1.4 Стратегия технического обслуживания и ремонта изделий и функциональных систем по состоянию с контролем параметров.

Стратегия ТО и Р по состоянию с контролем параметров представляет собой совокупность принципов и правил по определению режимов и регламента диагностирования изделий и принятию решений о необходимости их обслуживания, замены или ремонта на основе информации о фактическом техническом состоянии.

Данная стратегия имеет следующие особенности:

• изделия и ФС ЛА эксплуатируются (используются) до предотказного состояния;

• для выявления предотказного состояния изделий используется принцип назначения упреждающих допусков на диагностические параметры;

• межремонтных ресурсов для изделий не устанавливается;

• при эксплуатации осуществляется оперативный контроль технического состояния по некоторой совокупности параметров.

Необходимые условия для применения стратегии ТО и Р по состоянию с контролем параметров вытекают из требований обеспечения безопасности полетов, регулярности полетов и экономичности эксплуатации.

Безопасность полетов достигается за счет:

• обеспечения заданного уровня безотказности изделий и ФС;

• возможности оценки и прогнозирования уровня работоспособности при эксплуатации;

• возможности обнаружения повреждений на ранних стадиях развития;

• индикации предотказовых состояний изделий.

Регулярность полетов достигается за счет:

• обеспечения заданных уровней эксплуатационной технологичности изделий (контролепригодности, доступности, легкосъемности, взаимозаменяемости);

• возможности быстрого обнаружения возникших повреждений и отказов и их устранения;

Экономичность достигается за счет:

• выбора оптимальных режимов ТО и Р изделий и ФС (минимум удельной стоимости С_УД., максимум коэффициента использования К_И);

• предоставления возможности более полной выработки изделиями заложенных в их конструкции индивидуальных ресурсов.

Область применения стратегии обслуживания и ремонта с контролем параметров целесообразно ограничивать системами и изделиями, которые по соображениям безопасности полетов не могут быть допущены к эксплуатации до отказа, а по экономическим соображениям – к эксплуатации до выработки установленного межремонтного ресурса. Прежде всего это дорогостоящие системы и изделия с высокой функциональной значимостью, имеющие недостаточную степень резервирования и вместе с тем обладающие высоким уровнем эксплуатационной технологичности и контролепригодности.

Контроль технического состояния изделий и ФС осуществляется посредством технического диагностирования. При этом под техническим диагностированием понимается процесс определения и прогнозирования технического состояния объекта диагностирования с определенной точностью. Результатом диагностирования является заключение о техническом состоянии объекта с указанием при необходимости места, вида и причины повреждения.

Техническое состояние – совокупность подверженных изменению в процессе производства и эксплуатации свойств объекта, характеризуемая в определенный момент времени признаками, установленными технической документацией на этот объект. Признаками технического состояния могут быть качественные и (или) количественные характеристики его свойств. Фактические значения этих характеристик и определяют техническое состояние объекта.

Режим диагностирования представляет собой совокупность, определяющую состав диагностических параметров, периодичность их проверки и упреждающие допуски на параметры. При этом под упреждающим допуском понимают совокупность значений параметров, заключенных между предельным ^хх и предотказными ^х уровнями параметра. Назначение упреждающих допусков на диагностические параметры является важнейшим условием для своевременного выявления предотказового состояния изделий и ФС.

Выход параметра за предотказный уровень ^х означает повреждение. Выход же параметра за предельный уровень ^хх означает отказ (рис 1.6). Достижение предотказного уровня служит сигналом для планирования мероприятий по постановке изделия на особый контроль или замене изделия.

Рис. 1.6. Схема изменения диагностического параметра и области исправного, работоспособного и неработоспособного состояния изделия.

Обозначения: I – область исправного и работоспособного состояния; II – область неисправного, но работоспособного состояния; III – область неисправного и неработоспособного состояния;  – упреждающий допуск на параметр; V_i – скорость изменения параметра в i-й отрезок времени; t₁ – момент наступления повреждения; t₂ – момент наступления отказа;  – периодичность проверок; _Н – распределение начальных значений параметра.

