Способ оценки физического износа авиационной техники
Владельцы патента RU 2589369:
Акционерное общество "Научный Испытательно-Диагностический Центр"(АО "НИДЦ") (RU)
Изобретение относится к области оценки безопасности полетов авиационной техники. Сущность: оценку осуществляют с учетом времени эксплуатации авиационной техники до последнего капитального ремонта эквивалентом повреждаемости крыла и коэффициентом технического состояния, зависящим от степени коррозионного и биологического поражения деталей и агрегатов воздушного судна по формуле:
где α1 - коэффициент, характеризующий скорость накопления неустранимого износа; Ткр - время эксплуатации воздушного судна до последнего капитального ремонта; kэкв - эквивалент нагруженности крыла; t - время эксплуатации воздушного судна после последнего капитального ремонта; KТС - коэффициент технического состояния, Тмежрем - назначенный межремонтный срок службы воздушного судна; w - весовой коэффициент, значение которого определено по результатам обработки экспертной информации; γ - расчетный коэффициент. Технический результат:
возможность количественно оценить безопасность полетов авиационной техники. 3 ил., 1 табл.
Изобретение относится к области оценки безопасности полетов авиационной техники. Способ оценки физического износа авиационной техники заключается в количественной оценке физического износа авиационной техники как сложного объекта. Для большинства сложных механических систем, к которым относится авиационная техника, превалирующим фактором, определяющим их долговечность, выступает физический износ. Накопление неустранимого физического износа воздушного судна описывается квадратичной степенной функцией времени. Таким образом, коэффициент неустранимого физического износа на момент последнего капитального ремонта равен , где α1 - коэффициент, характеризующий скорость накопления неустранимого износа; Ткр - время эксплуатации воздушного судна до последнего капитального ремонта. Схематично накопление неустранимого физического износа показано на рисунке 1, где ось ординат идентифицирует значения коэффициента физического износа воздушного судна, ось абсцисс - время его эксплуатации. Красной линией показан максимально возможный физический износ, равный 1. Точка Tmax определяет назначенный срок службы воздушного судна, а Kкрит - износ, при котором дальнейшая эксплуатация воздушного судна становится опасной. Коэффициент α1 определяется из условия 
, откуда 
.
Пусть воздушное судно прошло капитальный ремонт и коэффициент его физического износа после проведения ремонта равен коэффициенту неустранимого физического износа. Тогда накопление физического износа определяется функцией 
, где t - время эксплуатации воздушного судна после последнего капитального ремонта; Тмежрем - назначенный межремонтный срок службы воздушного судна. На рисунке 2 функция физического износа представлена зеленой линией. На этом рисунке ось ординат идентифицирует значения коэффициента физического износа, а ось абсцисс - время эксплуатации воздушного судна.
Значения числовых коэффициентов С, β, γ находятся из следующих условий. 
.
.
При t=Tmax Kфи=Kкрит, то есть KНИ+(1-KНИ)(1-е-γ)=Kкрит, откуда 
. Выражения для расчетов коэффициента γ для различных стандартных значений коэффициента Kкрит приведены в таблице 1, а значения коэффициентов KНИ, подставляемых в выражения для расчета γ, выбираются в диапазоне от 0 до 1.
При проведении капитального ремонта физический износ воздушного судна снижается до уровня неустранимого износа, определяемого по выражению (1) для рассматриваемого момента времени. В результате зависимость физического износа от времени имеет пилообразный вид (рисунок 3). На рисунке 3 синей линией показано накопление неустранимого износа, а зеленой линией - итоговый физический износ воздушного судна. В целом, формула для расчета физического износа воздушного судна имеет вид 
, где 
, 
. Следует заметить, что для измерения временных процессов достаточно широко применяют такие показатели, как час налета воздушного судна с начала эксплуатации и продолжительность его эксплуатации. Неустранимый износ характеризуется выработкой ресурса воздушного судна во время его применения по назначению, а устранимый износ - коррозионными и биологическими процессами, связанными с воздействием факторов внешней среды на детали и агрегаты систем воздушного судна. Вследствие этого значения Ткр и Тmах имеют размерность в часах, a t и Тмежрем - в годах. Согласно принятой в военно-транспортной авиации системе назначения и продления ресурсов элементам конструкции планера, учет расхода ресурса ведется из расчета: один час полетного времени равен одному часу назначенного ресурса, без учета индивидуальных особенностей эксплуатации конкретного воздушного судна. Многолетние исследования условий эксплуатации и нагруженности парка воздушных судов показали, что такие эксплуатационные параметры полета этих ВС, как взлетный и посадочный вес, высота и продолжительность полета, вес перевозимого груза и заправленного на полет топлива подвержены существенным вариациям и, следовательно, повреждаемость крыла как самого нагруженного агрегата конструкции планера существенно различается в зависимости от условий использования воздушного судна по назначению.
