zaharov

нормативно-технической и (или) конструкторской документации, называется восстанавливаемым. Восстановление осуществляется техническим персоналом эксплуатирующих организаций при различных формах технического обслуживания авиационной техники.

Техническим обслуживанием называется операция или комплекс операций по поддержанию работоспособного или исправного состояния объекта в процессе его эксплуатации. Это может быть подрегулировка гидравлических параметров, настройка, замена неисправных агрегатов, узлов и элементов.

Основной задачей технического обслуживания является планомерное устранение повреждений с целью не допустить отказов при использовании объекта по назначению, т.е. в процессе полета. Посредством восстановления объект переводится из неработоспособного состояния в работоспособное либо из этих двух состояний – в исправное.

Отнесение объекта к восстанавливаемым или невосстанавливаемым зависит от рассматриваемой ситуации, т.е. от конкретных условий, при которых возник данный отказ. Например, при возникновении отказа авиационного насоса в полете его относят к невосстанавливаемым объектам, в процессе же наземной эксплуатации авиационный насос является объектом восстанавливаемым. Таким образом, один и тот же объект в зависимости от особенностей или этапов его эксплуатации может считаться восстанавливаемым и невосстанавливаемым.

Из всех рассмотренных состояний (исправного и двух неисправных – работоспособного и неработоспособного) объект может перейти в четвертое состояние – предельное, при котором его дальнейшее применение по назначению недопустимо или нецелесообразно, либо восстановление его исправного или работоспособного состояния невозможно или нецелесообразно.

В предельное состояние объект попадает обычно после длительной наработки. Наработка (продолжительность работы) измеряется в часах, числе циклов срабатывания и т.п. Наработка объекта от начала его эксплуатации или ее возобновления после ремонта определенного вида до перехода в предельное состояние называется техническим ресур-

сом объекта.

Если объект невосстанавливаемый, то отказ переводит его из исправного или работоспособного состояния в неработоспособное, после чего его дальнейшее применение невозможно. Таким образом, это состояние является одновременно и предельным состоянием объекта, который подлежит списанию (изъятию из эксплуатации).

Перевод объекта из предельного состояния в работоспособное или исправное может быть осуществлен посредством ремонта – комплекса операций по его восстановлению, причем при этом восстанавливается и вновь устанавливается послеремонтный ресурс объекта.

Ремонт в отличие от технического обслуживания допускает вмешательство в технологию изготовления объекта: могут быть произведены пайка, сварка, механическая обработка деталей и др. Ремонтная технология для ремонтируемых изделий предусматривается нормативнотехнической и конструкторской документацией.

Однако предельного состояния объект может достигнуть и до потери им работоспособности, т.е. до появления отказа. В самом деле, в соответствии с установленными критериями безопасности или требованиями экологии вследствие морального старения и других факторов дальнейшее применение изделия может оказаться недопустимым. В этом случае ограничением может быть достижение определенных люфтов в гидромеханической системе, увеличение зазоров в элементах гидропривода, необратимые изменения свойств рабочей жидкости.

Неремонтируемый объект, попав в этот вид предельного состояния (без потери работоспособности), подлежит списанию. Если же в нор- мативно-технической документации объекта предусмотрен ремонт, то он может быть переведен из предельного состояния в исправное.

Восстановление объекта может оказаться нецелесообразным либо по экономическим соображениям (большие разрушения или возросшие затраты на ремонт и связанные с ним простои, не покрывающиеся доходами), либо в результате морального старения объекта (технические, экологические и эстетические характеристики значительно отстали от современных требований).

Теперь сформулируем определение надежности.

Надежность – это свойство объекта сохранять во времени в установленных пределах значения всех параметров, характеризующих способность выполнять требуемые функции в заданных режимах и условиях применения, технического обслуживания, ремонтов, хранения и транспортирования.

Иными словами, надежность – это свойство объекта выполнять требуемые функции в процессе эксплуатации.

Способность выполнять требуемые функции определяется статическими и динамическими характеристиками, показателями точности функционирования, производительностью, давлением рабочей жидкости, скоростью и др.

В зависимости от назначения объекта и условий его применения надежность как сложное свойство представляет собой различные сочетания свойств: безотказности, долговечности, ремонтопригодности и сохраняемости.

Безотказностью называется свойство объекта непрерывно сохранять работоспособное состояние в течение некоторого времени или некоторой наработки.

