Наработка объекта ресурс срок службы. Временные понятия надежности. ТД - техническая документация
Элерон, читайте ГОСТ, а не формуляр;-).
Хотя когда я в последние разы заглядывал в формуляры (давненько), там были "ресурсы" и "сроки службы".
У буржуев используется туманный термин "Life".
На эту тему я уже как-то постил одно свое старое "сочинение". Если народ не осудит, то могу воспроизвести для размышлений (но длинновато;-)):
1. ОБЩИЕ ПРИНЦИПЫ ОРГАНИЗАЦИИ РАБОТ ПО ОБЕСПЕЧЕНИЮ ДОЛГОВЕЧНОСТИ АВИАТЕХНИКИ ЗА РУБЕЖОМ
Требования параграфов авиационных правил FAR 25.571 и JAR 25.571 не регламентируют установления назначенных ресурсов (сроков службы), а требуют расчетно-аналитического и экспериментального обоснования перечней агрегатов и узлов планера, эксплуатируемых по ресурсу (safe life) или в соответствии с концепцией "устойчивости к повреждениям" или "безопасной повреждаемости" (damage tolerance), т.е. методами ТЭС.
Такими базовыми положениями FAR 25 являются:
" 25.571 (а). Общие положения. Оценка должна показать, что катастрофический отказ вследствие усталости, коррозии или случайного повреждения будет предупрежден в течение срока эксплуатации (throughout the operational life) самолета. ...";
" 25.571 (b). ... Оценка степени влияния повреждения на остаточную прочность конструкции в любой момент в течение срока эксплуатации должна учитывать первоначальную возможность его обнаружения и последующий рост при повторяющихся нагружениях. ...";
" 25.571 (с). Оценка усталостной прочности (безопасного срока службы). ... Эта конструкция должна быть способна выдерживать повторяющиеся нагружения... в течение срока службы до списания (service life) без выявляемых трещин, что должно быть показано анализом, подтвержденным результатами испытаний. ...".
Интересно отметить, что даже в терминологии по ЭТХ за рубежом практически не применяется термин "назначенный ресурс", используется либо просто "life" как термин, объединяющий понятия ресурса и срока службы и используемый в контексте (как, например, в цитатах из FAR, приведенных выше - operational life). Следует указать, что аналогами русских терминов "назначенный ресурс (срок службы)" являются английские термины "ultimate life" или "declared life (maximum permitted life)", которые в тексте FAR отсутствуют.
Термин "time between overhaul (TBO)", определяется не как назначенный межремонтный ресурс, а обозначает периодичность плановых контрольно-восстановительных работ (КВР), выполняемых на изделии после демонтажа его с борта ВС (наработку между очередными плановыми КВР) .
Таким образом разработка ВС и КИ ведется исходя из предельного экономически обоснованного срока эксплуатации ВС (КИ), а их долговечность характеризуется и оценивается с использованием комплекса показателей надежности, не включающих такие традиционные для отечественной практики показатели, как назначенные ресурсы и сроки службы.
Не практикуется также поэтапное продление ресурсов ВС. Самолеты за рубежом поставляются заказчикам с установленными при сертификации и отраженными в программе ТОиР ВС перечнями агрегатов и КИ, эксплуатируемых по ресурсу и по техническому состоянию, а также с установленными в контракте гарантийными обязательствами, в том числе по предельному сроку службы (см. разд. 3).
Все возможные уточнения условий обеспечения долговечности АТ реализуются в виде изменений программы ТОиР, в частности в виде выпуска программы дополнительного контроля конструкции планера (Supplemental Structural Inspection Program - SSIP). Такие уточнения и дополнительные условия характерны, как правило, для стареющих изделий и никак не связаны с ограничением или продлением ресурсов (сроков службы) ВС в целом, что предусмотрено основополагающими нормативными документами (FAR и др.).
Для КИ ситуация за рубежом ближе к отечественной практике, однако величины периодичности КВР ограничиваются на начальном этапе эксплуатации только для особо сложных изделий (например, авиадвигателей) и не всеми фирмами. Большинство фирм поставляет КИ изготовителю ВС или эксплуатанту без ограничения ресурсов и сроков службы в принятом в отечественной практике понимании, но с определенной системой гарантий. Естественно все изделия проходят сертификацию типа "до установки на самолет", то есть отвечают требованиям FAR (JAR) и технических условий (стандартов Technical Standard Order - TSO).