Диагностический параметр должен удовлетворять следующим требованиям:

• однозначности (каждому значению структурного параметра должно соответствовать только одно значение диагностического параметра);

• максимальной чувствительности диагностического параметра к изменению структурного параметра;

• доступности и удобству измерения параметра.

Реализация стратегий ТО и Р по состоянию с контролем параметров требует установления количественных связей между значениями упреждающих допусков  = ^хх – ^х на каждый из контролируемых параметров изделия и периодичностью их проверок . Очевидно, что при заданном случайном процессе (t), предельном уровне ^хх и допустимой вероятности отказа каждому фиксированному значению упреждающего допуска  соответствует конкретное значение периодичности проверок . При этом чем больше данные значения, тем меньше затраты на проверки (реже проверки) и больше затраты на замену и ремонт (чаще замены), и наоборот. Оптимальный вариант выбирается из условия обеспечения минимальных суммарных удельных затрат на проверку, замену и ремонт изделия. Для каждого из изделий находится функция вида С = f(), которые используются при решении задачи группировки операций технического обслуживания, в том числе и операций диагностирования, в оптимальные формы регламента для ЛА в целом.

С тепень применения технического диагностирования обуславливает глубину и качество определения технического состояния изделий, а значит правильность и эффективность применяемых решений и самой стратегии. Традиционный и наиболее распространенный подход к определению технического состояния состоит в том, что выбирается некоторая совокупность параметров, проводятся измерения, результаты которых сравниваются с заданными границами области работоспособности. При выполнении условий принадлежности каждого из параметров заданной для него области принимается решение о работоспособности изделия. Если хотя бы для одного из параметров это условие не соблюдается, то объект признается неработоспособным (рис. 1.7).

Рис. 1.7. К вопросу определения технического состояния объекта по совокупности диагностических параметров.

Обозначения: ₁, ₂, ₃, … , _n – диагностические параметры; а) – границы области работоспособного состояния изделия (ФС); б) – границы области исправного и работоспособного состояния изделия (ФС); х – замеряемые значения параметров.

При внешней простоте такого подхода его реализация наталкивается на ряд существенных трудностей. Это относится прежде всего к выбору совокупности диагностических параметров и определению для каждого из них областей, означающих исправное и работоспособное состояние. Значительные трудности возникают также при определении периодичности проверок и при аппаратурной реализации данной стратегии, обусловленные необходимостью применения большого числа разнородных первичных преобразователей и коммутаторов.

Контроль технического состояния объектов для получения исходной информации проводится в полете и на земле. В качестве средств измерения параметров используются штатные приборы, эксплуатационные регистраторы (МСРП), системы встроенного контроля, системы автоматизированного контроля, средства технической диагностики и неразрушающего контроля.

В полете осуществляется непрерывный контроля определенной совокупности параметров, на земле – периодический контроль параметров при выполнении различных видов и форм ТО и Р (рис. 1.8).

Для параметров, контролируемых в полете, упреждающий допуск  минимальный (на несколько полетов). Предельное допустимое значение параметров _ДОП не должно превышать ^х (_ДОП = ^х).

Для параметров, контролируемых на земле упреждающий допуск  должен быть существенно расширен в связи с большими интервалами между проверками. Предельное допустимое значение параметров здесь может быть больше ^х , но не должно превышать ^хх (^х < _ДОП < ^хх)

Рис. 1.8. Предельные допустимые значения параметров

() при контроле в полете – а) и на земле – б).

Следует особо отметить, что величина допуска  тесно связана с периодичностью проверок . Чем больше установленная периодичность проверок, тем больше должен быть допуск и наоборот. Периодичность проверок  существенно зависит также от начальных _Н и предельных ^хх значений параметров, скорости изменения параметров V_ в рассматриваемый отрезок времени.

Наибольшее развитие в настоящее время получают системы, предусматривающие использование бортовых и наземных диагностических систем, так называемых интегральных систем диагностирования.

Интегральная система включает несколько блоков. Применительно к двигателю она состоит из блоков: анализа вибраций, анализа термодинамических характеристик, анализа состояния отработавшего масла, визуально – оптического контроля.

Диагностическая система позволяет объединить в одно целое: измерение, регистрацию, обработку, анализ информации о техническом состоянии, выявление повреждений и неисправностей, выдачу рекомендаций.