Важное значение имеет непрерывность сохранения работоспособности, так как каждый отказ снижает безотказность объекта независимо от возможности его восстановления. Безотказность характеризуется долей отказавших объектов в заданном интервале времени (в течение одного часа полета или в течение всего полета, в течение наработки или календарного срока между плановыми операциями техобслуживания или ремонта и т.д.). В основном безотказность рассматривается применительно к полету, но иногда необходима ее оценка и при хранении авиационной техники (например, достаточно редко используемой военной техники) или ракет.

Долговечностью называется свойство объекта сохранять работоспособное состояние до наступления предельного состояния при установленной системе технического обслуживания и ремонта. Чем больше наработка объекта до наступления предельного состояния, тем больше его долговечность. Наступление предельного состояния можно «отодвинуть» за счет рационально организованного технического обслуживания объекта в процессе его эксплуатации.

Ремонтопригодностью называется свойство объекта, заключающееся в предупреждении и обнаружении причин возникновения отказов, повреждений и поддержанию и восстановлению работоспособного состояния путем проведения технического обслуживания и ремонтов. К этому свойству относятся контролепригодность, доступность, легкосъемность, взаимозаменяемость, характеризующие эксплуатационную технологичность самолета.

Предупреждение и обнаружение причин отказов требует специальной разработки объекта в процессе проектирования с целью обеспечения возможности ранней диагностики начинающихся процессов его разрушения: вывода контрольных точек, размещения датчиков, для контроля изменения параметров объекта, разработки алгоритмов оценки технического состояния объекта по результатам измерений. Эти мероприятия обеспечивают контролепригодность объекта – свойство,

характеризующее его приспособленность к проведению контроля заданными средствами.

Конструкция и размещение агрегата на самолете должны обеспечивать удобный доступ при техническом обслуживании для демонтажа самого агрегата и его составных частей с целью ремонта. Легкосъемность предполагает возможность быстрого механизированного демонтажа их с использованием простейших приспособлений без чрезмерных усилий в любых погодных условиях. Вновь устанавливаемые агрегаты и их части должны быть полностью взаимозаменяемы, т.е. не должны требовать специальной подгонки по месту установки, наладки и настройки объекта после замены.

Для реализации требований ремонтопригодности предусматриваются специальные контрольные разъемы для подключения средств контроля, широко используется встроенный контроль технического состояния оборудования.

В любом агрегате могут возникнуть повреждения и отказы, поэтому требуется проводить периодические осмотры гидропривода самолета и его составных частей, регулировку и замену агрегатов. Ремонтопригодность объекта определяется и тем, насколько его конструктивная схема, компоновка, способы крепления отдельных узлов и агрегатов позволяют быстро и удобно проверять их работоспособность и при необходимости своевременно производить замену, регулировку или профилактические работы и ремонт.

Следующим свойством надежного объекта после безотказности, долговечности и ремонтопригодности является сохраняемость. Оно заключается в способности сохранять значения показателей безотказности, долговечности и ремонтопригодности в течение и после транспортировки и хранения. Практически ни одно изделие не попадает сразу в эксплуатацию. Некоторое время оно хранится на цеховых и заводских складах готовой продукции, затем транспортируется на склады заказчиков и лишь через определенное время поступает в эксплуатацию. Кроме того, и в процессе эксплуатации могут быть длительные перерывы в работе изделия. В течение всего этого времени объект должен сохранять свое исправное (а не только работоспособное) состояние. Сохраняемость обеспечивается системой защиты наиболее ответственных элементов объекта от механических и климатических воздействий, ударов, вибрации, влажности и т.д.

Под изделием понимается единица промышленной продукции, количество которой может исчисляться в штуках (экземплярах); к изде-

лиям относятся завершенные и незавершенные предметы производства, в том числе заготовки (ГОСТ 15875 – 79). Такое толкование позволяет нам в дальнейшем широко использовать этот термин.

Итак, в общем случае надежное изделие должно иметь определенный уровень безотказности, долговечности, ремонтопригодности и сохраняемости. В зависимости от функций, выполняемых данным изделием, степень важности каждого из перечисленных свойств будет различной. Например, для авиационной техники наиболее важными являются безотказность и ремонтопригодность, а для ракетной – безотказность и сохраняемость.

Объект должен быть надежным в течение всего срока службы, т.е. в течение календарной продолжительности от начала его эксплуатации или ее возобновления после ремонта определенного вида до перехода в предельное состояние.