Практически это означает, что после окончания всех гарантий эксплуатант может использовать КИ без ограничений (кроме тех, что есть в сертификате типа), но сам несет все издержки, связанные с повреждениями и отказами КИ.
Практическая интерпретация указанных требований в части долговечности может быть проиллюстрирована на примере двух среднемагистральных самолетов BAe.146 и RJ (Canadair Regional Jet) по материалам .
1. К самолету BAe.146 на этапах создания предъявлялись следующие требования (при продолжительности типового полета 45 минут):
срок эксплуатации "до появления трещин" (crack free life - CFL) - 40000 полетов;
cрок нормальной эксплуатации (с минимальным контролем и восстановлением конструкции - normal operation with minor repair) - 55000 полетов;
cрок эксплуатации до начала контроля конструкции (threshold inspection life - TIL) - 16000 полетов (плюс еще две формы контрольно-восстановительных работ с периодичностью 2 года);
срок нормальной эксплуатации с экономически обоснованным объемом контрольно-восстановительных работ (economic repair life - ERL или economic design goal - EDG) - 80000 полетов.
При этом объем программы "усталостных" испытаний конструкции составлял 140000 полетных циклов.
Интересно отметить также, что в соответствии с практикой британского CAA для самолета BAe.146 было выдвинуто требование к моменту получения сертификата летной годности подтвердить результатами испытаний возможность безопасной эксплуатации в течение 2 лет при 4000 полетов в год и коэффициенте безопасности 5, это требование созвучно отечественой практике установления начального назначенного ресурса, однако оно регламентирует объем "усталостных" испытаний, а не разрешенную продолжительность эксплуатацию парка самолетов.
2. К самолету RJ, уже эксплуатируемому в настоящее время, были предъявлены следующие основные требования в части его долговечности:
CFL - 30000 ч налета (45000 полетов); TIL - 15000 ч налета (последующие проверки совмещаются с формой C и проводятся каждые 3000 ч);
ERL (EDG) - 60000 ч (80000 полетов) или 20 лет.
Таким образом можно резюмировать, что в соответствии с требованиями авиакомпаний и государственными нормами (FAR, JAR) ВС и КИ могут и должны эксплуатироваться по состоянию, а их долговечность обеспечивается методами, отличными от отечественной практики установления и поэтапного продления назначенных ресурсов и сроков службы. Важной составной частью этих методов является использование развернутой системы гарантий поставщика АТ.
2. ГАРАНТИЙНЫЕ ОБЯЗАТЕЛЬСТВА ПОСТАВЩИКОВ И ПОДДЕРЖАНИЕ ДОЛГОВЕЧНОСТИ АВИАТЕХНИКИ ПРИ ЕЕ ЭКСПЛУАТАЦИИ
Формирование указанных гарантий и обеспечение эксплуатации осуществляются за рубежом в соответствии с рекомендациями АТА, изложенными в спецификациях АТА (в частности, АТА Spec. 200, 300 и 400 по вопросам поставок КИ и другим вопросам материально-технического обеспечения) и руководстве АТА для поставщиков АТ .
Указанное руководство рекомендует поставщикам (в интересах успешного сотрудничества с ведущими авиакомпаниями и центрами ТОиР АТ) поддерживать следующие виды гарантий на поставляемую АТ:
стандартная гарантия,
гарантия предельного срока службы,
гарантия уровня надежности КИ,
гарантия регулярности вылетов,
гарантия объема ТОиР,
гарантия затрат на материалы и запчасти,
послеремонтные гарантии.
Стандартная гарантия соответствует гарантийным обязательствам, принятым в отечественной практике.
Гарантия предельного срока службы и уровня надежности как раз те гарантии, которые обеспечивают необходимый уровень долговечности и надежности поставляемой АТ. Ниже они будут рассмотрены подробнее.
Гарантии регулярности вылетов и затрат на ТОиР не имеет повсеместного распространения и не связаны напрямую с долговечностью и поэтому подробно не рассматриваются.
Гарантия послеремонтной надежности заключается в обязательстве продления первоначальной гарантии после ремонта КИ, т.е. учета ее истечения, начиная с момента восстановления КИ после перерыва в момент его отказа.
