Исследование процессов старения систем электроснабжения и автоматики самолета Ту-154М

На этапе жизненного цикла самолета использования по назначению осуществляется его техническая эксплуатация, техническое обслуживание и ремонт. Ресурсы агрегатов и комплектующих изделий функциональных систем часто в 5-10 раз меньше ресурсов планера самолета. В связи с этим, а также вследствие отказов и использования различных стратегий технического обслуживания, замены агрегатов в системах осуществляются в случайные моменты времени. Заменяются агрегаты на новые, либо на прошедшие заводской ремонт. Новые агрегаты работают в пределах ресурса до первого ремонта, отремонтированные - в пределах межремонтного ресурса. Часть агрегатов в настоящее время переведена на стратегию технического обслуживания по фактическому техническому состоянию.

Функциональные системы самолета содержат в своих структурах большое число агрегатов, имеющих различные физические основы функционирования и конструктивное исполнение. Поскольку ресурс назначенный до первого ремонта и межремонтный ресурс в определенной степени характеризуют возможности агрегатов выполнять свои функции, предложено степень отработки агрегатами этих ресурсов принять за основу оценки процессов старения функциональных систем.

Рассматривается процесс старения (отработки ресурсов) агрегатами функциональной системы самолета в функции наработки (налета часов) самолета в целом, которая определяется налетом часов планера. Система состоит из п агрегатов и комплектующих изделий.

Для оценки степени старения (отработки ресурса) агрегата предложено использовать относительную отработку ресурса, которая рассчитывается следующим образом:

• -    в долях ресурса назначенного

" ^сн

• -    ресурса до первого ремонта - t_jcH

Alp

• -    ресурса межремонтного " ^ппр

где Г._н - ресурс назначения; Т⁷ - ресурс до первого ремонта; Т - ресурс межремонтный; t^ - наработка с начала эксплуатации; Т - наработка после последнего ремонта.

Степень отработки ресурса агрегатами функциональной системы предложено оценивать средним значением отработки ресурсов в виде

_ п

Зависимость С_Р для функциональных систем самолета в функции налета t планера с начала эксплуатации для произвольных значений налета t не представляется возможным, поскольку в авиакомпаниях не сохраняется статистика истории налета агрегатов по налету планера. Могут быть рассмотрены только те значения по оси абсцисс (налета планера), которым соответствует налет на рассматриваемый момент эксплуатации экземпляров самолетов в авиакомпании. Для этих самолетов в производственно-диспетчерском отделе авиакомпании в паспортах на агрегаты и комплектующие изделия ведется учет наработки. Этим объясняется неравномерность распределения точек по оси абсцисс на приведенных в данной статье зависимостях.

В массивах статистической информации хранящихся в авиакомпании информация, заносимая в паспорта наиболее достоверна. В качестве основной использована статистическая информация, собранная по функциональным системам самолетов Ту-154М.

Были рассмотрены процессы старения: основной системы электроснабжения переменным током СПЗСЗБ40; системы электроснабжения постоянным током; автомата углов атаки и перегрузок АУАСП-12В РИ; радиодальномера СД-75. Значения относительной отработки ресурсов этими системами налета планера различных бортов Ту-154М представлены в табл. 1.

Функциональная схема одного канала СПЗСЗБ40 самолета Ту-154М (рис. 1) включает агрегаты, обеспечивающие питание электрифицированных систем самолета и отдельных потребителей переменным током, а также регулирование, защиту и управление. Она включает генератор ГТ40ПЧ6 (Г); блок регулирования напряжения БРН-208М7А (БРН); блок защиты и управления БЗУ-376СБ (БЗУ); блок трансформаторов тока БТТ-40Б (БТТ); блок регулирования частоты БРЧ-62БМ (БРЧ). Основная система электроснабжения переменным током состоит из трех одинаковых каналов.

Процесс старения (отработки ресурсов) агрегатами основной системы электроснабжения переменным током СПЗСЗБ40 приведен на рис. 2.

