МОДЕЛИРОВАНИЕ И ОПТИМИЗАЦИЯ РЕСУРСНЫХ ИСПЫТАНИЙ ИЗДЕЛИЙ АВИАЦИОННОЙ ТЕХНИКИ В СИСТЕМЕ ИХ ЖИЗНЕННОГО ЦИКЛА

Гишваров А.С, Масленников В.А.

Уфимский государственный авиационный технический университет

Ресурсные испытания технических изделий, включая ускоренные (периодические, технологические и др.), используемые для проверки их надежности, являются неотъемлемой частью всех этапов жизненного цикла технических изделий, в том числе авиационных ГТД. Очевидно, что от объема, режимов и длительности испытаний (при прочих равных условиях) зависит достоверность оценки надежности и ресурса изделий и, как следствие, технико-экономический эффект от их эксплуатации.

Задача обоснования ресурсных испытаний технических изделий является одной из сложнейших задач, трудно поддающихся формализации, основная причина этого - многообразие факторов, влияющих на эффективность ресурсных испытаний, что существенно затрудняет обоснование и выбор параметров испытаний. К числу таких факторов относятся многовариантность применения изделий, большой ресурс, высокие требования к надежности технических изделий и др.

Экспериментальный метод оптимизации программ ресурсных испытаний требует больших материальных и временных затрат, что делает такой подход к обоснованию испытаний экономически не приемлемым, а существующие методы обоснования ресурсных испытаний не всегда оказываются эффективными в плане адекватности эксплуатационным условиям. Поэтому актуальным является поиск новых методов обоснования ресурсных испытаний, позволяющих повысить достоверность оценки эксплуатационной надежности и ресурса изделий при минимальных временных и материальных затратах.

Как правило, основой для разработки программ испытаний является расчетный цикл нагружения, априорно задаваемый Заказчиком изделия. При этом параметры цикла задаются по предполагаемой базовой (типовой) траектории нагружения или, в случае отсутствия таковой, определяются обработкой по определенному правилу статистических данных нагружения изделия в эксплуатационных условиях. При большой длительности испытаний проводят ускоренные испытания, эквивалентно-циклические испытания, испытания с форсированием режимов нагружения и др.

Существующие методы обоснования ресурсных испытаний предполагают оптимизацию только с учетом собственных критериев эффективности (стоимости, длительности, адекватности), не учитывая связь между выбираемыми параметрами испытаний и конечной целью создаваемого или серийно выпускаемого изделия, оцениваемой как техническими, так и экономическими показателями. Очевидно, что учет такой связи позволил бы более обоснованно, по сравнению с существующими методами, назначать условия проведения испытаний. В свою очередь, учет этой связи при выборе условий проведения испытаний для таких сложных технических систем, как авиационные ГТД, возможен при наличии адекватно моделирующей жизненный цикл двигателя имитационной модели, которая в зависимости от особенностей решаемой задачи, имеет определенную структуру, например, для серийно выпускаемого двигателя - вида «производство - испытания - эксплуатация» и т.д.

Формирование имитационной модели основано на следующих принципах:

•информационной достаточности;

•параметризации;

•интегрирования;

•осуществимости;

•рационального использования факторного пространства;

•множественности моделей.

Авторами предлагается проводить оптимизацию ресурсных испытаний с учетом следующих Критериев:

•адекватности ресурсных испытаний эксплуатационным условиям;

•объема и длительности испытаний;

•прибыли от эксплуатации.

Исследованиями установлено, что наиболее эффективной для оптимизации ресурсных испытаний является целевая функция, представляющая собой радикал суммы квадратов нормированных значений критериев эффективности (адекватности, объема, длительности, прибыли) с учетом коэффициентов их значимости.

Окончательный выбор параметров ресурсных испытаний проводится разработчиком из области Парето - Оптимальных решений, полученных в процессе векторной оптимизации.