авторефераты диссертаций БЕСПЛАТНАЯ РОССИЙСКАЯ БИБЛИОТЕКА - WWW.DISLIB.RU

АВТОРЕФЕРАТЫ, ДИССЕРТАЦИИ, МОНОГРАФИИ, НАУЧНЫЕ СТАТЬИ, КНИГИ

 
<< ГЛАВНАЯ
АГРОИНЖЕНЕРИЯ
АСТРОНОМИЯ
БЕЗОПАСНОСТЬ
БИОЛОГИЯ
ЗЕМЛЯ
ИНФОРМАТИКА
ИСКУССТВОВЕДЕНИЕ
ИСТОРИЯ
КУЛЬТУРОЛОГИЯ
МАШИНОСТРОЕНИЕ
МЕДИЦИНА
МЕТАЛЛУРГИЯ
МЕХАНИКА
ПЕДАГОГИКА
ПОЛИТИКА
ПРИБОРОСТРОЕНИЕ
ПРОДОВОЛЬСТВИЕ
ПСИХОЛОГИЯ
РАДИОТЕХНИКА
СЕЛЬСКОЕ ХОЗЯЙСТВО
СОЦИОЛОГИЯ
СТРОИТЕЛЬСТВО
ТЕХНИЧЕСКИЕ НАУКИ
ТРАНСПОРТ
ФАРМАЦЕВТИКА
ФИЗИКА
ФИЗИОЛОГИЯ
ФИЛОЛОГИЯ
ФИЛОСОФИЯ
ХИМИЯ
ЭКОНОМИКА
ЭЛЕКТРОТЕХНИКА
ЭНЕРГЕТИКА
ЮРИСПРУДЕНЦИЯ
ЯЗЫКОЗНАНИЕ
РАЗНОЕ
КОНТАКТЫ


Pages:   || 2 |

Разработка методики интегральной оценки летной годности авиационных газотурбинных двигателей га в условиях эксплуатации

-- [ Страница 1 ] --

На правах рукописи

Кармызов максим валерьевич

РАЗРАБОТКА МЕТОДИКИ ИНТЕГРАЛЬНОЙ ОЦЕНКИ ЛЕТНОЙ ГОДНОСТИ АВИАЦИОННЫХ ГАЗОТУРБИННЫХ ДВИГАТЕЛЕЙ ГА

В УСЛОВИЯХ ЭКСПЛУАТАЦИИ

Специальность 05.22.14 - Эксплуатация воздушного транспорта

Автореферат

диссертации на соискание ученой степени

кандидата технических наук

Москва - 2010

Диссертационная работа выполнена в ФГОУ ВПО «Московский государственный технический университет гражданской авиации» (МГТУ ГА) на кафедре «Технической механики» (ТМ)

Научный руководитель: доктор технических наук, доцент Машошин Олег Федорович

Официальные оппоненты:

- доктор технических наук, профессор Пивоваров Владимир Андреевич,

- кандидат технических наук Волков Алексей Владимирович

Ведущая организация: ФГУП «Государственный научно-исследовательский институт гражданской авиации»

Защита состоится « 22 » апреля 2010 г. в 15:00 часов на заседании диссертационного совета Д.223.011.01 в Московском государственном техническом университете гражданской авиации по адресу: 125993, г. Москва, А-493, ГСП-3, Кронштадтский бульвар, 20.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке МГТУ ГА

Автореферат разослан « » 2010г.

Ученый секретарь диссертационного совета

доктор технических наук, профессор С.В. Кузнецов

Общая характеристика работы

Актуальность работы

Гражданская авиация (ГА) как высокотехнологичная отрасль, связанная с особыми условиями производственной деятельности, с высоким уровнем ответственности за принимаемые решения, накопила большой опыт в использовании различных методов оценки технического состояния авиационной техники (АТ). Тем не менее, недостаточность теоретического и практического подходов к таким важным проблемам как интегральная оценка летной годности (ЛГ) снижает уровень безопасности полетов (БП) при эксплуатации воздушных судов (ВС).

Сохранение ЛГ ВС в процессе эксплуатации является частью общего процесса обеспечения безопасности полетов. В настоя­щее время, например, для оценки ЛГ авиационных газотурбинных двигателей (ГТД) получили значительное развитие методы оперативной диагности­ки, основанные на различных физических принципах, позволяющие контролировать параметры от­ветственных узлов и агрегатов авиационного ГТД.

