить допуски на регулируемые напряжения и частоту тока самолетных генераторов, на сопротивления резисторов, потенциометров, на погрешности приборов и др.

Для односторонних полей допусков регламентируется только одна граница. Такие поля устанавливают, когда значения параметров должны располагаться в одних случаях в зоне хн …∞, а в других в зоне 0…хв. Например, для переходных сопротивлений контактов задают лишь максимально допустимое значение: чем меньше оно в реальном случае, тем лучше. Для сопротивления изоляции электрических проводов задают лишь минимально допустимое значение: чем больше оно в реальном случае, тем лучше. Двусторонние поля допусков могут быть симметричными и несимметричными относительно номинального значения параметра.

На разных этапах (производство, эксплуатация, ремонт) на изделие воздействуют различные факторы, к нему предъявляются различные требования. Поэтому для каждого этапа устанавливают различные допуски на параметры изделия: производственные, эксплуатационные, ремонтные. Производственные допуски назначаются разработчиком и изготовителем изделия; эксплутационные допуски – совместно разработчиком, изготовителем и заказчиком (эксплуатирующей организацией); ремонтные допуски – изготовителем и заказчиком. Как правило, области производственных Sп, эксплуатационных Sэ и ремонтных Sрем допусков характеризуются соотношением Sп ∩ Sэ ∩ Sрем.

Значения параметра х для множества однотипных объектов являются случайными величинами с распределением f(х) (рис.7. ). Заштрихованные участки qн и qв определяют значения вероятностей выхода параметра за пределы нижней и верхней границ поля допусков соответственно. Законы распределения f(х) могут быть различными. В частности, для аэрокосмического оборудования закон распределения погрешностей в большинстве случаев является нормальным.

На заводе – изготовителе изделия, параметры которых выходят за пределы производственных допусков, бракуют и приводят затем в соответствие с требованиями ТУ. Поэтому, а также вследствие более широкого поля эксплуатационных допусков для новых изделий, выпускаемых заводом, участки qн и qв в кривой плотности распределения практически отсутствуют, т.е. вся кривая f(х) располагается в зоне поля допусков с определенным запасом работоспособности. Однако с течением времени эксплуатации (хранения) характеристики изделия изменяются: изменениям могут быть подвержены математическое ожидание mх и дисперсия σх выходного параметра. Зависимость от времени наработки (хранения) этих характеристик mх(t), σх(t) или одной из них – одно из условий возможности прогнозирования технического состояния изделий аэрокосмической техники.