 |
Система технической эксплуатации авиационной техники
|
|
|
|
3.1. Техническая эксплуатация по ресурсу. Техническое обслуживание авиационной техники по ее наработке.
Метод технической эксплуатации по ресурсу (ТЭР) со стратегией технического обслуживания по наработке является традиционном и до сих пор широко применяется в гражданской авиации. При этом оперативные, периодические технические обслуживания и ремонт образуют комплекс планово-предупредительных мероприятий, с помощью которых обеспечивается исправность парка ВС, безопасность и регулярность полетов.
Оперативное ТО. Выполнение оперативных видов ТО осуществляется цехом оперативных регламентов АТБ. Бригады цеха размещают вблизи перрона, обеспечивают производственными и бытовыми помещениями, эксплуатационной документацией, необходимыми средствами наземного обслуживания (СНО) и связи.
Число ВС, подлежащих обслуживанию, сроки их поступления в цех и готовности к вылету, перечень дополнительных работ планирует ПДО на основании суточного плана полетов. Для транзитных ВС объем оперативного ТО и дополнительных работ определяет бортинженер (борттехник) в соответствии с регламентом ТО и фактическим налетом ВС.
Периодическое ТО. Подготовка к выполнению каждой формы периодического ТО начинается в ПДО АТБ с анализа записей в формулярах ВС, авиадвигателей и в паспортах агрегатов. В результате выявляется потребность в дополнительных работах – замене выработавших ресурс агрегатов, выполнении доработок по бюллетеням, специальных осмотрах и т.д. Затем начальник ПДО выдает сменное задание цеху периодического ТО и другим цехам, которые обеспечивают подготовку агрегатов для замены, инструмента, запасных частей и материалов, СНО.
|
|
|
3.2. Методы технического обслуживания
Классификация. В зависимости от сосредоточенности во времени выполнения периодического ТО различают одноразовый и поэтапные методы ТО.
При одноразовом методе весь объем работ данной формы периодического ТО выполняются в течение одного обслуживания. При этом ВС не используется для полетов, пока не будет выполнен весь объем ТО по соответствующей форме ТО (Ф1, Ф2, Ф3). Метод целесообразно применять при условии малой загруженности авиапредприятий выполнением авиационных перевозок и работ, а также при круглосуточной работе цеха периодического ТО.
При поэтапном методе комплекс операций каждой формы ТО расчленяется на примерно равные части, которые выполняются отдельными этапами с сохранением установленной периодичности операций.
В зависимости от специализации технического состава при обслуживании авиатехники различают методы ТО посистемный и зонный.
При посистемном методе организация и специализация исполнителей ТО осуществляется по функциональным системам ВС.
При зонном методе организация и специализация исполнителей ТО осуществляется по зонам конструкции ВС.
В зависимости от организации последовательности выполнения работ по ТО на группе ВС (на группе одинаковых рабочих мест, зон) различают параллельный, последовательный и поточные методы технического обслуживания.
Поэтапные методы выполнения периодических форм ТО. Существуют два вида поэтапного метода выполнения работ при ТО:
- с распределением объема работ данной формы ТО по этапам в пределах допуска по наработке (налету) к базовой периодичности;
- с равномерным распределением трудоемкости периодического ТО по периодам выполнения формы Ф1.
В случае распределения объема работ ТО в пределах допуска по наработке (налету) весь объем работ делится на несколько завершенных этапов (частей) примерно равной трудоемкости. Эти этапы последовательно выполняются в промежутках между рейсами ВС и так, чтобы все этапы были выполнены за время налета ВС в пределах допусков на время выполнения соответствующей формы ТО. Выполнение каждого этапа может быть, например, совмещено с периодами выполнения оперативного ТО.
|
|
|
Схема метода представлена на рис. 3.1. По оси времени заштрихованными прямоугольниками показаны оперативные формы ТО. Через очередное межрегламентное время налета Тр, т.е. в момент tр, должно выполняться очередное периодическое обслуживание с допуском по времени налета ±Δtн. Объем трудозатрат Тф на это ТО условно показан прямоугольником с цифрами 1 – 8. В пределах допусков ±Δtн располагается определенное число оперативных ТО (на рис. оно равно восьми). На это число примерно равных частей (этапов) разделяется объем трудозатрат Тф. Каждая из частей выполняется вместе с одной из оперативных форм ТО.
