Организационные факторы включают: техническую общеинженерную и специальную подготовку ИТС; выбор соответствующей стратегии и методов; ритмичность в проведении форм ТО по принятой программе и проведение текущих ремонтов; своевременность в обеспечении производства запасными частями при появлении отказов и выполнении текущих ремонтов; применяемые методы и средства механизации и автоматизации процессов подготовки ЛА к полетам; поиск неисправностей, отказов и их устранение; выполнение других работ, связанных с подготовкой ЛА к полетам, в особенности использования автоматизированных средств контроля технического состояния всех функциональных систем ЛА и др.
Большие затраты на создание современных ЛА обусловливают необходимость обеспечения соответствующей долговечности" и длительности их использования по назначению. Специалисты считают, что экономически выгодная длительность использования современных пассажирских ЛА должна составлять не менее 60-103 летных часов. При этом возникают проблемы, связанные с физической, экономической и моральной долговечностью ЛА.
Физическая долговечность основывается на прочностных свойствах конструкции и факторах, ее определяющих. В общем, она сводится к выносливости конструкции под действием эксплуатационных факторов и нагрузок. По сути, долговечность определяется, главным образом, усталостной сопротивляемостью конструкции, степенью коррозионной повреждаемости и износоустойчивостью отдельных элементов. Это обусловливает необходимость организации соответствующей системы ТОиР, обеспечивающей требуемую регулярность и высокую безопасность полетов. При этом важно обеспечить такие условия, чтобы затраты на эксплуатацию не превышали допустимых норм, что обусловливает экономическую долговечность.
Экономическая долговечность определяется рентабельностью ЛА, которая во многом зависит от платной нагрузки. При установленной полетной массе она ограничена массой конструкции и топлива. Кроме того, рентабельность зависит от физической долговечности при интенсивной повседневной эксплуатации, а также числа и периодов между ремонтами, плановых и внеплановых простоев на ТОиР и некоторых других факторов.
Моральная долговечность обусловлена особенностями протекания научно-технического прогресса в авиации. Действительно, с созданием новых композиционных материалов, совершенствованием технологии производства, совершенствованием расчетов на прочность и использованием концепции "допустимой повреждаемости" конструкций возникла возможность создания более легких конструкций ЛА, но отвечающих возрастающим требованиям безотказности и эксплуатационной технологичности. Одновременно работа по созданию более мощных и экономичных двигателей обусловливает снижение расходов топлива и соответствующих затрат.
Все это приводит к тому, что "устаревшая" конструкция ЛА
заменяется новой, более совершенной. Моральная долговечность не поддается
какому-либо расчету. Это чисто социологическая концепция. Тем не менее, при
создании новых типов ЛА конструктора приходится учитывать физическую,
экономическую и моральную долговечность.
1.4 Живучесть летательных аппаратов
С развитием ЛА и дальнейшим усложнением их систем остро встал вопрос о живучести конструкций и всех функциональных систем. При проектировании ