ТЕМА № 32 «НАДЕЖНОСТЬ АВИАЦИОННОЙ ТЕХНИКИ И БЕЗОПАСНОСТЬ ПОЛЕТОВ» Занятие № 1 «Основные понятия теории надежности»
УЧЕБНЫЕ ВОПРОСЫ: 1. Условия работы бортового РЭО. 2. Основные понятия теории надежности. 3. Техническая диагностика РЭО воздушных судов.
УЧЕБНОЕ ВРЕМЯ: 2 ЧАСА, ЛЕКЦИЯ - Федеральные авиационные правила инженерноавиационного обеспечения государственной авиации (ФАП ИАО), книга I, -М. : 2005 г. стр. 141 -142. - Инженерно-авиационная служба, эксплуатация и ремонт авиационной техники, ч-1, под редакцией К. М. Шпилева: М. : Воениздат, 1979 г. стр. 103 -122. - Инженерно-авиационная служба, эксплуатация и ремонт авиационной техники, ч-1, под редакцией Лебедев А. А. : М. : Воениздат, 1979 г. стр. 281.
ВОПРОС 1. УСЛОВИЯ РАБОТЫ БОРТОВОГО РЭО
а) Тепловое воздействие на РЭО и изменение температуры воздуха Внешним источником тепла являются мощные АД. В полете благодаря трению о воздух обшивка ВС нагревается до 200 - 300 градусов по Цельсию, что приводит к нагреву блоков РЭО. На поверхности ВС наибольшему тепловому воздействию подвергаются незащищенные антенны (штыревые, троссовые) и антенные обтекатели. Внутреннее тепло также, выделяется внутри блоков, что усложняет условия работы микросхем и полупроводниковых приборов. Полупроводниковые приборы сильно подвержены воздействию тепла, меняют свои параметры и могут полностью выходить из строя. У металлов изменяются физические свойства, увеличивается электрическое сопротивление, уменьшается прочность и упругость, изменяется величина магнитного потока. Электроизолирующие материалы изменяют свои основные электрические характеристики (диэлектрическую проницаемость, величину пробивного напряжения). Например: повышение температуры изоляции из органического диэлектрика на 10 -12 градусов приводит к уменьшению срока службы в 2 раза. При нагревании разрушаются защитные покрытия, уменьшается вязкость, происходит усыхание заливочных и прокладочных материалов (компаундов, резины). С увеличением высоты полета понижается температура воздуха (от +60 до - 55 на высоте 12 км). Под воздействием низких температур, материалы становятся хрупкими и ломаются при вибрации и тряске, резина теряет эластичность и свои амортизационные свойства, нарушается герметичность изделий вследствие деформации изоляционных и герметизирующих элементов.
Методы борьбы: От воздействия тепла и холодов применяются системы обеспечения температурного режима блоков РЭО. Применяются системы охлаждения, в которых используется естественная циркуляция воздуха, принудительное жидкостное охлаждение. Для лучшего охлаждения на внешней стороне блоков создаются металлические ребра, а на полупроводниковых приборах укрепляются ребристые металлические радиаторы. При воздушном охлаждении количество тепла, отводимое от охлаждаемых элементов в единицу времени, зависит от скорости воздушного потока. Кроме того применяется принудительное охлаждение с помощью индивидуальных вентиляторов. Системы жидкостного охлаждения применяются при полетах на больших высотах ( из-за уменьшения давления воздуха) и полетах на сверхзвуковых скоростях (нагрев обшивки самолета), для охлаждения используются незамерзающие жидкости с высокой эл. прочностью ( спирто- эфирные жидкости, антифризы). б) Механическое воздействие на РЭО В процессе своей эксплуатации радиоэлектронная аппаратура ВС подвергается сильным механическим воздействиям, это: удары, вибрации, тряска, центробежные перегрузки. Ударные перегрузки, которые аппаратура испытывает при посадке самолета достигают 12 g. При этом на тяжелых самолетах сила удара, передаваемая аппаратуре при посадке, меньше, чем для небольших самолетов.
Источником вибрации на ВС являются: двигатель, турбина, винт, лопасть и трансмиссия (у вертолетов), мощные электродвигатели. Опасность вибраций для изделий РЭО заключается в следующем: если собственная частота конструкции (блока, узла, детали) оказывается в диапазоне частот вибраций, то возникает резонанс, т. е. такое явление, при котором амплитуда смещения отдельных элементов изделия РЭО в 2 или более, раз превышает амплитуда смещения отдельных элементов изделия РЭО в 2 или более раз превышает амплитуду смещения точек крепления изделия. Конструкции РЭО имеют различные собственные резонансные частоты. Воздействие вибрации приводит к обрыву, короткому замыканию проводов, нарушению герметизации, изменению настройки регулируемых элементов, появлению микротрещин в аппаратуре. Воздействие линейных и ударных перегрузок, может привести к повреждению механизмов, паяных соединений и замыканию контактов реле, контакторов и других коммуникационных устройств. Механические нагрузки при эксплуатации РЭО на земле могут возникать при небрежной установке и снятии блоков ВС. Например: при падении блока с высоты 0, 3 -0, 5 м величина ударного ускорения может достигать 5 д: При транспортировке автотранспортом частота вибраций находится в диапазоне 300 Гц, а ускорение не превышает 5 g. Методы борьбы: Для уменьшения воздействия вибраций и ударов отдельные узлы, блоки и агрегаты устанавливают на амортизаторах. Амортизаторы, применяемые на самолетах и вертолетах, подразделяются на: резинометаллические (10 -30 гц), пружинные с воздушным и фрикционным демпфированием (8 -30 Гц) и цельнометаллические (8 -12 Гц). Все гибкие кабели, волноводы должны монтироваться правильно, с учетом условий соблюдения направления вибраций и радиуса изгиба проводов.
в) Воздействие электромагнитным полей Воздействие электромагнитных полей наземным и самолетным радиоэлектронным средствам проявляется при полетах на малых высотах. Под воздействием эл. маг. полей ВЧ элементы входным цепей аппаратуры ( к примеру, смесительные и детекторные диоды) могут изменять свои характеристики или полностью выходить из строя. Методы борьбы - экранирование цепей. г) Климатические воздействия на РЭО на земле и во время полета зависят от изменения давления воздуха, воздействия влаги, пыли, биологических факторов. К факторам климатического воздействия относятся: - температура; - влажность; - атмосферное давление; - примеси воздуха; - биологические факторы; - солнечная радиация. Действие температуры на работу бортового РЭО рассматривалось выше, только в качестве источника тепла здесь выступает температура окружающего воздуха, которая может меняться в широких пределах в зависимости от времени года и суток. Для охлаждения применяют меры принудительного охлаждения. Для поддержания постоянства температуры применяют термостатирование отдельных блоков или узлов оборудования, параметры которых могут влиять на стабильность работы оборудования.
Повышение влажности воздуха приводит к увеличению вероятности пробоя в электросхемах оборудования. Конденсат, попадающий в штепсельные разъемы и соединительные колодки, может привести к коротким замыканиям в них. На обтекателях антенны или выступающих антеннах могут образовываться наросты льда, что приводит к экранировке и замыканию ВЧ сигналов на корпус самолета, ослаблению сигнала и потере направленных свойств антенн. Методы борьбы с этими явлениям: - применение систем термостатирования; - использование влагопоглотителей; - покрытие плат и схем специальными изоляционными лаками; - использование противообледенительных систем; -покрытие штепсельных разъемов и соединительных колодок специальными изоляционными составами; -применение дренажных отверстий для стока конденсата; -герметизация блоков оборудования. Уменьшение атмосферного давления приводит к пробоям в ВЧ трактах и волноводных системах самолета. Это вызвано уменьшением диэлектрической проницаемости воздуха. Методы борьбы : - герметизация ВЧ трактов передатчиков и приемников; - использование системы поддавливания как в волноводах, так и в гермоблокак. Агрессивные примеси, попадающие вместе с окружающим воздухом внутрь блоков и на поверхности их корпусов и антенн могут привести: к разъеданию покрытий, нарушению изоляционных свойств материалов, коррозии и окислению металлов.
Методы борьбы: - герметизация блоков; - использование изоляционных материалов стойких к агрессивной химической среде; - нанесение лакокрасочных покрытий на металлические поверхности. Биологические факторы - различные виды живых организмов, которые могут попасть на самолет в период его длительного хранения на земле. В первую очередь это такие грызуны как мыши. Эти животные, проникнув в люки оборудования, разрушают изоляцию проводов, устраивают гнезда (гнезда могут устраивать и отдельные виды птиц). Особенно часто это может наблюдаться при длительном хранении АТ. Методы борьбы: - выполнение углубленных видов осмотра АТ при длительном ее хранении; - использование изоляционных материалов непригодных для пищи животным; -применений различных видов веществ для отпугивания и уничтожения вредителей. Солнечная радиация в первую очередь вызывает нагрев обшивки самолета и блоков оборудования находящихся под ней. Для уменьшения нагрева блоков за счет попадания солнечный лучей необходимо покрывать самолеты чехлами. Меры борьбы, применяемые против повышенных температур в блоках РЭО рассматривались ранее.
Изменяющиеся параметры источников питания бортового РЭО могут привести к выходу из строя отдельных элементов блоков питания. Повышенные напряжения могут привести к коротким замыканиям, пробоям в электрические цепях. Пониженные напряжения приводят к выключению потребителей. Наиболее чувствительны к параметрам источников питания такие системы как высотомеры и доплеровские системы. За состояние и исправность источников питания (бортовых) специалисты по АО, но любые специалисты перед включением потребителей должны убедиться : - что источник аэродромного питания (АПА) проверен специалистами АО и допущен к эксплуатации; - проверить величины питающих напряжений по вольтметрам на борту самолета и только после этого подключать потребители. Применяемые при конструировании оборудования различные меры позволяют значительно повысить надежность его работы и уменьшение влияния внешних факторов.
ВОПРОС 2. ОСНОВНЫЕ ПОНЯТИЯ ТЕОРИИ НАДЕЖНОСТИ Надежность AT заключается в ее способности сохранять во времени в установленных пределах значения всех параметров, характеризующих способность выполнять требуемые функции в заданных режимах и условиях применения, ТО, ремонта, хранения и транспортирования. Надежность AT является комплексным свойством, включающим в зависимости от назначения и условий эксплуатации: безотказность, долговечность, ремонтопригодность и сохраняемость AT. Применительно к АТ основным из перечисленных свойств является безотказность, т. е. свойство объекта непрерывно сохранять работоспособное состояние в течение полета, а также между работами по ТО и ремонту. Основные показатели безотказности Безотказность AT оценивается по следующим основным показателям: 1) Средний налет на неисправность, обнаруженную в полете и приводящую к невыполнению полетного задания, Тпз. 2) Средний налет на неисправность, обнаруженную в полете, Тп. 3) Средний налет на неисправность (отказ и повреждение), Тс.
Различают работоспособное состояние и не работоспособное состояние: Работоспособность объекта AT определяется соответствием значений всех параметров, характеризующих способность выполнять заданные функции, требованиям эксплуатационной и ремонтной документации. Объект AT считается неработоспособным (находящимся в неработоспособном состоянии), если значение хотя бы одного параметра, характеризующего способность объекта выполнять заданные функции, не соответствует требованиям эксплуатационной и (или) ремонтной документации. Нарушение работоспособности, переход от работоспособного к неработоспособному состоянию принято называть отказом. Отказ AT - это событие, заключающееся в нарушении работоспособного состояния объекта AT, проявившееся в полете или на земле. Отказы, происшедшие от момента начала движения ВС при взлете до освобождения ВПП после окончания пробега при посадке, относятся к отказам AT в полете. Отказы AT классифицируются следующим образом: По степени потери работоспособности: (по степени проявления) а) полные - при которых объект не может быть использован по назначению; б)частичные - при которых может использоваться, но с наименьшей эффективностью. По характеру возникновения: а) внезапные - характеризуются резким изменением параметров объекта; б) постепенные- характеризуются плавным изменением параметров объекта; в)периодические - т. е. многократно повторяющиеся, самоустраняющиеся отказы.
По причинности: а) конструктивные - возникновение в результате нарушения конструкции; б)производственные - в результате нарушения установленного процесса изготовления или ремонта; в) эксплуатационные - в результате нарушения правил или условий эксплуатации. По месту возникновения: а) в полете; б) на земле. При рассмотрении надежности объектов различают также исправное и неисправное состояние. Исправность объекта AT определяется его соответствием всем требованиям эксплуатационной и ремонтной документации. Объект AT считается неисправным (находящимся в неисправном состоянии), если он не соответствует хотя бы одному из требований эксплуатационной или ремонтной документации на него. Нарушение исправности объекта называется повреждением. Повреждения подразделяются на существенные, которые приводят к нарушению работоспособности, и несущественные, не приводящие к нарушению работоспособности. Надежность АТ существенно сказывается и на ее боеготовности. От надежности АТ зависит уровень исправности самолетного парка авиационных частей, так как чем надежнее самолет, тем, как правило, меньше объем профилактических работ, меньше неисправностей, а следовательно и меньше время простоев в неисправном состоянии.