Использование такого поэтапного метода целесообразно, если время простоев ВС между полетами превышает время выполнения оперативного ТО и соответствующей части формы периодического ТО.
При большом объеме летной работы предприятия для более равномерного распределения времени нахождения ВС на периодическом ТО, а также равномерной плановой загрузки цехов периодических форм ТО нашел сейчас широкое распространение метод с равномерным распределением трудоемкости форм периодического ТО по периодам выполнения формы Ф1.
Трудоемкость каждой из трех форм периодического ТО можно представить как:
Тф1 – трудоемкость формы Ф1;
Тф2 = Тф1 + ΔТф2 – трудоемкость формы Ф2;
Тф3 = Тф2 + ΔТф3 = Тф1 + ΔТф2 + ΔТф3,
где ΔТф2 и ΔТф3 – дополнительные трудозатраты к трудозатратам на выполнение форм Ф1 и Ф2 соответственно.
Если разделить трудоемкости ΔТф2 на три, а ΔТф3 на шесть завершенных частей, то схема рассматриваемого поэтапного метода будет иметь вид, представленный на рис. 3.2.
Заштрихованными прямоугольниками на оси tн показаны (условно) объемы трудозатрат Тф1, стрелками – переносы каждой из трех частей работы ΔТф2 и каждой из шести частей работы ΔТф3 для совмещения их с периодами выполнения формы Ф1. В результате весь цикл регламентных работ делится на шесть этапов примерно равной трудоемкости. Этапам присвоены номера с первого по шестой или буквенные обозначения А, Б, В, Г, Д, Е. Каждый из этапов повторяется через время цикла регламентных работ. Так, например, для самолета Ту – 154 (и ряда других) эта периодичность этапов равна 1800 часов.
|
|
|
Для каждого этапа составляется пооперационная ведомость с перечнем пунктов регламента, подлежащих выполнению в данном этапе по каждому виду АТ. Эта ведомость выдается начальнику (инженеру) смены вместе с картой-нарядом на выполнение ТО.
Недостатком поэтапных методов ТО является увеличение общей трудоемкости демонтажно-монтажных работ (неоднократные закрытия-открытия лючков, снятие и установка одних и тех же агрегатов).
Посистемный и зонный методы. При посистемном методе ТО бригада (исполнитель) выполняет работы на закрепленных за ней определенных системах. Например, такими системами могут быть приборное оборудование, электрооборудование, автоматические бортовые системы управления полетом, кислородное оборудование, системы регистрации параметров полета, БЦВМ и др. Каждая бригада получает пооперационные ведомости для ТО соответствующих систем.
При зонном методе ТО за исполнителем (группой исполнителей) закрепляют определенную зону ВС, в которой он выполняет работы по ТО всех изделий систем планера, силовых установок, АиРЭО в соответствии с регламентом обслуживания. В этом случае исполнитель должен знать и освоить весь объем операций ТО по каждому изделию, расположенному в зоне, независимо от базовой специализации исполнителя. Глубоких базовых знаний по каждой из систем от него не требуется. Для каждой зоны составляется пооперационная ведомость, куда включаются работы соответствующего этапа (формы) ТО, подлежащие выполнению.
При данном методе ТО может быть повышена производительность работ за счет ликвидации перемещений исполнителей со средствами обслуживания по зонам ВС, глубокого освоения строго ограниченного перечня операций обслуживания, упрощается планирование взаимодействия специалистов. Однако работы, связанные с проверкой работоспособности систем, выполняются специалистами по этим конкретным системам.
|
|
|
Параллельный, последовательный и поточный методы. При параллельном методе на всех ВС группы работы ведутся одновременно. При данном методе требуются большие штаты специалистов – полный комплект для каждого ВС. При этом специалисты слабо и неравномерно загружены, поэтому такой метод в настоящее время используется очень редко.
При последовательном методе ТО группы специалистов последовательно переходят от одного ВС к другому, если он свободен от предыдущей группы.
При переходе от более длинной операции к более короткой имеют место простои группы специалистов, а при переходе от коротких к более длинным – простои ВС (в ожидании специалистов).
При поточном методе специалисты, приступив к работе, выполняют ее непрерывно, переходя от одного ВС к другому. Метод применяется при оперативном ТО большого числа ВС, при выполнении ремонта на ремонтных заводах, а также при большом потоке ВС в цехе периодического ТО.