Функциональная схема одного канала основной системы электроснабжения постоянным током самолета Ту-154М (рис. 3) включает агрегаты, обеспечивающие пи- тание потребителей в полете и на аэродроме, а также защиту и управление. Это выпрямительное устройство ВУ-6Б (ВУ); дифференциальное минимальное реле ДМР-200ВУ (ДМР); блок защиты БЗА-З Д (БЗА). Основная система электроснабжения постоянным током также сигналов в систему МСРП-64-2 при подходе к критическим углам атаки или предельным перегрузкам. Это датчик углов атаки (ДУХ), датчик критических углов атаки (ДКУ), датчик перегрузок (ДП), блок коммутации (БК) и указатель углов атаки и перегрузок (УАП).

состоит из трех каналов.

БРН

БЗУ

Г

БТТ

БРЧ

Рис. 1. Функциональная схема одного клапана СПЗСЗБ40

Рис. 2. Зависимость относительной наработки агрегатов СПЗСЗБ40 от налета

системы электроснабжения постоянным током от налета

ДП

дуа

ДКУ

БК

УАП

Рис. 5. Функциональная схема АУХСП-12ВРИ

ДМР 4

> ВУ 4

> БЗА

Рис. 3. Функциональная схема одного канала системы электроснабжения постоянным током

Процесс старения (отработки ресурсов) агрегатами основной системы электроснабжения постоянным током приведен на рис. 4.

Функциональная схема АУАСП-12ВРИ самолета Ту-154М (рис. 5) включает блоки, обеспечивающие измерение и индикацию в полете текущих углов атаки а, критических углов атаки а^ и вертикальных перегрузок иу; включение предупреяедающей сигнализации и выдачу

Процесс старения (отработки ресурсов) агрегатами

Рис. 6. Зависимость относительной наработки агрегатов АУХСП-12ВРИ от налета

Значения относительной отработки ресурсов агрегатами систем Ту-154М

Таблица 1

№ борта	Налет, ч	т /Т инао' х оес
		СПЗСЗБ40	СЭС пост, тока	АУАСП-12ВРИ	СД-75
85660	28 565	0,446	0,531	0,330	0,364
85672	16 859	0,429	0,368	0,365	0,329
85678	23 144	0,397	0,412	0,447	0,409
85679	28 268	0,489	0,504	0,550	0,394
85682	15 526	0,373	0,357	0,310	0,314
85683	22 547	0,478	0,499	0,458	0,442
85694	24 968	0,417	0,486	0,434	0,437
85702	26 565	0,462	0,435	0,470	0,369
85704	21 395	0,479	0,395	0,358	0,312
85708	23 243	0,460	0,415	0,477	0,402
85714	15 444	0,315	0,291	0,316	0,318
85720	24 313	0,467	0,479	0,501	0,472
85750	21 086	0,377	0,363	0,257	0,359
85759	18 872	0,415	0,394	0,385	0,363
85801	И 930	0,266	0,264	0,397	0,258
85817	9 187	0,201	0,206	0,236	0,220

Функциональная схема СД-75 самолета Ту-154М (рис. 7), включает блоки, обеспечивающие измерение и индикацию наклонной дальности от радиомаяков систем ДМЕ. Это запросчик (ЗСД), пульт управления режимами (ПУР), антенна (АМ) и индикатор (ИСД). С позиции безопасности полета целесообразно ограничиться исследованием надежности СД-75 для полетного случая.

Рис. 7. Функциональная схема СД-75

Процесс старения (отработки ресурсов) агрегатами СД-75 приведен на рис. 8.

Рис. 8. Зависимость относительной наработки СД-75 самолета Ту-154М

Из приведенных рисунков следует, что процесс старения комплектующих изделий рассмотренных систем завершается при налете планера самолета 25-30 тыс. часов. На одном экземпляре самолета в системе могут работать одновременно как агрегаты новые с относительной отработкой ресурса равной 0,05, так и агрегаты, име- ющие относительную отработку ресурса 0,75 и более. Приведенные результаты убедительно показывают, что агрегаты, имеющие отказы и эксплуатирующиеся на рассматриваемый момент в парке самолетов имеют относительную наработку назначенных ресурсов не более 45-55 %. Стабилизация процесса старения агрегатов связана отчасти с заменой их по неисправностям и отказам.

