Порядок выполнения задания:

1. Ознакомиться с основными положениями расчета надежности сложных систем.

2. Произвести расчет надежности заданной системы (рис.2.4) методом структурных схем.

Таблица 2.1

Варианты	Интенсивность отказов 10-5
	1	2
1	0.10	0.10	1.0	0.10	0.5	0.05
2	0.25	0.20	1.0	0.2	1.0	0.1
3	0.5	0.3	1.0	0.5	0.5	0.1
4	0.75	0.4	2.0	0.5	1.0	0.1
5	1.0	0.5	2.0	0.2	0.5	0.1
6	1.25	0.4	1.5	0.2	0.5	0.1
7	1.5	0.3	1.0	0.1	1.0	0.5
8	1.75	0.2	0.8	0.1	0.8	0.2
9	2.0	0.1	0.8	0.1	0.6	0.05
10	2.25	1.0	0.5	0.1	0.5	0.2
11	2.5	2.0	0.5	0.1	0.2	0.05

Рис. 2.4

3. На основе принципиальной схемы системы составить структурную схему

4. Составить расчетное уравнение для определения вероятности безотказной работы.

5. Пользуясь данными интенсивности отказов, приведенными в табл. 2.2, определить надежность системы.

6. Сравнить уровень надежности различных вариантов принципиальной схемы систем ГТД.

7. Произвести расчет надежности методом логических схем одной из заданных систем двигателя (рис.2.5).

Taблица 2.2

Элементы системы	Интенсивность отказов		Вероятность безотказной работы
	Обозначение		Обозначение	Р
Аккумуляторная батарея	АБ	1.010-4	РАБ	0.99990
Кнопка запуска	КЗ	0.110-4	РКЗ	0.99999
Насос пускового топлива	НП	0.510-4	РНП	0.99995
Арматура кислородного баллона	КБ	0.510-4	РКБ	0.99995
Кислородный редуктор	Р	510-4	РР	0.99950
Обратный клапан	ОК	0.110-4	РОК	0.99999
Электропредохранитель	ЭП	0.510-4	РЭП	0.99995
Катушка зажигания	КН	1.010-4	РКН	0.99990
Свеча электрозажигания	СВ	2.510-4	РСВ	0.99975
Пусковой воспламенитель	В	0.510-4	РВ	0.99995
Насос рабочего топлива с арматурой	HP	1.010-4	РНР	0.99990
Форсунки рабочего топлива	РФ	2.510-4	РРФ	0.99975

Рис. 2.5

Содержание отчета практического занятия №2:

1. Краткие теоретические сведения о методах анализа сложных систем ГТД.

2. Чертеж принципиальной и структурной схем заданной системы ГТД.

3. Результаты расчета заданной системы методом структурных систем.

4. Результаты расчета методом логических схем.

Контрольные вопросы:

1. Сложные системы ГТД.

2. Основные методы расчета сложных систем.

3. Преимущества и недостатки метода структурных схем.

4. Основные методы повышения надежности сложных систем ГТД.

5. Сущность метода логических схем.

Практическое занятие № 3

ПРОГНОЗИРОВАНИЕ НАДЕЖНОСТИ МАСЛОСИСТЕМЫ ДВИГАТЕЛЕЙ

Цель занятия:

1. Ознакомиться с работой масляной системы ГТД, методами и средствами контроля деталей и узлов, омываемых маслом.

2. Приобрести практические навыки по определению надежности работы элементов ГТД.

В данной работе объектом исследования является система маслопитания ГТД и работоспособность его элементов.

В настоящее время в практике эксплуатации ГТД широко применяется метод диагностирования технического состояния деталей ГТД, омываемых маслом, по содержанию в нем продуктов износа. Применение этого метода основано на допущении, что при взаимном перемещении контактирующих поверхностей деталей происходит их износ и транспортировка микроскопических частиц износа потоком масла. Содержание продуктов износа в пробах масла можно определить спектральным или химическим способами. Динамика изменения концентрации частиц в масле указывает на состояние деталей, омываемых маслом. В целях упрощения методики диагностирования в практике используют экспресс - методы анализа масла с ограниченным количеством исследуемых элементов. Величина концентрации продуктов износа в масле зависит от срока службы масла и условий его замены.

Для диагностирования технического состояния деталей ГГД, омываемых маслом, необходимо иметь следующие данные:

• результаты анализов серии последовательных проб масла;

• время работы двигателя после замены масла до отбора каждой пробы;

• общий срок службы двигателя и характеристики условий эксплуатации.

