Аналого-логический метод формирования и корректировки режимов технического обслуживания и ремонта воздушных судов гражданской авиации

На правах рукописи

Далецкий Станислав Станиславович

АНАЛОГО-ЛОГИЧЕСКИЙ МЕТОД ФОРМИРОВАНИЯ И КОРРЕКТИРОВКИ РЕЖИМОВ ТЕХНИЧЕСКОГО ОБСЛУЖИВАНИЯ И РЕМОНТА ВОЗДУШНЫХ СУДОВ ГРАЖДАНСКОЙ АВИАЦИИ

Специальность 05.22.14 – Эксплуатация воздушного транспорта

А в т о р е ф е р а т

диссертации на соискание учёной степени кандидата

технических наук

.

Москва – 2011

Диссертационная работа выполнена в Государственном научно-исследовательском институте гражданской авиации (ГосНИИ ГА)

Научный руководитель: доктор технических наук

Гипич Геннадий Николаевич

Официальные оппоненты: доктор технических наук

Рухлинский Виктор Михайлович

кандидат технических наук

Шарыпов Андрей Николаевич

Ведущая организация: ОАО «Научно-производственная корпорация «Иркут»

Защита состоится «_____»____________2011 г. в _______ на заседании Диссертационного Совета Д315.002.01 при ГосНИИ ГА по адресу:

125438, г. Москва. ул. Михалковская, д.67, кор.1.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ГосНИИ ГА.

Автореферат разослан «_____»______________2011г.

Учёный секретарь диссертационного совета Д 315.002.01

кандидат технических наук А.Е. Байков

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность проблемы. Эффективность использования воздушных судов (ВС) гражданской авиации (ГА) в значительной степени зависит от режимов технического обслуживания и ремонта (ТОиР), которые определяют объёмы и периодичность работ ТОиР выполняемых на ВС, его системах, оборудовании и изделиях с целью обеспечения использования ВС по назначению и безопасности полётов с определёнными затратами труда, времени и средств.

Совершенствование режимов ТОиР ВС является одним из основных направлений повышения эффективности эксплуатации ВС ГА при обеспечении необходимого уровня безопасности полётов (БП).

Затраты на ТОиР ВС в процессе эксплуатации составляют1017% от себестоимости лётного часа в полных эксплуатационных расходах (ПЭР) современных типов ВС, однако, именно совершенствование режимов ТОиР не требует дополнительных капитальных вложений и обеспечивает сокращение простоев ВС на ТОиР, что и определяет эффективность исследований по совершенствованию режимов ТОиР.

Развитие авиационной техники (АТ), в том числе принципов проектирования, технологий изготовления и способов обеспечения безопасности полётов привело к технической возможности существенного сокращения объёмов работ ТОиР и оптимизации периодичности их выполнения при том же и даже более высоком уровне безопасности полётов ВС в целом. Значительный вклад в совершенствование режимов ТОиР АТ вносит также применение методов эксплуатации изделий АТ по техническому состоянию (ТЭС) которые предполагают перенос акцентов в режимах ТОиР изделий от плановой профилактики к плановому контролю состояния.

Решению задач научного обоснования и практического применения методов совершенствования объёмов и периодичности работ ТОиР АТ посвящено множество исследований, результаты которых нашли отражение в нормативных и методических документах отрасли ГА и авиапромышленности и применяются в отечественной практике эксплуатации ВС ГА.

Большой вклад в развитие методов выбора и обоснования объёмов и периодичности работ ТОиР АТ внесли такие учёные как Барзилович Е.Ю, Дедков В.К, Деркач О.Я, Ицкович А.А, Майоров А.В, Петров А.И, Северцев Н.А, Смирнов Н.Н, Чинючин Ю.М. и др.

В результате этих исследований разработаны теоретические основы и практические методы формирования и корректировки режимов отечественных типов ВС ГА как находящихся в эксплуатации: Ил-96, Ту-154, Бе-200, Ту-204, Як-42, Як-40, Ан-24 и др., так и вновь создаваемых: Ту-334, Super Jet, МС-21 и др., однако единых методических и нормативных документов по формированию режимов ТОиР ВС нет и указанные разработки базируются на методиках ГосНИИ ГА, ЛИИ им. М.М. Громова, НПО «Взлёт», ЦАГИ, НИИСУ и ОКБ – разработчиков ВС, что приводит к различным результатам по типам ВС ГА и различной трактовке этих результатов, вызывающей существенные трудности при сертификации ВС и поддержанию лётной годности ВС в эксплуатации. Выбор работ производится без учёта их влияния на состояние ВС в целом, а периодичность формируется по последствиям отказа на безопасность полётов без учёта других факторов.