Анализ методов диагностики термогазодинамических, тепловых, виброакустических параметров, а также оптико-визуальной и трибодиагностики показывают, что каждый из них имеет определенную область применения, что позволяет оценить сос­тояние отдельных узлов и элементов ГТД. Возникает необходимость обобщения важной диагностической информации для дальнейшего ее использования в качестве аргумента при принятии решения о выработке мероприятий по поддержанию заданных уровней ЛГ.

Предъявляемые требования к ЛГ на современном этапе эксплуатации ВС, изложенные в международных документах, диктуют необходимость выработки интегральных критериев определения технического состояния АТ и проведения с их помощью обобщенной оценки.

Из-за сложностей, связанных с оценкой состояния объектов АТ и высоких требований, предъявляемых к точности и распознаванию вида и «адреса» дефекта, важное значение приобретают численные методы решения обозначенных проблем. При этом каждый частный случай получает смысл самостоятельной задачи со своим решением, применимым только в условиях конкретной ситуации.

В связи с этим, вышесказанное определяет актуальность настоящей работы, исследования в которой будут способствовать совершенствованию и внедрению в авиакомпании методов количественного анализа и оценки ЛГ авиационных ГТД.

В работе решается задача обобщения диагностической информации о состоянии авиационного ГТД с помощью интегрального показателя, позволяющего вырабатывать рекомендации и мероприятия, способные повышать ЛГ с позиции надежности ГТД.

Теоретическую основу диссертационного исследования составили научные труды: Волькенштейна М.В., Биргера И.А., Бонгарда М.М., Зубкова Б.В., Машошина О.Ф., Пивоварова В.А., Смирнова Н.Н., Чинючина Ю.М., Шеннона К.Э., и других ученых.

Информационной базой исследования послужили публикации в научных и отраслевых изданиях, информационно-аналитические материалы международных и отечественных семинаров, посвященных обеспечению летной годности авиационных ГТД, материалы Федеральной службы по надзору в сфере транспорта (ФСНСТ) Министерства транспорта РФ и данные автоматизированной системы сбора и обработки информации по безопасности полетов (АСОБП), а также результаты расследования авиационных событий.

Целью диссертационного исследования является обеспечение текущего контроля исправности авиационных газотурбинных двигателей при их использовании по назначению.

Для достижения поставленной цели в работе исследованы и решены следующие задачи:

  1. Проведен анализ современного состояния БП и ЛГ авиационных ГТД, методов оценки их надежности;
  2. Обосновано применение интегрального показателя оценки ЛГ авиационных ГТД;
  3. Разработан количественный показатель интегральной оценки ЛГ при эксплуатации авиационного ГТД;
  4. Проведена апробация интегрального показателя для оценки летной годности авиационного ГТД на примере ПС-90А.

Объектом исследования в работе являются методы контроля исправности технического состояния авиационных ГТД.

Предметом исследования является процесс интегральной оценки летной годности авиационного ГТД.

Методы исследования, используемые в диссертационной работе, основаны на применении системного анализа, математического моделирования, математической статистики и теории вероятности.

Научная новизна работы состоит в следующем:

  • обоснована необходимость применения интегрального показателя для текущего контроля исправности авиационных ГТД при их использовании по назначению;
  • определена методика расчета интегрального показателя для оценки летной годности авиационного ГТД;
  • определен облик интегрального показателя с использованием теории информации.

Практическая значимость работы состоит в следующем:

  • предложенный научный подход к формированию методики интегральной оценки авиационных ГТД позволит повысить контроль за их исправностью в процессе эксплуатации;
  • предложенный интегральный показатель оценки технического состояния послужит дополнительным источником объективной информации для решения задач совершенствования процессов поддержания ЛГ авиационных ГТД в целях обеспечения безопасности и регулярности полетов, снижении временных, трудовых и материальных затрат на ТОиР;
  • полученные результаты могут быть использованы в качестве методических и инструктивно-методологических материалов для эксплуатационных предприятий ГА по организации интегральной оценки летной годности авиационной техники.

Достоверность и обоснованность основных положений и выводов работы подтверждается корректным использованием современного математического аппарата, анализом достаточного объема статистических данных, а также проверкой разработанных методов на собранных статистических материалах, полученных при эксплуатации авиационных ГТД в авиапредприятиях ГА РФ.

На защиту выносятся:

  • интегральный показатель оценки исправности авиационных газотурбинных двигателей;
  • определение и обоснование состава частных показателей оценки исправности авиационного ГТД, входящих в интегральный, с использованием теории информации;
  • методика оценки технического состояния авиационного ГТД с помощью интегрального показателя в условиях технического обслуживания и ремонта (ТОиР).