Применительно ко всем видам гарантий существует целый ряд общих условий поставки АТ, касающихся и организации поддержания долговечности ВС и КИ в эксплуатации, в частности, ожидается, что поставщики планера и двигателей ВС будут:
получать сертификаты от субпоставщиков КИ и заключать с ними соглашения о поддержании гарантий, а также сами будут поддерживать обязательства поставщиков КИ в случае невыполнения ими работ по гарантиям на КИ, установленные на ВС или двигателе;
представлять эксплуатанту общее руководство по всей системе гарантий на ВС и КИ, порядку их выполнения и контроля;
позволять эксплуатанту самостоятельно устранять за счет поставщиков отказы и повреждения в период действия гарантии, если у него существует для этого аттестованная (сертифицированная) государством материально-техническая база, а технология и оснастка отвечают требованиям поставщика КИ или ВС в целом;
разделять с эксплуатантом затраты на устранение поломок и повреждений АТ посторонними предметами, если конструкция создана с учетом устойчивости к таким повреждениям;
проводить гарантийный ремонт КИ в сроки, меньшие сроков плановых форм ТОиР для данного КИ;
позволять эксплуатантам передачу прав на гарантии третьей стороне в случае аренды, продажи и передачи АТ;
возмещать затраты на выполняемый силами эксплуатанта гарантийный ремонт (трудозатраты, включая накладные, по согласованным на текущий период тарифам и затраты на материалы и запасные части по текущим ценам).
Стандартная гарантия отвечает всем перечисленным условиям и кроме того содержит ряд дополнительных условий.
1. Изделия не должны иметь отказов и повреждений и отвечать требованиям условий поставки (технических спецификаций) в течение согласованного сторонами периода времени.
2. Гарантированному устранению подлежат отказы КИ, а иногда (по контракту на поставку) и вызванные ими вторичные повреждения.
3. Обязательные доработки (директивы летной годности) подлежат выполнению за счет поставщика АТ и с участием, при необходимости, его специалистов.
4. Период гарантии должен начинаться с начала использования КИ (ВС) и может охватывать весь срок его эксплутации, однако этот период не может быть меньше величины периодичности первого, намеченного по схеме вида планового ТО.
5. При выявлении и устранении в ходе гарантийного ремонта КИ конструктивного дефекта все КИ парка должны быть заменены на доработанные.
6. При отказе КИ, эксплуатируемого по ресурсу, в период гарантии, оно должно заменяться на новое, если отказавшее КИ выработало не менее 50% ресурса, в противном случае отказавшее КИ подлежит восстановлению (ремонту).
Типовые сроки стандартной гарантии составляют от 6 месяцев до 5 лет эксплуатации в зависимости от вида и причины отказа. Для контрактов концерна Airbus Industrie характерна величина стандартной гарантии от 6 месяцев до 4, 5 лет. В тоже время следует отметить высказанное в докладе мнение (по-видимому, общее мнение всех эксплуатантов), что период стандартной гарантии должен быть не менее 5 лет. Такие обязательства берет на себя, в частности, фирма Dassault (например, по самолету Falcon 900B ).
Гарантия предельного срока службы имеет своей целью обеспечить уровень долговечности основных силовых элементов планера и двигателей ВС, удовлетворяющий эксплуатанта. Она устанавливается в единицах наработки и/или календарного срока по согласованию сторон. Обычно для больших ВС величина ее выше и может достигать 60000 полетных циклов и 20 лет эксплуатации. Для легких ВС она существенно меньше, например, для самолета Falcon 900B гарантия предельного срока службы планера - 10 лет или 10000 ч налета .
Смысл этой гарантии заключается в том, что в ее рамках все затраты, связанные с отказами планера (двигателя) в период после окончания стандартной гарантии, возмещаются поставщиком и эксплуатантом солидарно на основе пропорционального разделения (по-видимому, пропорционально отработке гарантийного срока).
Гарантия уровня надежности - это еще одна гарантия, связанная с поддержанием долговечности КИ. Она заключается в обязательствах поставщика обеспечивать своими силами быструю замену отказавших КИ, если:
эти КИ эксплуатируются по ресурсу;
на них установлена одновременно с величиной ресурса гарантированная величина наработки на отказ (MTBF) или наработки на неплановый съем с борта (MTBUR) и эта величина не подтверждена в гарантийный период.