3.3. Кооперированные методы эксплуатации ВС при специализации АТБ
В современной гражданской авиации существует много небольших авиационных предприятий с небольшим парком ВС. При этом нередко такой парк состоит из нескольких типов ВС. Несмотря на это, необходимо обеспечить высокое качество их технического обслуживания, выполнения периодических форм ТО, что возможно лишь при хорошем техническом оснащении и при наличии штата квалифицированных специалистов АТБ. Но в этом случае специалисты и средства технического обслуживания АТБ имеют малую загрузку, велики их простои в ожидании поступления на обслуживание очередного ВС. Следствие этого – возрастание стоимости ТО, т.е. снижение экономической эффективности эксплуатации ВС.
Для повышения экономической эффективности использования основных производственных фондов, более полного удовлетворения потребностей в авиаперевозках широкое применение находят кооперированные методы эксплуатации АТ при специализации АТБ по периодическому обслуживанию ограниченного числа типов ВС.
На практике могут использоваться различные варианты кооперирования.
1. На авиапредприятии имеются только летные отряды и АТБ, выполняющая только оперативные ТО. АТБ базового авиапредприятия выделяет исправные ВС и осуществляет периодические ТО и устраняет неисправности.
2. Авиапредприятия имеют свои ВС разных типов и их АТБ выполняют оперативные ТО, а одно из них имеет специализированную АТБ, на которой выполняются периодические ТО на ВС всех кооперированных авиапредприятий.
|
|
|
3. АТБ авиапредприятия специализируется на выполнении периодических ТО на одном-двух типах ВС и все кооперированные авиапредприятия отправляют ВС данных типов на специализированное АТБ для выполнения периодического ТО.
На практике могут быть и другие формы кооперации. Основными преимуществами кооперирования и специализации АТБ являются: концентрация периодических ТО ВС одного типа в ограниченном числе специализированных АТБ, повышение технического уровня эксплуатации за счет более эффективного использования производственных площадей, сосредоточения технических средств ТО одного-двух типов ВС, увеличение сменности работы и оптимизация численности ИТС в цехах АТБ, снижение себестоимости ТО в специализированных АТБ, снижение расходов на оборотный фонд запасных частей, блоков, агрегатов ввиду возможности их оптимизации, снижение затрат на капитальное строительство и др.
3.4. Расчет периодичности регламентных работ
В процессе эксплуатации отказы АТ являются следствием постепенного и мгновенного изменения характеристик объекта, обусловленного старением, износом элементов, расстройками, ослаблениями креплений, подгарами контактов, низким качеством изготовления и т.д.
Для многих элементов и сложных систем параметры потока отказов (или интенсивности отказов) не остаются постоянными, а возрастают с течением времени.
Основная цель регламентных и других профилактических работ – уменьшение параметра потока отказов до их минимальных значений. Интуитивно понятно, что если бы регламентные работы не уменьшали параметр потока отказов, то в их проведении не было бы смысла.
Все бортовое оборудование ВС можно разделить на несколько групп в зависимости от скорости изменения параметра потока отказов (рис. 3.3). К первой группе относятся те объекты, параметр потока отказов которых возрастает до предельно допустимых значений за время наработки t1 (например, равное 300 ч). После выполнения регламентных работ на этих объектах их параметры потока отказов восстанавливаются (кривая 1).
К второй группе относятся объекты, параметр потока отказов которых возрастает до предельно допустимых значений за время t2 (например, t2 = 3t1, кривая 2). К третьей группе относятся объекты, предельные значения параметра потока отказов которых достигаются за время t3, равное, например, t3 = 2t2 (кривые 3), и т.д. К нулевой группе можно отнести объекты, параметр потока отказов которых за весь срок эксплуатации остаются постоянными.
Имея данные о характере изменения параметра потока отказов блоков (частей) разработанного объекта, можно оценить периодичность выполнения регламентных работ (в случае метода эксплуатации по наработке) или работ по глубокому контролю состояния объекта, если при эксплуатации по состоянию с контролем параметров не обеспечивается непрерывный их контроль. Оценку периодичности выполнения регламентных работ целесообразно произвести из условия получения максимального коэффициента исправности объекта.
Рассмотрим коэффициент исправности объекта в виде
tн + tпи tрр + tв
Ки = ------------ = 1 – -----------, (1.1)
tо tо
где tн – среднее время наработки (налета) одного объекта за время tо; tпи – среднее время простоя на земле исправного объекта, сюда входит и время подготовок к полетам; tрр, tв – средние времена, затраченные соответственно на регламентные работы и на восстановление отказавшего объекта; tо = tн + tпи + tрр + tв – суммарное время (в часах) эксплуатации объекта за рассматриваемый календарный период времени (исключая плановые ремонты и ремонты ввиду повреждения объектов).