Представленная картина отработки ресурсов агрегатами систем оптимистична. Она говорит о том, что при существующей системе технического обслуживания и ремонта самолетов в гражданской авиации, старение функциональных систем не может быть фактором, огра- ничивающим ресурс самолета в целом, а ее надежность может поддерживаться на высоком уровне, удовлетворяющем требованиям НЛГС.

Авторами рассмотрены фактически реализованные в практике эксплуатации процессов старения систем Ту-154М. ОКБ разработчик самолета, задавая ресурсы аг- регатам, предусмотрело их замену в процессе эксплуатации и таким образом определило верхнюю границу процессов старения, поскольку она не учитывает досрочные замены агрегатов по отказам, неисправностям и другим причинам. Представляет интерес рассмотрение этой верхней границы и ее сравнение с эксплуатационной кривой старения.

В работе по назначенному ресурсу оценены процес- сы старения основной системы электроснабжения переменным током СПЗ СЗБ40 и радиодальномера СД-75, апо межремонтному ресурсу - системы электроснабжения постоянным током и автомата углов атаки и перегрузок АУАСП-12ВРИ. Исходные данные приведены в табл. 2.

Расчетные процессы приведены на рис. 9-12.

Рис. 9. Зависимость относительной наработки агрегатов основной системы электроснабжения переменным током самолета Ту-154М (по назначенному ресурсу)

Рис. 10. Зависимость относительной наработки СД-75 самолета Ту-154М (по назначенному ресурсу)

Рис. 11. Зависимость относительной наработки агрегатов

Рис. 12. Зависимость относительной наработки агрегатов

АУАСП-12ВРИ самолета Ту-154М (по межремонтному ресурсу)

Наклонные участки получены как средне арифметические величины наработки комплектующих изделий и характеризуют увеличение наработки агрегатами функ- циональной системы в целом (см. рис. 9-12). Вертикальные линии соответствуют замене комплектующих изделий, выработавших свой ресурс, в определенный момент времени на новые или послеремонтные агрегаты. Вследствие чего величина относительной наработки этих изделий скачкообразно изменяется от 1 до 0.

Ступенчатые процессы систем (см. рис. 9-12), заданные разработчиком, допускают самоопределенные периоды налета самолета, как увеличение относительной отработки ресурсов агрегатами почти до 1, так и уменьшение до значений менее 0,1. Уменьшение относительной отработки ресурсов является, с позиции надежнос ти, благоприятным фактором. А ее увеличение до значений близких к 1 означает почти полное исчерпание ресурсов агрегатами системы. Вместе с этим усредненные значения процессов могут быть приняты близкими к относительной отработке ресурсов равной 0,5. Эго хорошо сходится с фактическими значениями, представленными на рис. 2,4,6 и 8.

Следует отметить, что фактически реализуемые в системах процессы старения не имеют типов увеличения относительной отработки ресурсов агрегатов систем до значений близких к 1 и в этом смысле эти значительно благоприятнее с позиции надежности систем.

Таблица 2

Величина ресурсов агрегатов функциональных систем самолета Ту-154М

Функциональная система	Комплектующие изделия	Назначенный ресурс, ч
СПЗСЗБ40	ГТ40ПЧ6	6 000
	БЗУ-376СБ	27 000
	БРН-208М7А	27 000
	БРЧ-62БМ	30 000
	БТТ-40Б	30 000
СД-75	ЗСД-75	20 000
	ПУР	20 000
	АМ-001	50 000
	ИСД-1	50 000
Функциональная система	Комплектующие изделия	Межремонтный ресурс, ч
СЭС ПОСТОЯННЫМ током	ВУ-6Б	10 000
	ДМР-200ВУ	12 000
	БЗА-ЗД	10 000
АУАСП-12ВРИ	ДУА-9Р	13 600
	ДКУ-23Р	10 000
	ДП-1-3	10 000
	УАП-15КР	13 600
	БК-2П	10 000

О. G. Boyko, V В. Krasnopeev

THE ANALYSIS OF TUPOLEV-154M AIRCRAFT ELECTRIC AND AUTOMATION SYSTEMS DETERIORATION

The Tupolev-15 4M aircraft electroficated systems deterioration is made according to the materials of the exploiter.

The deterioration process predicted by the aircraft developer are viewed.