Кроме того, для заключения о техническом состоянии двигателя, необходимо знать закономерности изменения содержания продуктов износа в масле по времени для нормального технического состояния и для характерных неисправностей.

Диагностирование можно производить путем сравнения графических зависимостей, полученных для конкретного двигателя, с диагностической номограммой, которая строится на основании обобщения результатов массовых наблюдений за двигателями данного типа.

Размерная зависимость концентрации металла в масле от наработки приведена на рис.3.1.

П о результатам анализа продуктов износа в масле и по динамике их изменения по времени наработки двигателя можно также прогнозировать надежность работа системы маслопитания. Сущность прогнозирования состоит в том, что значения измеренных параметров однотипных изделий вследствие неоднородности исходных материалов, влияния условий эксплуатации и других факторов отличаются от номинальных значений и являются случайными величинами. Контроль сводится к сопоставлению текущих случайных значений параметров с их номинальными значениями и с учетом допусков. Изделие считается работоспособным, если его параметры находятся в пределах этих допусков.

Необходимо отметить, что такой метод определения изменения параметров надежности, используется только для тех отказов, которые происходят в результате постепенного изменения состояния изделия.

Зная функциональную зависимость величины параметра от времени наработки, можно определить момент выхода параметра за пределы допуска. Практически значения параметров могут быть получены в фиксированные моменты времени в соответствии с установленной периодичностью контроля (t₁, t₂ , ..., t_n).

При определении надежности работы деталей ГТД, омываемых маслом, в качестве контролируемого параметра может рассматриваться концентрация продуктов изнашивания, например магния (Смg).

Таким образом, осуществляя контроль параметров однотипных изделий в фиксированные моменты времени (t₁, t₂, ..., t_n), можно построить их распределения, характеризуемые соответствующими функциями плотности:

К ак правило, распределение значений параметров при постепенном изменении состояния изделия подчиняется нормальному закону. Следовательно, плотность распределения параметров можно определить по формуле: , (3.1)

где _x - среднеквадратическое отклонение; m_x(t) - математическое ожидание значения параметра х при наработке t; х_t - текущие значения параметра х.

Взаимосвязь функции плотности распределения времени до первого отказа (t) c одномерными характеристиками распределения случайного процесса х(t) (распределение значений параметров в вертикальных сечениях) и границами поля допуска определяется выражением:

………………….3.2

где  - верхняя граница допуска.

В качестве контролируемого параметра в данном задании рассматривается концентрация продуктов износа в масле авиационного ГТД.

По данным измерений строится график распределения случайного параметра х(t), соответствующего концентрациям металла в масле двигателей (С_х). Определяются математическое ожидание значения измеряемого параметра

……………………………………………….(3.3)

и среднеквадратическое отклонение случайной величины

………………………………………….(3.4)

где n - количество измерений.

П о формуле (3.1) определяются значения плотности распределения для каждого значения С_х при наработке t . Графическим способом определяется значение функции (t) для каждого t (рис. 3.2).

Практически построение кривой функции (t) выполняется следующим образом: ось времени разбивают на отрезки t. Строятся графики f(c_x, t) в каждом сечении. Определяются вероятности выхода параметра за пределы допуска по формуле

………………………………………………(3.5)

Подставляя значение f(c_х,t) в формулу (3.5), получаем:

Интеграл определяется с помощью табулированной

функции вида

где .

Функция Ф₀ называется табличной функцией нормального распределения или функцией Лапласа, значения которой приведены в приложении.

После определения Р_вых(t) вычисляются (t)_cp по формуле:

Соединив на графике точки со значениями  (t)_cp можно получить кривую плотности распределения наработки изделий до отказа.

Вероятность безотказной работы ГТД по времени наработки приближенно может быть рассчитана по формуле:

где n - количество интервалов времени; t - отрезок времени в интервале.

Порядок выполнения задания:

1. Ознакомиться с работой портативного определителя металлов в масле (ПОМЖ или БАРС).

2. Определить концентрации металлов в пробах масла, отобранных из различных двигателей.

3. Используя результаты измерений или данные табл.3.1, построить распределение концентраций металла для каждой наработки.

4. Вычислить значения m_x и (_x для каждого распределения концентраций и построить кривые плотности распределения концентраций f(x).

5. Вычислить значения P_выx(t) и  (t)_cp, построить гистограмму изменения  (t).

6. Оценить вероятности безотказной работы контролируемого парка двигателей в течение 4000, 4500, 5000_, 5500 часов эксплуатации.

7. Построить график изменения вероятности безотказной работы по времени.