Следует отметить, что проблемы формирования режимов ТОиР зарубежных типов ВС решаются на основе последовательных выпусков нормативных документов, типа MSG, которые основаны на логическом анализе выбора работ ТОиР функциональных систем ВС, учитывающих структуру и состав этих систем. Опыт применения документов MSG показывает, что логика выбора работ ТОиР АТ во многом базируется на опыте эксплуатации ВС-аналогов нового типа ВС и изделий его комплектации.

Условия и способы применения информации об аналогах объектов и процессов технической эксплуатации (ПТЭ) с разработкой логики (алгоритмов) решений по формировании режимов ТОиР изделий АТ и ВС в целом, автор определил как аналого-логический метод формирования режимов ТОиР ВС. Применение этого метода требует разработки условий и ограничений для подбора аналогов объектов ТОиР и процессов ТЭ, выбора и обоснования моделей и логических процедур формирования режимов ТОиР АТ с применением методов математической статистики и теории надёжности по всем этапам разработки режимов ТОиР ВС от формальной постановки задач до организации внедрения результатов с их проверкой в реальных условиях эксплуатации ВС в конкретных авиакомпаниях, что и составляет основное содержание диссертационной работы.

Работа базируется на научных и практических результатах формирования режимов ТОиР отечественных и зарубежных типов ВС ГА в отечественных и зарубежных авиакомпаниях ГА, выполненных в ОКБ Туполева, Яковлева, Антонова, ГосНИИ ГА, ЛИИ им. Громова, ГосНИИ «Аэронавигации», фирме ‘Boeing’, на ремонтных заводах ГА и заводах изготовителях ВС – САЗ и СмАЗ и научных разработках автора и их практических результатах по самолётам типа Як-42 и Як-18Т.

Целью диссертационного исследования является разработка комплекса методов формирования и корректировки режимов ТОиР ВС ГА обеспечивающих безопасность и регулярность полётов при минимальных затратах труда, времени и средств.

Поставленная цель достигается на основе решения следующих задач:

- обоснование направления исследований;

- исследование эксплуатационной и ремонтной документации в системе обеспечения безопасности полётов ВС;

- классификация изделий АТ как объектов ТОиР, работ ТОиР, отказов и неисправностей АТ;

- разработка методов формирования перечней работ ТОиР АТ по их влиянию на состояние ВС;

- разработка методов формирования периодичностей работ ТОиР АТ по сочетанию вероятностей событий, их проявлению и последствий;

- разработка методов оценки эффективности режимов ТОиР ВС ГА с учётом структуры РО и условий лётной эксплуатации ВС;

- формирование технологий информационного обеспечения режимов ТОиР ВС в эксплуатации;

- разработка методики формирования режимов ТОиР ВС ГА;

- эксплуатационная проверка результатов исследований.

Методы исследований. Решение научных задач диссертационной работы проводилось на основе исследований процессов технической эксплуатации отечественных и зарубежных типов ВС ГА, включая наблюдения, обобщение и статистический анализ результатов технической эксплуатации ВС с формированием моделей, методов и заключений. В работе использованы методы теории вероятностей и математической статистики, теории надёжности, методы системного анализа, программно-целевого планирования и управления техническими системами с экономическим анализом получаемых результатов.

Объектом исследований являются процессы технической эксплуатации ВС отечественного и зарубежного производства, их эксплуатационная и ремонтная документация и нормативно-методическая документация в области лётной годности и технической эксплуатации ВС ГА.

Научная новизна работы состоит в разработке комплекса методов аналого-логического формирования режимов ТОиР ВС ГА, в а именно:

- впервые разработаны формализованные принципы формирования режимов ТОиР ВС ГА на основе аналогий и логики выбора состава и периодичности работ ТОиР в том числе:

- выбора состава работ на основе разработанных классификаций изделий АТ и работ ТОиР по их влиянию на состояние ВС;

- выбора периодичности работ ТОиР на основе сочетания вида работ, частоты событий, их проявления и последствий;

- разработаны модели оценки эффективности режимов ТОиР ВС ГА и изделий АТ в зависимости от структуры регламента и условий лётной эксплуатации;

- разработаны новые технологии организации работ по формированию режимов ТОиР АТ и их информационному обеспечению;

- разработана комплексная методика формирования режимов ТОиР ВС ГА.

Достоверность результатов исследований обеспечена эксплуатационной проверкой полученных моделей и методов в реальных условиях эксплуатации ВС, в том числе выполненных автором по самолётам Як-18Т и Як-42.