Величина гарантийного периода устанавливается обычно не менее 5 лет и он продляется сверх того при необходимости до тех пор, пока за интервал 18 последовательных месяцев не будет подтверждено значение гарантированного уровня надежности. Методика расчета этого уровня обычно включается в соглашение о гарантиях контракта на поставку ВС (КИ).
Таким образом поддержание уровня долговечности АТ в эксплуатации осуществляется за рубежом путем реализации системы гарантий, в частности по уровню надежности КИ и предельному сроку службы планера и двигателей ВС.
За рубежом так же, как в отечественной практике, существует система выполнения дополнительных осмотров и доработок конструкции ВС, однако это характерно для стареющих ВС (в конце срока гарантии предельного срока службы или за его пределами) и имеет целью не "продление ресурса", а сохранение уже заявленного уровня долговечности, либо повышение технико-экономической эффективности эксплуатации. В ряде случаев программы дополнительных осмотров конструкции (Supplemental (Structural) Inspection Program - SSIP (SIP)) являются довольно объемными комплексами работ, однако в пределах гарантии срока службы их выполнение финансируется совместно поставщиком и эксплуатантом ВС. В случае же выявления необходимости доработок из-за недостаточного уровня отказобезопасности конструкции, выявленного в эксплуатации, т.е. реализации директив летной годности, все расходы несет поставщик ВС (двигателя).
В ряде случаев выполнение специальных программ осмотров (типа SSIP) и доработок на базе поставщика обеспечивает увеличение гарантии предельного срока службы. Например, для самолетов фирмы Sabreliner Corporation возможно увеличение гарантии предельного срока службы с 10000 до 15000 ч налета (после выполнения в фирменном центре ТОиР корпорации специальной формы КВР Excalibur Inspection), либо даже до 30000 ч налета при выполнении более трудоемкой формы контроля и доработок конструкции планера .
В заключение можно резюмировать, что в отличие от отечественной практики за рубежом поддержание долговечности АТ в эксплуатации осуществляется не на базе поэтапного продления ресурсов, а путем реализации широкой системы гарантий и поэтапного (с "большим шагом" в 5...15 тыс. ч наработки) уточнения условий (по объемам КВР) отработки расчетных или гарантированных величин EDG. При этом по мере отработки ресурса все время происходит гибкое регулирование затрат эксплуатанта и поставщика на эти работы, осуществляемое на взаимоприемлемой договорной основе и в соответствии с действующими рекомендательными документами, например, ATA .
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ
1. Falcon 20 Retrofit. Bendix/King, Allied Signal Inc., 1990.
2. Requirements for Future Advanced Short/Medium Range Aircraft, AEA, 1983.
3. ATA World Airlines and Suppliers Guide, ATA, January 1994.
4. Program Plan - National Aging Aircraft Research Program, FAA/DOT USA, 1989.
5. World Airlines Technical Operations Glossary (WATOG), 10th Edition, ATA, IATA, ICCAIA, 1983.
6. Whittington H. RJ Rolls Out.- Commuter World, June-July, 1991.
7. Grigg R.E. Development of Maintenance Programme Through Flight Test Phase. Proceedings of Aircraft Engineering Conference AIRMECH"81, February 10-12, Zurich, 1981.
8. Meline J. What the Operator Wants. Там же.
9. Olcott J.M. Dassault Falcon 900B.- Business and Commercial Aviation, October, 1991.
10. Sabreliner Maintenance and Repair, Sabreliner Corp., 1991.
11. Edwards T.M., Wilson R.G. Maintenance Program Analysis for Aircraft Structures of the 80"s: MSG-3.- SAE Technical Paper Series, 1980, N 801214.
12. Maintenance Review Board Report. MDD DC-10-10 Maintenance Program, FAA/DOT USA, 1971.
13. Supplement to MDD DC-10-10 MRB Report (Applicable to MDD DC-10-30, -30F, -40), FAA/DOT USA, 1973.
14. Bradbury S.J. MSG-3 as Viewed by the Manufacturer (Was It Effective ?).- SAE Technical Paper Series, 1984, N 841482.
Классификация воздушных судов (ВС). Самолетам и вертолетам гражданской авиации в зависимости от их массы присваивается класс (табл. 1.1).