Для обеспечения безотказности, долговечности и сохраняемости в изделие при проектировании и изготовлении закладывается определенный запас работоспособности. Посредством введения резервных элементов, увеличения запаса механической прочности, химической стойкости, сопротивления изоляции и др. Запас работоспособности можно также повысить, облегчив условия работы элементов изделия за счет снижения механических и климатических воздействий.

Ремонтопригодность обеспечивает заданную работоспособность и позволяет поддерживать надежность изделия на требуемом уровне.

Общие требования к надежности и безопасности основных функциональных систем ЛА. Гидравлические системы отно-

сятся к категории систем, обеспечивающих основные жизненно важные функции ЛА. К ним предъявляются повышенные требования по надежности и безотказности, которые регламентируются «Авиационными правилами» (АП) и другими нормативными документами.

В соответствии с действующими нормативными документами системы ЛА, относящиеся к категории «существенных», должны конструироваться с соблюдением принципа обратно пропорциональной зависимости между вероятностью возникновения отказа и серьезностью его последствий. В табл. 5.2 представлены последствия отказов функциональных систем ЛА и допустимых вероятностей их возникновения, оговоренных «Нормами летной годности гражданской авиации европейских стран». При этом в соответствии с принятой классификацией вероятности событий все события (в нашем случае возможные отказы

функциональных систем ЛА, отказные состояния, особые ситуации, внешние воздействия и т. д.) подразделяются на вероятные, маловероятные и практически невероятные. Вероятные события, в свою очередь, подразделяются на частые (повторяющиеся) и весьма вероятные, а маловероятные события – на весьма маловероятные и крайне маловероятные.

Т а б л и ц а 5.2

Последствия отказов функциональных систем ЛА и допустимые вероятности их возникновения

Для количественной оценки вероятности возникновения событий используются значения вероятностей, отнесенные к одному часу налета или к одному полету в зависимости от характера рассматриваемого события.

Частое или повторяющееся событие имеет место в течение всего срока службы ЛА данного типа с вероятностью более 10–3 на час налета. Весьма вероятное или умеренно вероятное событие может повториться несколько раз в течение всего срока службы каждого ЛА данного типа; вероятность его возникновения лежит в пределах от 10–3 до 10–5 на час налета. Весьма маловероятное событие является таковым в течение всего эксплуатационного срока службы каждого ЛА, но возможным в нескольких случаях при рассмотрении общего срока службы всего парка эксплуатируемых ЛА данного типа; вероятность его возникновения лежит в пределах от 10–5 до 10–7 на час налета. Крайне маловероятное событие является почти невероятным для всего парка ЛА данного типа при рассмотрении общего срока их эксплуатации, но тем не менее относящимся к числу возможных; вероятность его возникновения от 10–7 до 10–9 на час налета. Практически невероятным называется событие, которое нельзя рассматривать как возможное на час налета (вероятность возникновения менее 10–9).

Отказы функциональных систем часто приводят к особым ситуациям полета. Их последствия обычно оцениваются с помощью таких критериев, как: снижение уровня безопасности, связанное с летными характеристиками, пилотажными качествами, конструкцией и работой систем; повышение нагрузки на экипаж свыше обычной; наличие неудобств, телесных повреждений или смертных случаев на борту ЛА. При этом под особой понимают ситуацию, возникающую в полете в результате воздействия неблагоприятных факторов или их сочетаний и приводящую к снижению безопасности полета. Особые ситуации подразделяются на усложнение условий полета, а также на сложную, аварийную и катастрофическую ситуации.

Усложнение условий полета характеризуется незначительным увеличением психофизической нагрузки на экипаж ЛА и незначительным ухудшением характеристик его устойчивости или управляемости. При этом ухудшение условий полета не приводит к необходимости изменять план полета и не препятствует его благополучному завершению.

При возникновении сложной ситуации заметно повышается психофизическая нагрузка на экипаж или заметно ухудшаются устойчивость и управляемость ЛА и его летные характеристики. Один или несколько параметров ЛА могут выйти за пределы эксплуатационных допусков, но без достижения предельных ограничений. Предотвратить переход сложной ситуации в аварийную или катастрофическую необходимо своевременными и правильными действиями экипажа, в том числе немедленным изменением плана, профиля или режима полета в соответствии с рекомендациями «Руководства по летной эксплуатации».

Аварийная ситуация характеризуется значительным повышением психофизической нагрузки на экипаж, значительным ухудшением характеристик устойчивости и управляемости ЛА или его летных характеристик. При этом могут быть достигнуты или превышены предельные ограничения или расчетные условия полета. Предотвращение перехода аварийной ситуации в катастрофическую требует высокого профессионального мастерства членов экипажа. Под катастрофической понимается особая ситуация, приводящая к человеческим жертвам и к разрушению ЛА.