Выражение (1.1) можно представить как
Ки = 1 – Кн Кпв, (1.2)
где Кн = tн/tо – средний коэффициент налета (наработки) объекта за рассматриваемое календарное время; Кпв = (tрр1 + tв1)/tн1 – средний коэффициент потерь на восстановление объекта; tрр1 – среднее время выполнения регламентных работ в одном межрегламентном цикле; tв1 – среднее время восстановительных работ в одном межрегламентном цикле; tн1 – наработка объекта за один межрегламентный цикл.
Среднее время поиска и устранения отказов объекта в одном межрегламентном цикле (периоде)
tв1 = Тв·n(tн1),
где Тв – среднее время поиска и устранения одного отказа; n(tн1) – среднее число отказов за один межрегламентный цикл.
Тогда
tрр1 + Тв·n(tн1)
Кпв = ——————. (1.3)
Tн1
Среднее число отказов и параметр потока отказов ω(t) объектов связаны зависимостью
tн1
n(tн1) = ∫ ω(t)dt. (1.4)
В общем случае монотонной зависимости параметра потока отказов от времени
с
ω(t) = λо + bt, (1.5)
где λо – начальное значение параметра потока (интенсивности) отказов; b, с – коэффициент и показатель степени.
Из выражений (1.4) и (1.5) имеем:
b (с +1)
n(tн1) = λоtн1 + —— tн1. (1.6)
c + 1
Из (1.3) и (1.5) следует:
tрр1 bТв с
Кпв = —— + Тв λо + ——— tн1. (1.7)
tн1 с + 1
Оптимальное значение межрегламентного ресурса (tн1 опт) соответствует минимальному значению коэффициента потерь на восстановление Кпв. Для определения межрегламентного ресурса следует приравнять нулю производную от выражения (1.7) по tн1:
dКпв tрр1 cbТв с-1
——— = (- —— + ————tн1) = 0
dtн1 t²н1 с + 1 tн1 опт
Отсюда
———
(с + 1)tрр1 (с + 1)
tн1 опт = [—————]. (1.8)
cbТв
Из этого выражения видно, что для объектов, параметр потока (интенсивность) отказов которых постоянна (b = 0), оптимальный межрегламентный цикл равен ∞, т. е. регламентные работы нецелесообразны.
Итак, чтобы сделать расчет межрегламентного (межконтрольного) ресурса для разработанного объекта, следует: составить точный перечень регламентных работ – регламент ТО объекта; оценить время tрр1 на их выполнение (используя данные для прототипа); оценить среднее время поиска и устранения отказа Тв в объекте. При этом можно воспользоваться зависимостью
N
Тв = ∑pitвi, (1.9)
i=1
где pi – вероятность отказа i-го элемента в объекте; tвi – время поиска отказа и восстановления объекта при отказе в нем i-го элемента; N – число учитываемых элементов в объекте.
Кроме того, необходимо получить статистические данные о величине и характере изменения параметров потока (интенсивности) отказов прототипа и выполнить расчет потока отказов (интенсивности) для разработанного объекта. Зависимость (1.8) справедлива лишь для случаев, когда регламентные работы обеспечивают ликвидацию причин отказов, т.е. уменьшение интенсивности отказов. Если же причины возрастания интенсивности отказов не выявлены, то невозможно назначить перечень эффективных регламентных работ и установить оптимальную периодичность их выполнения. Выражение (1.8) не учитывает степени влияния отказов изделий на безопасность полетов. Если изделие не имеет функционального резервирования, а его отказы снижают уровень безопасности полетов, то может оказаться целесообразным уменьшить периодичность регламентных работ, несмотря на уменьшение коэффициента исправности изделия. В этом случае оптимальная периодичность регламентных работ должна определяться из условия допустимой максимальной «ненадежности», т.е. допустимого максимального значения параметра потока (интенсивности) отказов изделия.