Апробация результатов работы. Основные результаты диссертационной работы докладывались и обсуждались на Международных научно-технических конференциях «Гражданская авиация на современном этапе развития науки, техники и общества» (г.Москва 2006, 2008г.), «Чкаловские чтения» (г.Егорьевск 2007г.), «Гагаринские чтения» (г.Москва 2008, 2009г.), «Авиация и космонавтика» (г.Москва 2008, 2009г.), а также на расширенных межкафедральных научных семинарах в Московском государственном техническом университете гражданской авиации (2008-2009г.г.).

Публикации. По материалам диссертации опубликовано 16 работ, из них 4 статьи в изданиях МГТУ ГА, рекомендованным ВАК России для опубликования материалов диссертационных работ.

Структура и объем диссертации. Диссертация состоит из введения, 4 глав, заключения, списка литературы из 87 наименований и приложений.

Общий объем диссертации содержит: 148 страниц, включает 38 рисунков, 35 таблиц и 3 приложения.

Содержание работы

Во введении обоснована и изложена актуальность проблемы, сформированы цель и задачи исследования, определены предмет и объект исследования, охарактеризованы практическая значимость и научная новизна диссертационной работы.

В первой главе диссертационной работы рассматриваются проблемы, связанные с обеспечением текущего контроля исправности авиационных ГТД в процессе эксплуатации. Проанализирована динамика показателей БП, связанных с эксплуатацией двигателей ПС-90А отечественного парка ВС за период 2001-2008 годов, а также требования, предъявляемые к конструкции авиационных двигателей. Помимо этого были рассмотрены международные требования, предъявляемые к проведению интегральной оценки ЛГ и БП в системе управления безопасностью полетов (СУБП).

Особое внимание в первой главе было уделено анализу современных методов оценки технического состояния авиационных ГТД в условиях эксплуатационных предприятий. Анализ показал, что в настоящее время каждый из методов имеет определенную область применения и позволяет оценить сос­тояние отдельных узлов авиационного ГТД. К тому же для полного и детального контроля, а также для интегральной оценки исправности авиационных ГТД, целесообразно использовать совокуп­ность различных методов. Следовательно, для решения этих задач необходимо обобщать диагностическую информацию.

Вторая глава посвящена теоретическим вопросам, связанным с методологией формирования слагаемых интегрального показателя оценки исправности авиационных ГТД. Были рассмотрены методы обобщенной оценки состояния технических систем с использованием информационного критерия.

Одним из подходов к обобщенной оценке состояния тех­нических систем является определение количества информа­ции, характеризующей уровень работоспособности объекта исследования при его контроле. Это позволяет установить одноз­начную количественную связь между пространством состояний, определяемых структурными параметрами объекта, и пространс­твом диагностических признаков этих состояний. Другими словами, степень изменения работоспособности объекта харак­теризуется количеством информации, получаемой при контро­ле. Существенным достоинством информационных оценок явля­ется возможность рассмотрения исследуемого объекта в его взаимосвязи с системой контроля.

Помимо этого во второй главе была проведена параметрическая классификация частных диагностических показателей авиационного ГТД, для определения облика интегрального показателя.

Поскольку не все контролируемые параметры ГТД имеют одинаковую информационную ценность, то большое практическое значение приобретает задача ранжирования этих параметров – выявление таких из общего числа, которые должны включаться в процедуру контроля и оценки в первую очередь.

Необходимо сформировать номенклатуру диагностических признаков, пригодных для целей диагностирования. Для этого существует ряд методов. (Метод малых отклонений, факторного анализа, математического моделирования или полунатурных испытаний объекта, экспертных оценок и пр.). Наиболее подробно в данной главе были рассмотрены методы оптимизации набора контролируемых параметров, как наиболее пригодные к практическому использованию и основанные на вычислении информационной энтропии.

При этом предложен математический аппарат для выбора оптимального состава контролируемых параметров ГТД из их совокупности, включающий:

Вычисление полной информационной энтропии:

. (1)

Средняя условная энтропия объекта после регистрации состояний:

(2)

Нормирование вероятностей проявления диагностических признаков в (2) осуществляется как:

(3)

Далее производится расчет энтропии (4) после проведения диагностирования:

, (4)

Затем оценивается количество информации (раздельно по всем конкурирующим признакам), вносимой конкретным параметром dK, для выбора признака Ki с максимально полезной информацией:

(5)

Выражение (5) определяет последовательность выбора диагностических признаков. Далее производят расчет средней условной энтропии при взаимовлиянии признаков:

(6)

где

Таким образом, имеем систему (7):

(7)

Количество информации, полученное в результате регистрации признака Кi (i l) относительно состояния, возникшего после диагностирования по признаку Кl, определяется как информация, вносимая этим признаком:

(8)

Окончательное условие оптимального выбора диагностического признака:

(9)

Выбор последующих признаков производится в соответствии с приведенной схемой до тех пор, пока число выбранных признаков станет равно числу возможных состояний.