В соответствии с «Нормами летной годности гражданской авиации» европейских стран функциональные системы ЛА, в том числе и

гидравлическая, рассматриваемые отдельно или в совокупности с другими системами, должны быть спроектированы таким образом, чтобы:

а) любое отказное состояние, приводящее к катастрофической ситуации, оценивалось как событие практически невероятное или суммарная вероятность возникновения катастрофической ситуации для воздушного судна в целом, вызванная возможными отказными ситуациями совокупности систем, не превышала 10–7 на час налета;

б) вероятность возникновения аварийной ситуации, вызванной функциональными отказами, не превышала 10–6 на час налета; причем любой единичный функциональный отказ, приводящий к аварийной ситуации, должен представлять собой событие не более частое, чем крайне маловероятное;

в) вероятность возникновения сложной ситуации, вызванной функциональными отказами, не превышала 10–4 на час налета; при этом единичный функциональный отказ, приводящий к сложной ситуации, должен быть отнесен к категории маловероятного события.

Все возможные отказные ситуации, приводящие к усложнению условий полета, подлежат анализу и должны быть подробно описаны в «Руководстве по летной эксплуатации» для конкретных типов ЛА. Желательно, чтобы любой функциональный отказ «существенной» системы, приводящий к усложнению условий полета, не попадал в категорию повторяющихся событий, т. е. чтобы вероятность его возникновения не превышала 10–3 на час налета.

Из анализа допустимых значений вероятностей появления особых ситуаций полета, оговоренных в зарубежных нормах летной годности, следует, что если рассматривать любое отказное состояние ЛА (функциональный отказ) как отказное состояние одной сложной системы, то для каждой функциональной системы ЛА можно принять следующие значения вероятности появления особых ситуаций полета:

катастрофа «по вине» одной функциональной системы должна быть событием практически невероятным (Р < 10–9);

аварийная ситуация – событием крайне маловероятным

(P < 10–7...10–9);

опасная ситуация – событием маловероятным (P < 10–5...10–7);

усложнение условий полета – событием умеренно вероятным

(P < 10–3).

Требования к надежности и безотказности гидравлических систем ЛА. Гидравлические системы ЛА, входящие в категорию

«существенных» функциональных систем, должны полностью отвечать изложенным выше требованиям по надежности и безотказности с учетом влияния последствий отказов на безопасность полета. Это достигается соответствующим выбором схемного построения гидросистемы, конструктивным решением и производственным исполнением входящих в нее агрегатов и комплектующих изделий. В целом гидравлическая система должна быть сконструирована таким образом, чтобы в ожидаемых условиях эксплуатации обеспечивалось надежное питание силовых исполнительных гидроприводов, входящих в другие системы ЛА, на всех режимах работы.

Мощность источников давления гидросистемы должна быть достаточной для систем-потребителей при наиболее неблагоприятном возможном сочетании их одновременной работы и соответствующем противодействии внешних нагрузок на протяжении любых минимально заданных отрезков времени. Если функционирование исполнительных гидромеханизмов систем-потребителей частично обеспечивается гидравлическими аккумуляторами, их энергоемкость должна быть достаточной для выполнения необходимого числа рабочих циклов (операций) с необходимыми интервалами времени между ними.

Надежность питания силовых исполнительных приводов обеспечивается за счет выполнения гидравлической системы ЛА по принципу резервирования. Кратность резервирования гидросистемы и еѐ отдельных подсистем определяется требованиями, предъявляемыми к надежности работы ее потребителей с учетом влияния отказов на безопасность полетов. Так, для зарубежных широкофюзеляжных пассажирских самолетов любой отказ в гидросистеме не должен приводить к ситуации более серьезной, чем усложнение условий полета. Если необходимо, чтобы какие-либо системы-потребители продолжали работать после отказа какого-либо источника гидропитания, должны быть приняты меры к обеспечению достаточного питания этих систем от оставшихся источников питания, причем такое питание не должно расходоваться на приведение в действие второстепенных систем.

Трубопроводы дублирующих или основных аварийных систем, как правило, размещаются так, чтобы причина, вызвавшая повреждение одного трубопровода, не могла стать также причиной повреждений других трубопроводов.

Отрицательное влияние на гидросистему чрезмерно высокой температуры, которая может возникнуть в некоторых частях системы из-за