Все модели и методы базируются на реальных статистических данных о процессах технической эксплуатации отечественных и зарубежных типов ВС ГА, которые проверены и подтверждены практическими расчётами представленными методами и новыми регламентами ТО самолётов Як-18Т и Як-42, разработанных автором.

Положения выносимые на защиту составляют комплекс научно-технических методов формирования и корректировки режимов ТОиР ВС ГА отечественного производства, который включает:

- методы выбора состава работ для изделий АТ в зависимости от предложенных классификаций изделий АТ и работ ТОиР по их влиянию на состояние ВС;

- методы выбора периодичности работ ТОиР в зависимости от их классификации и сочетания частоты событий, их проявления и последствий;

- методы оценки эффективности режимов ТОиР АТ в эксплуатации по удельным трудозатратам на ТОиР в зависимости от структуры регламента и условий лётной эксплуатации;

- алгоритмы и технологии информационного обеспечения режимов ТОиР, изделий АТ и ВС в целом.

Практическая значимость работы состоит в том, что предложенная методика, модели, методы и технологии позволяют:

- формировать режимы ТОиР изделий АТ и ВС в целом, обеспечивающие минимальные затраты труда, времени и средств при заданных уровнях безопасности и регулярности полётов;

- проводить выбор и корректировку эффективного состава работ ТОиР и периодичности их выполнения в различных условиях эксплуатации ВС;

- проводить экономическую оценку эффективности режимов ТОиР изделий АТ и ВС в целом;

- организовывать и проводить сбор и обработку информации о техническом состоянии АТ в эксплуатации для оценки эффективности режимов ТОиР;

- выполнять комплекс работ по формированию режимов ТОиР ВС на основе предложенных технологий и организации их выполнения.

Реализация и внедрение результатов работы. Разработанные методы, алгоритмы и модели подтверждены практическими расчётами и примерами на основе фактических данных об эксплуатации самолётов Як-18Т, Як-42 и др. Разработана и утверждена «Методика формирования режимов технического обслуживания и ремонта воздушных судов гражданской авиации», (2010г).

Разработан и внедрён новый регламент ТО самолётов Як-18Т и технологические указания к нему (2007г). Разработан проект нового регламента ТО самолётов Як-42 (2008г).

Алгоритмы и модели формирования режимов ТОиР данной работы использованы при корректировке режимов ТОиР изделий и систем ВС ГА.

Организация и технологии проведения работ по формированию РО самолётов Як-18Т и Як-42 также выполнялись по результатам данной работы.

Апробация работы. Диссертационная работа рассмотрена и одобрена на НТС Центра ПЛГВС ГосНИИ ГА, а также на научно-техническом семинаре кафедры ТЭЛА МГТУ ГА с участием специалистов других кафедр, ГосНИИ ГА и ОКБ.

Результаты выполненных работ докладывались и получили положительную оценку:

- на Международной научно-технической конференции посвящённой 35-летию со дня основании МГТУ ГА 18-19 мая 2006 года «Гражданская авиация на современном этапе развития науки, техники и общества» (1доклад);

- на Международной научно-технической конференции в МГТУ ГА, посвящённой 85-летию гражданской авиации России «Гражданская авиация на современном этапе развития науки, техники и общества» 22-23 апреля 2008 года (2 доклада).

Публикации:

По результатам диссертационной работы опубликовано 9 работ, в том числе 3 статьи в рейтинговом «Научном вестнике МГТУ ГА» в 2006-2010гг.

Структура и объём диссертационной работы. Работа состоит из введения, пяти глав, заключения, списка использованных источников и приложений.

Основная часть работы изложена на 126 стр. машинописного текста и включает 35 рисунков, 38 таблиц и 113 библиографических названий (из них 20 на английском языке). Общий объём работы 204 страницы.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении обосновывается актуальность проблемы формирования режимов технического обслуживания и ремонта ВС ГА и даётся общая характеристика работы её целей, задач, полученных результатов, их новизны и практического применения.

В первой главе рассмотрены научно-технические основы существующих методов формирования режимов ТОиР отечественных ВС и зарубежных типов ВС ГА. На основе действующих нормативно-методических документов сделан анализ этих методов, рассмотрены технологии и организация проведения работ по формированию режимов ТОиР ВС ГА на этапах разработки, испытаний и эксплуатации и на этой основе сформулированы цели и задачи диссертации применительно к реальным условиям функционирования отечественной гражданской авиации и авиационной промышленности.

Для зарубежных типов ВС ГА исследованы результаты применения документов, типа MSG, основанных на логике альтернативных инженерных решений по выбору состава работ при формировании базовых программ ТОиР (MPD) типа ВС и их корректировки в процессе эксплуатации ВС, самими эксплуатантами.