На рис.1. представлены результаты обработанных априорных статистических данных по двигателям ПС-90А. Такой подход наглядно показывает, как можно произвести выбор параметров с максимально полезной информацией в отношении конкретных «адресов», контроль по которым должен осуществляться в первую очередь.

 Сравнительная характеристика-16

Рис.1. Сравнительная характеристика информативности признаков

«повышенная вибрация» и «состояние масла» по наработке.

По аналогии с представленным примером нетрудно оценить другие диагностические признаки ГТД. Изложенный метод вполне применим для проведения выбора наиболее информативных параметров для определения частных показателей и введением их в состав интегрального.

Сравнительный анализ информативности методов диагностики ГТД, представленный в данной главе, основан на общепризнанном подходе, выдвинутом Бонгардом М.М. о величине функции вероятности приближения к цели («адресу» дефекта) при регистрации значений диагностического параметра. Эта взаимосвязь (информативность – метод) подтверждена практикой эксплуатации, где косвенным критерием информативности служит безошибочность диагноза при проявлении признака, регистрируемого данным методом.

Третья глава посвящена вопросам формирования методики определения интегрального показателя оценки летной годности авиационных ГТД. Был проведен анализ методов обобщенной оценки летной годности авиационных ГТД с помощью интегрального показателя в условиях эксплуатации. Также сформированы требования к предлагаемой методике и представлен общий алгоритм методики оценки ЛГ авиационного ГТД на основе имеющейся диагностической информации (рис.2).

 Процесс обобщенной оценки летной-17

Рис. 2. Процесс обобщенной оценки летной годности авиационного ГТД с помощью интегрального показателя.

Существует ряд подходов к интегральной оценке состояния технических систем. Они сводятся к выявлению и оценке обобщенного показателя состояния объекта, к процессу постепенного изменения уровня работоспособности, характеризуемого многими компонентами, описываемого одномерной функцией, численные значения которой зависят от контроли­руемых компонентов процесса. Такая функция может рассматриваться как обобщенный параметр процесса.

Закономерно что, интегральный показатель должен соответствовать определенным требованиям. Эти требования, в числе других, предус­матривают так называемую обработку частных параметров контроля, включающую:

- ранжирование их по степени значимости;

- определение среди частных параметров критерия, имею­щего решающее значение при постановке диагноза объекта.

Поскольку статистические данные по множеству авиационных ГТД не отражают текущего состояния конкретного двигателя, то при эксплуатации по фактическому состоянию необходимо использовать данные его контроля. При этом для раз­ных двигателей в разные моменты времени значимость каждого параметра может быть не адекватна. Она определяется остаточной надежностью двигателя по данному параметру.

К интегральному показателю предъявляются следующие ос­новные требования, которые должны:

- максимально характеризовать качество объекта;

- быть критичным к изменению частных параметров;

- характеризовать наступление критического состояния объекта.

Исходя из этого, при свертке частных параметров к обобщенному необхо­димо решить следующие задачи:

- определить относительные значения частных параметров;

- оценить значимость частного параметра для оценки сос­тояния объекта;

- построить математическое выражение для обобщенного параметра.

Определение относительных значений частных параметров считается необходимым, поскольку состояние объекта может ха­рактеризоваться параметрами, имеющими различную размер­ность. Все контролируемые параметры приводят к единой системе измерения, в которой они могут быть сравни­мы друг с другом. Одной из таких систем является система безразмерного (нормированного) относительного исчисления. Для каждого параметра ai (i = 1,n) выделяют: допустимое значение ai*, при достижении которого объект теряет работоспособность и оптимальное, с точки зрения надежности значение aiопт (как правило, оно равно номинальному значению aiном). Если в процессе эксплуатации соблюдается условие ai(t)>ai*, тогда можно записать безразмерный (нормированный) параметр ai(t) в виде:

(10)

Таким образом, с помощью выражения (10) нормируется параметр ai(t), а безразмерная нормированная величина ai’(t) изменяется с течением времени от 1 до 0. Отсюда, по величи­не ai’(t) судят о степени работоспособности объекта по данному частному параметру.



Pages:   || 2 |
 





 
© 2013 www.dislib.ru - «Авторефераты диссертаций - бесплатно»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.