Таблица 1.1
Самолеты классифицируются также в зависимости от дальности полета в километрах:
Магистральный дальний………………………………более 6000
Магистральный средний………………………………2500 – 6000
Магистральный ближний……………………………..1000 – 2500
Самолет местных воздушных линий (МВЛ)…………до 1000
Ресурсы авиационной техники . В процессе эксплуатации происходит износ подвижных элементов и старение материалов, накопление усталостных явлений в изделиях АТ. Следствие этого – возрастание интенсивности отказов изделий. Поэтому изделиям АТ устанавливаются ресурсы и сроки службы.
Гарантийный ресурс (гарантийная наработка ) Тг – наработка изделия (в часах, циклах или других единицах измерения), в пределах которой изготовитель гарантирует нормальную работу и обеспечивает (бесплатное) восстановление отказавших изделий при условии соблюдения правил эксплуатации, хранения, транспортирования.
Гарантийный срок службы (срок гарантии ) – календарный период, в течении которого изготовитель гарантирует нормальную работу и обеспечивает (бесплатное) восстановление отказавших изделий при условии соблюдения правил эксплуатации, хранения, транспортирования.
Каждому изделию АТ устанавливаются гарантийные ресурсы и срок службы. Гарантия изготовителя прекращается после окончания хотя бы одного из этих периодов. Так, например, пусть агрегату установлены гарантийный ресурс (наработка) 1000 ч и гарантийный срок службы 3 года. Если агрегат наработал 1000 ч за 1,5 года или за 3 года он наработал 500 ч, то в обоих случаях гарантия на агрегат прекращается.
В настоящее время гарантийный срок службы изделий АТ устанавливается, как правило, в пределах 3 - 5 лет.
Назначенный (или общий) технический ресурс (Тназн) – суммарная наработка изделия, при достижении которой эксплуатация должна быть прекращена независимо от состояния изделия.
Общий срок службы – суммарная календарная продолжительность эксплуатации изделия до предельного состояния, при котором ремонт его технически невозможен или экономически нецелесообразен.
Межремонтный ресурс (Тмр) – наработка изделия между двумя последовательными плановыми капитальными ремонтами. Для нового изделия устанавливается ресурс до первого капитального ремонта.
Межремонтный срок службы – календарная продолжительность эксплуатации изделия между двумя последовательными плановыми капитальными ремонтами.
В пределах назначенного ресурса (общего срока службы) может быть несколько межремонтных ресурсов.
Гарантийный ресурс и срок службы устанавливаются специальным соглашением между Департаментом авиационной промышленности и Департаментом гражданской авиации для каждого конкретного ВС и типа авиационной техники. Этот ресурс имеет как юридическое, так и финансовое значение. В период действия гарантийного ресурса завод-изготовитель обязан бесплатно восстановить отказавшее изделие.
Межремонтные и назначенные ресурсы и сроки службы устанавливаются совместно выше названными Департаментами на основании результатов испытаний и опыта эксплуатации аналогичных изделий.
В процессе эксплуатации осуществляется обязательный учет расхода ресурса АТ. В этот расход засчитываются:
Для самолетов – налет часов и число посадок;
Для вертолетов – налет часов и 1/5 часть времени работы их несущих винтов и трансмиссий на земле;
Для авиационных двигателей – время налета и 1/5 часть времени их работы на земле.
Некоторые изделия бортовых систем имеют специальные счетчики (часы) их наработки. Для приборов, агрегатов, блоков, у которых не ведется специальный учет их наработки, принимается, что их наработка равна времени налета ВС.
К полетам допускаются только исправные ВС, отвечающие техническим условиям (ТУ), прошедшие проверку и подготовку в соответствии с Наставлением по технической эксплуатации и ремонту АТ.
Учитывая особое место понятий «ресурс (срок службы)» в обеспечении и поддевании летной годности ВС дополнительно к стандартизованным их определениям необходимы следующие пояснения.
Для авиационной техники ГА в целях обеспечения безопасности, надежности и эффективности эксплуатации могут задаваться:
■ ресурс (срок службы) до списания (технический);
■ назначенный ресурс (срок службы);
■ гарантийный ресурс (срок службы);
■ межремонтный (до 1-го ремонта) ресурс (срок службы),
Указанные виды ресурсов для различных изделий могут определяться и (или) устанавливаться в комплексе, раздельно или не устанавливаться совсем при эксплуатации по техническому состоянию.
Ресурс до списания задается для ВС в целом и основных комплектующих изделий исходя из требований экономичности при условии обеспечения безопасности эксплуатации. Ресурс до списания может отрабатываться поэтапно.
При поэтапной отработке ресурса до списания могут устанавливаться:
■ начальный назначенный ресурс;
■ назначенный ресурс.
Порядок обеспечения и отработки в эксплуатации ресурса до списания определяется совместно разработчиком и заказчиком (эксплуатантом), отражается в технических условиях (ТУ) на ВС и комплектующие изделия и устанавливается договором на поставку ВС.
Гарантийный ресурс изделия определяет период действия гарантийных обязательств изготовителя (исполнителя работ) и должен обеспечивать соответствие качества поставляемой продукции (проводимых работ) установленным в договоре на поставку (выполнение работ) или эксплуатационной документации требованиям. В пределах гарантийного ресурса, как правило, должны устранять без дополнительной оплаты эксплуатантом отказы изделия или заменяться некачественные изделия (повторно выполняться работы) при соблюдении эксплуатантом (заказчиком) условий эксплуатации, хранения, транспортирования и установки изделия, определенных ТУ на ВС и КИ (договором на выполнение работ).
Гарантийные ресурсы (сроки службы), устанавливаемые изготовителями ВС и КИ, как правило, охватывают заданный период наработки (календарный срок) с начала эксплуатации ВС в целом и КИ.
Срок хранения изделия с момента изготовления до начала эксплуатации может входить в гарантийный срок службы, что должно быть отражено в эксплуатационной документации на изделие и ТУ на ВС.
Гарантийные ресурсы, устанавливаемые исполнителем восстановительных работ для ВС и основных изделий, охватывают заданный период эксплуатации ВС в целом и (или) комплектующих изделий после выполнения этих работ.
Межремонтный ресурс изделия определяется условиями обеспечения надежности и экономичности эксплуатации парка изделий данного типа и устанавливает ограничение по применению этих изделий, независимо от их фактического технического состояния.
Первый ремонт выполняется при наработке изделий с начала эксплуатации, равной ресурсу до первого ремонта, далее могут устанавливаться межремонтные ресурсы до отработки ресурса до списания.
Межремонтные (до 1-го ремонта) ресурсы могут устанавливаться для ВС в целом и отдельных изделий. Величина межремонтных ресурсов определяется разработчиками ВС и изделий из условий обеспечения ресурса до списания ВС или изделия или устанавливается эксплуатантом и исполнителем работ (ремонта), исходя из технического состояния изделий, технологий и организации выполнения работ при условии обеспечения безопасности, экономичности и эффективности эксплуатации данного типа изделий и (или) ВС в целом.
Общие принципы формирования системы ресурсов авиационной техники понимаются следующим образом.
Ресурс до списания является технико-экономической характеристикой совершенства изделия авиационной техники и представляет ожидаемый предел экономически эффективного использования изделия по назначению в реальных условиях эксплуатации, который технически заложен в конструкцию при проектировании и может быть достигнут и даже превзойден в процессе эксплуатации после проведения комплекса работ по обеспечению безопасности и надежности эксплуатации, подтверждения соответствия установленным требованиям и определения условий обеспечения выполнения этих требований. Поэтому ресурс до списания задается, а условия его подтверждения (или не подтверждения) регулируются экономическими и техническими взаимоотношениями разработчика, изготовителя и эксплуатанта, устанавливаемыми на основе договорных отношений в соответствии с действующими законами и нормативными документами.
Обеспечение и подтверждение части заданного ресурса до списания реализуется, при необходимости, установлением назначенного (начального назначенного) ресурса изделиям авиационной техники, которое производится после выполнения комплекса ресурсных работ, обосновывающих безопасную и надежную эксплуатацию изделий в установленных пределах наработки (срока службы) с определением всех необходимых, с позиций безопасности и надежности, условий и ограничений на процессы летной и технической эксплуатации. Практически может быть подтверждена как возможность эксплуатации изделия сверх первоначально заданного ресурса до списания, так и невозможность его достижения.
В перечень условий и ограничений, обеспечивающих возможность эксплуатации изделия в пределах назначенного ресурса, как правило, включаются контрольно-восстановительные работы (КВР) по контролю технического состояния, ремонту или замене элементов (деталей, узлов, блоков) изделия, которые должны быть выполнены на различных этапах отработки назначенного ресурса. По общности технологических или организационных условий выполнения эти работы группируются в комплексы, выполняемые через заданные интервалы наработки ВС в целом, часто с использованием специального оснащения, оборудования, документации и специалистов. При этом может быть организационно и экономически целесообразно выполнять КВР на специализированных предприятиях, которые осуществляют их качественно, с оказанием дополнительных услуг (таких как восстановление внешнего вида, соответствия нормам технических параметров и др.), не связанных непосредственно с безопасностью эксплуатации ВС в целом. В этом случае периодичность выполнения КВР может устанавливаться как межремонтный ресурс в целом для ВС, так и отдельным его изделиям, что закрепляет организационное оформление условий выполнения комплексов КВР на специализированном предприятии или в подразделении эксплуатанта. Таким образом, межремонтный ресурс устанавливает не технические, а организационные формы выполнения условий отработки ресурса до списания (назначенного ресурса), связанные с восстановлением технического состояния изделия авиационной техники, и не является обязательным к назначению.
Ресурс до списания (назначенный) также может не устанавливаться для ВС в целом, а определяется экономической целесообразностью восстановления летной годности ВС и условиями ее поддержания на рассматриваемом интервале (этапе) эксплуатации ВС.
Условия обеспечения летной годности ВС устанавливает изготовитель, разработчик и реализует эксплуатант, который определяет для себя экономическую целесообразность проведения работ по обеспечению летной годности ВС при отработке назначенного ресурса с целью продолжения дальнейшей эксплуатации ВС. При экономической нецелесообразности выполнения работ по поддержанию летной годности ВС (большой объем доработок и т. д.) эксплуатант может прекратить дальнейшую эксплуатацию экземпляра ВС, хотя технические качества ВС могут обеспечивать его дальнейшую эксплуатацию на уровне установленных требований, но с большими затратами средств, труда или времени.
Изложенные выше термины, определения и пояснения к ним положены в основу систем ТОиР ВС гражданской авиации России.
Согласно ГОСТ 13377-75 ресурсом называют наработку объекта от начала или возобновления эксплуатации до наступления предельного состояния.
В зависимости от того, как выбирают начальный момент времени, в каких единицах измеряют продолжительность эксплуатации и что понимают под предельным состоянием — понятие ресурса получает различное истолкование.
В качестве меры продолжительности может быть выбран любой неубывающий параметр, характеризующий продолжительность эксплуатации объекта. Единицы для измерения ресурса выбирают применительно к каждой отрасли и к каждому классу машин, агрегатов и конструкций отдельно. С точки зрения общей методологии наилучшей и универсальной единицей остается единица времени.
Во-первых, время эксплуатации технического объекта в общем случае включает не только время его полезного функционирования, но и перерывы, в течение которых суммарная наработка не возрастает, НО! в эти перерывы объект подвергается воздействию окружающей среды, нагрузкам и т.д. Процесс старения материалов вызывает уменьшение общего ресурса.
Во-вторых, назначенный ресурс тесно связан с назначенным сроком службы, определяемым как календарная продолжительность эксплуатации объекта до его списания и измеряемым в единицах календарного времени. Назначенный срок службы в значительной степени связан с темпами научно-технического прогресса в данной отрасли. Применение экономико-математических моделей для обоснования назначенного ресурса требует измерения ресурса не только в единицах наработки, но и в единицах календарного времени.
В-третьих, в задачах прогнозирования остаточного ресурса функционирование объекта на отрезке прогнозирования представляет собой случайный процесс аргументом которого является время.
Исчисление ресурса в единицах времени позволяет поставить задачи прогнозирования в наиболее общей форме. Здесь возможно применение единиц времени как непрерывных независимых переменных, так и дискретных, например, число циклов.
Начальный момент времени при исчислении ресурса и срока службы на стадии проектирования и на стадии эксплуатации определяется по-разному.
На стадии проектирования за начальный момент времени обычно принимают момент ввода объекта в эксплуатацию или, точнее, начало его полезного функционирования.
Для объектов находящихся в эксплуатации, в качестве начального можно выбрать момент последней инспекции или профилактического мероприятия, либо момент возобновления эксплуатации после капитального ремонта. Это может быть также произвольный момент, в который поставлен вопрос о его дальнейшей эксплуатации.