Как уже указывалось выше при анализе формулы (1.8), регламентные работы нецелесообразны, если параметр потока отказов (интенсивность отказов) изделия постоянен во времени. Однако это справедливо, если с помощью профилактических работ не удается снизить значение этой характеристики надежности. Тщательный анализ причин отказов, введение дополнительных операций контроля и соответствующих результатам контроля профилактических операций иногда могут обеспечить снижение значения уровня параметра потока (интенсивности) отказов изделия. В данном случае речь идет не об оптимальном межрегламентном периоде, а о выполнении профилактических работ в зависимости от технического состояния изделия.
3.5. Особенности использования метода ТЭР
Для оценки общих особенностей использования метода ТЭР рассмотрим структурную схему управления техническим состоянием объекта при данном методе (рис. 3.4).
На схеме обозначено: t – текущее время наработки объекта; Z1(t) – воздействие процесса и средств технической эксплуатации на управление программой ТОиР; X(t) – выходной параметр (вектор выходных параметров), определяющий техническое состояние объекта; Z2(t) – воздействие результатов статистической обработки информации о надежности объекта на управление программой ТОиР; ω(t) – характеристики надежности объекта.
Управляющим входным воздействием на схему является цель ТОиР
(обеспечение безопасности и регулярности полетов, сохранение заданных летно-технических характеристик АТ) на протяжении установленных ресурсов и сроков службы, экономической эффективности технической эксплуатации.
Как следует из структурной схемы управление техническим состоянием объекта эксплуатации, рассматриваемая система управления является разомкнутой. При этом управляющее воздействие на процесс технической эксплуатации определяется не выходным параметром объекта, а время наработки t в соответствии с принятой программой ТОиР.
Зависимость X(t) носит случайный характер и имеет довольно большую дисперсию. Поэтому при отсутствии жесткой обратной связи метод ТОиР по наработке обеспечивает слабое взаимодействие между процессом изменения технического состояния объекта и его технической эксплуатации. Лишь по истечении довольно длительного времени τ эксплуатации большого числа однотипных объектов (с параметрами X(t)i в программу может быть внесена коррекция Z2(t). На рис. 3.4 данное запаздывание, связанное со статистической обработкой информации о надежности объектов
-pτ
эксплуатации, условно показано элементом задержки e. Однако после внесения этой коррекции система управления остается разомкнутой по состоянию каждого конкретного объекта и, следовательно, имеет место несоответствие между процессом технической эксплуатации и фактическим техническим состоянием объекта. Отсутствие указанной выше обратной связи приводит к значительному недоиспользованию фактического ресурса изделия. Это можно видеть из следующего анализа.
Для множества однотипных объектов эксплуатации реализация случайного изменения определяющего параметра X(t) во времени условно характеризуется зависимостями, приведенными на рис. 3.5. На нем обозначено Xдоп – граница допустимых значений параметра X(t); f(t) – плотность распределения времени выхода параметра за границу допуска
(плотность распределения вероятности отказа); T0 – математическое ожидание, т.е. средняя наработка объекта до отказа:
∞
T0 = ∫ p(t)dt,
где p(t) – вероятность безотказной работы объекта за время t.
В среднем 50% объектов отказывает до момента t = То. Для обеспечения безопасности и регулярности полетов время ресурса Тр должно быть меньше То.
Если допустимую вероятность отказа принять равной 0,00135, то время ресурса
Тр = То - 3σ,
где σ – среднее квадратическое отклонение времени отказа.
Тогда средняя наработка Тнс объекта до его замены
Тр
Тнс = ∫ p(t)dt.
При этом среднее время недоработки объекта до его предельного состояния, т.е. до невосстанавливаемого отказа,
∞
ΔT = То – Тнс = ∫ p(t)dt.
Тр
Относительный коэффициент недоиспользования фактического ресурса объекта
β = (ΔТ/То) = (3σ/То).
В зависимости от типа объекта σ = (0,1 ÷ 0,3)То, поэтому
3(0,1 ÷ 0,3) То
Β = ——————— = 0,3 ÷ 0,9.
То
Подобное явление имеет место и при назначении ремонта, регламентных работ для изделий эксплуатируемых по их наработке: большая часть регламентных работ выполняется при фактическом отсутствии их необходимости.
Таким образом, метод технической эксплуатации изделий АТ до выработки ими назначенных (межремонтных, межрегламентных) ресурсов приводит к недоиспользованию 0,3 ÷ 0,9 времени их фактического ресурса. Отсюда становится очевидной назревшая необходимость широкого использования прогрессивных методов эксплуатации и стратегий технического обслуживания и ремонта АТ.
|
|
|