Для отечественных типов ВС исследованы результаты применения отечественных методик норм и правил по формированию регламентов ТО и режимов ремонта, основанных, в основном, на аналоговом принципе отбора состава и периодичности работ ТОиР по прототипам, с применением аналитических расчётов по влиянию режимов ТОиР на безопасность и эффективность эксплуатации ВС с позиций обеспечения надёжности и безопасности полётов.

Так, для отечественных типов ВС ГА режимы ТОиР формируются в следующем порядке: анализ безотказности ФСвыбор структуры регламента ТОвыбор режимов ТОиРэксплуатационная проверка РОкорректировка РО в процессе эксплуатации. Работы ТОиР при этом делятся на основные и вспомогательные, плановые и неплановые, которые в свою очередь могут быть разделены на технологическое обслуживание, контроль состояния и поддержание и восстановление надёжности.

РО на ВС в целом состоит из: оперативного ТО, периодического ТО, ТО при хранении и специальное ТО. Такая структура РО может быть сохранена и для новых методов формирования режимов ТОиР.

Формирование программы MPD поставщиком зарубежных типов ВС проводится на основе различных версий документа MSG процедурами MRB с участием эксплуатантов. MSG-3 – это документ основанный на применении логических схем выбора работ ТОиР, а именно: смазка/обслуживание (LV/SV), операционный/визуальный контроль (IN/FC); восстановление (RS); удаление (DC), а отказы и неисправности подразделяются на 3 группы: случайные повреждения (AD); повреждения от окружающей среды (ED) и усталостные повреждения (FD). Основой анализа по логическим схемам является анализ отказобезопасности систем (SSA) или по планеру (DTA) по влиянию отказов на категории лётной годности ВС, а именно: очевидная безопасность (5); очевидное операционное влияние (6), очевидное экономическое влияние (7); скрытая безопасность (8); скрытая небезопасность (9) или по экономическим факторам, при отказах не влияющих на безопасность полётов.

Обобщая отечественный и зарубежный опыт автор предлагает формирование режимов ТОиР ВС проводить аналого-логическим методом, где аналогичная составляющая использует опыт формирование перечня работ по прототипу или аналогу, а логическая составляющая корректирует этот перечень инженерным анализом по логическим схемам типа MSG, с расчётом периодичности работ статистическими методами. В обоснование такого метода рассмотрены источники информации, проектной и эксплуатационной документации и показана необходимость её дополнения для реализации цели исследования. Рассмотрены также методы расчёта периодичности контрольных и восстановительных работ на основе положений теории надёжности и математической статистики и показаны условия их применения. Таким образом, глава 1 обосновывает цели и задачи исследования данной работы.

Применяемая терминология базируется на национальном стандарте ГОСТ Р 53863-2010 разработанном автором и введённым в действие с 2011 года.

Во второй главе исследуется эксплуатационная (ЭД) и ремонтная (РД) документации, как основа реализации режимов ТОиР. Рассмотрена структура, номенклатура и содержание ЭД и РД на отечественные типы ВС. Предложена классификация документации по содержанию: на нормативную, техническую и организационную, по области действия: на общую, типовую и пономерную, по условиям применения на эталонную, контрольную и рабочую и по условиям поставки на обязательную, дополнительную и рекомендуемую.

Выполнен анализ номенклатуры и содержания ЭД и РД применительно к формированию и корректировки режимов ТОиР ВС в условиях эксплуатации ВС и разработана система обеспечения и контроля качества ЭД и РД в процессе эксплуатации ВС.

Обеспечение эксплуатанта ЭД и РД разделено на три направления по видам документации: отраслевая, типовая и производственная.

Отраслевая включает нормативы, правила, стандарты, документы ИКАО и Авиационных властей (САА) и эксплуатант самостоятельно обеспечивает себя этой документацией находящейся в свободном обращении.

Производственная документация разрабатывается эксплуатантом самостоятельно на основе типовых правил и отраслевых норм, а процедуры её применения также определяются эксплуатантом в Руководстве по ТОиР при сертификации эксплуатанта.

Типовая ЭД и РД поставляется поставщиком ВС обязательно или по заказам эксплуатантов, актуализация этой документации также проводится уполномоченными САА организациями в установленном порядке, в том числе и с применением информационных систем (АИУС) на основе электронных копий ЭД и РД.

Разработанные классификации и условия применения ЭД и РД обеспечивают реализацию режимов ТОиР ВС предложенными в работе методами.

В третьей главе разработаны методы и модели формирования перечней и периодичности выполнения работ ТОиР, изделий АТ, что и определяет основную задачу формирования режимов ТОиР для ВС в целом.