Поддержание надежности и безотказности AT на заданном уровне и обеспечение безопасности полетов достигаются: - точным выполнением правил эксплуатации и ремонта; -точными и своевременными докладами по команде в установленной форме о неисправностях AT; - предъявлением рекламаций заводам-изготовителям и Ав. РЗ; -разработкой и проведением профилактических мероприятий на основе систематического накопления и обобщения опыта эксплуатации и ремонта, в том числе анализа данных о неисправностях AT и ошибках личного состава при ее эксплуатации; - своевременным выполнением работ по бюллетеням промышленности.
ВОПРОС 3. ТЕХНИЧЕСКАЯ ДИАГНОСТИКА РЭО ВОЗДУШНЫХ СУДОВ Одной из задач ИАС является поддержание высокой надежности авиационной техники в процессе ее эксплуатации. Эта задача решается: - путем доработок РЭО, т. е. методами повышения надежности, которые применяются при проектировании аппаратуры и ее изготовлении; - путем постоянного анализа технического состояния РЭО по результатам контроля с целью принятия своевременных мер по регулировке параметров, профилактической замене элементов и т. д. - путем применения методов технической диагностики при поиске неисправностей в оборудовании; - путем непрерывного повышения квалификации специалистов и внедрения НОТ в процессе эксплуатации. Несмотря на успехи, достигнутые в области повышения надежности РЭО, полной безотказности в его работе добиться не удается, поэтому специалисты по РЭО решают задачу восстановления РЭО всякий раз, когда в полете или проверке на земле обнаруживается, что РЭО не удовлетворяет предъявляемым к нему требованиям. Восстановление утраченной работоспособности РЭО из-за одной или группы элементов связано с необходимостью обнаружения места возникновения отказа, т. е. к обнаружению тех элементов, ненормальное функционирование которых привело к отказу РЭО. Решение этой задачи (задачи диагностики) требует большего количества технических средств и высокой квалификации специалистов РЭО.
Установлено, что инженерно-технический состав на поиск отказов затрачивает 60 -70% времени, необходимого на восстановление работоспособности РЭО и только 40 -50%. - на его устранение. Поэтому разработке методов технической диагностики в настоящее время уделяется достаточное внимание в практике эксплуатации РЭО. Рассмотрим основные понятия и определения технической диагностики. Техническая диагностика - это научная дисциплина, которая исследует формы проявления неисправностей в технических устройствах и разрабатывает методы их обнаружения, а также разрабатывает принципы конструирования диагностических систем. Предметом исследования технической диагностики являются объекты контроля. Объектом контроля (ОК) называется техническое устройство (система), информацию о состоянии которой необходимо иметь в процессе эксплуатации. Глубина контроля определяется числом различных состояний в процессе контроля. Объем контроля определяется числом (составом) контролируемых параметров. Полнота контроля определяется отношением числа контролируемых агрегатов ОК к их общему числу. В общем случае каждый объект контроля может характеризоваться рядом параметров, одни из которых являются основными, а другие - второстепенными. Основные параметры определяют качество выполнения ОК заданных функций, а второстепенные - характеризуют удобство эксплуатации, внешний вид. Поэтому под контролем состояния ОК в технической диагностике понимается процесс сопоставления в данный момент времени случайных значений параметров конкретного объекта с их эталонными значениями.
В технической диагностике решаются следующие две задачи: 1) контроль работоспособности ОК - необходимо в процессе контроля различать два состояния ОК работоспособное и неисправное. Эта задача решается путем осуществления: - контроля функционирования без измерения параметров (т. е. визуально и на слух), - контроля работоспособности путем измерения параметров и сопоставления их значений с полетом допуска по принципу: Пример: «годен» - «не годен» ; «больше - норма - меньше» , «в поле допуска» . 2) поиск неисправностей - при решении этой задачи число неисправных состояний можно ограничить до числа съемных блоков (агрегатов) в ОК, т. к. вероятностью отказа одновременно двух и более элементов ОК, с учетом достаточно высокой надежности авиационных систем, можно пренебречь.
Скачать презентацию ТЕМА 32 НАДЕЖНОСТЬ АВИАЦИОННОЙ ТЕХНИКИ И БЕЗОПАСНОСТЬ
Тема 32 занятие 1.pptx