Понятие предельного состояния, соответствующего исчерпанию ресурса, также допускает различное толкование. В одних случаях причиной прекращения эксплуатации служит моральный износ, в других – чрезмерное снижение эффективности, которое делает дальнейшую эксплуатацию экономически нецелесообразной, в-третьих — снижение показателей безопасности ниже предельно допустимого уровня.
Не всегда удается установить точные признаки и значения параметров, при которых состояние объекта следует квалифицировать как предельное. Применительно к котельному оборудованию основанием для его списания служит резкое увеличение интенсивности отказов, продолжительности простоев и расходов на ремонт, что делает дальнейшую эксплуатацию оборудования экономически нецелесообразной.
Выбор назначенного ресурса и назначенного (планового) срока службы – технико-экономическая задача, решаемая на этапе разработки проектного задания. При этом учитывается современное техническое состояние и темпы научно-технического прогресса в данной отрасли, принятые в данное время нормативные значения коэффициентов эффективности капитальных вложений и др.
На стадии проектирования назначенные ресурс и срок службы являются заданными величинами. Задача конструктора и разработчиков подобрать материалы, конструктивные формы, размеры и технологические процессы так, чтобы обеспечить плановые значения показателей для проектируемого объекта. На стадии проектирования, когда объект еще не создан, его расчет, в том числе оценку ресурса, производят на основании нормативных документов, которые в свою очередь основаны (явно или неявно) на статистических данных о материалах, воздействиях и условиях эксплуатации аналогичных объектов. Таким образом, прогнозирование ресурса на стадии проектирования должно быть основано на вероятностных моделях.
Применительно к эксплуатируемым объектам понятие ресурса также можно толковать по-разному. Основным понятием здесь является индивидуальный остаточный ресурс – продолжительность эксплуатации от данного момента времени до достижения предельного состояния. В условиях эксплуатации по техническому состоянию межремонтные периоды также назначаются индивидуально. Поэтому вводят понятие индивидуального ресурса до ближайшего среднего или капитального ремонта. Аналогично вводят индивидуальные сроки для других профилактических мероприятий.
В то же время индивидуальное прогнозирование требует дополнительных расходов на средства технической диагностики, на встроенные и внешние приборы, регистрирующие уровень нагрузок и состояние объекта, на создание микропроцессоров для первичной переработки информации, на разработку математических методов и программного обеспечения, позволяющих получать обоснованные выводы на основании собранной информации.
В настоящее время эта проблема является первоочередной для двух групп объектов.
К первой относятся самолеты гражданской авиации. Именно здесь впервые применены датчики для регистрации нагрузок, действующих на самолет в процессе эксплуатации, а также датчики ресурса, позволяющие судить о накопленных в конструкции повреждениях, а, следовательно, об остаточном ресурсе.
Вторую группу объектов, для которых проблема прогнозирования индивидуального остаточного ресурса стала актуальной, составляют крупные энергетические установки. Это тепловые, гидравлические и атомные электростанции, большие системы для передачи и распределения энергии и топлива. Будучи сложными и ответственными техническими объектами они содержат напряженные узлы и агрегаты, которые при аварии могут стать источником повышенной опасности для людей и окружающей среды.
Ряд тепловых электростанций, рассчитанных на срок службы 25-30 лет, к настоящему моменту выработали свой ресурс. Поскольку оборудование этих электростанций находится в удовлетворительном техническом состоянии, и они продолжают вносить существенный вклад в энергетику страны, возникает вопрос о возможности дальнейшей эксплуатации без перерывов на реконструкцию основных блоков и агрегатов. Для вынесения обоснованных решений необходимо иметь достаточную информацию о нагруженности основных и наиболее напряженных элементов в течение всего предыдущего периода эксплуатации, а также об эволюции технического состояния этих элементов.
При создании новых энергетических установок, среди которых особое значение имеют атомные электростанции, необходимо предусматривать их оснащение не только системами раннего предупреждения отказов, но и более основательными средствами для диагностики и идентификации состояния их основных компонентов, регистрации нагрузок, переработки информации и установления прогноза относительно изменения технического состояния.
Прогнозирование ресурса – составная часть теории надежности. Понятие надежности носит комплексный характер, в него входит ряд свойств объекта.
Загрузка...