Для оценки величины нагруженности крыла введем понятие эквивалента нагруженности, который представляет собой отношение фактической нагруженности крыла воздушного судна в конкретном полете к повреждаемости крыла в «типовом» ресурсном полете. При этом типовой ресурсный полет принимается за основу при расчете и назначении безопасного (по усталостной прочности) ресурса парку воздушных судов в эксплуатации.
В соответствии с этим величину эквивалента нагруженности крыла конкретного воздушного судна в полете (kэкв) можно определить по следующему выражению 
, где K1т - значение коэффициента, определяемое величиной заправленного на полет топлива и высотой полета; K2t - значение коэффициента, определяемое продолжительностью полета и весом перевозимого груза. На основании выше сделанных допущений об оценке величины нагруженности крыла воздушного судна необходимо скорректировать выражение (8), предназначенное для расчета физического износа воздушного судна. Для конкретного воздушного судна назначенный ресурс и межремонтный ресурс определяются по следующим выражениям соответственно 
. Исходя из этого, выражение (8) принимает вид 
, где 
; 
. Где Kкрит - износ, при котором дальнейшая эксплуатация воздушного судна становится опасной; kэкв - эквивалент нагруженности крыла; t - время эксплуатации воздушного судна после последнего капитального ремонта, год; Тmах - назначенный срок службы воздушного судна, год; Ткр - время эксплуатации воздушного судна до последнего капитального ремонта, год; Тмежрем - назначенный межремонтный срок службы воздушного судна, год. Физический износ воздушного судна достигает значения Kкрит через время Тмежрем после проведения на нем последнего капитального ремонта. Однако в реальных условиях применения воздушного судна по назначению, а также случайного воздействия на этот процесс факторов внешней и внутренней среды его техническое состояние, а следовательно, и его физический износ изменяются по случайному закону, характеризуемому экспоненциальным распределением и средними значениями для этого распределения.
В выражении (12) для учета случайного воздействия факторов среды на техническое состояние воздушного судна введем соответствующий коэффициент его технического состояния KТС, определяющий скорость увеличения физического износа летательного аппарата от суммарного воздействия коррозионного и биологического поражения деталей и агрегатов его систем. Следовательно, коэффициент KТС является функцией от суммарного коррозионного и биологического поражения деталей и агрегатов систем планера воздушного судна.,
где w=0,25 - весовой коэффициент, значение которого определено по результатам обработки экспертной информации.
В выражении (15) физический износ ВС определяется временем его эксплуатации до последнего капитального ремонта, эквивалентом нагруженности крыла и коэффициентом технического состояния воздушного судна, зависящим от степени коррозионного и биологического поражения деталей и агрегатов систем воздушного судна. Для воздушных судов военно-транспортной авиации, не проходивших капитального ремонта, расчетное выражение коэффициента физического износа ВС можно получить из выражения (15) при подстановке в него значения Ткр, равного нулю.
Способ оценки физического износа авиационной техники заключается в количественной оценке с учетом времени ее эксплуатации до последнего капитального ремонта, эквивалентом повреждаемости крыла и коэффициентом технического состояния, зависящим от степени коррозионного и биологического поражения деталей и агрегатов воздушного судна:
где α1 - коэффициент, характеризующий скорость накопления неустранимого износа; Ткр - время эксплуатации воздушного судна до последнего капитального ремонта; kэкв - эквивалент нагруженности крыла; t - время эксплуатации воздушного судна после последнего капитального ремонта; KТС - коэффициент технического состояния, Тмежрем - назначенный межремонтный срок службы воздушного судна; w - весовой коэффициент, значение которого определено по результатам обработки экспертной информации; γ - расчетный коэффициент.
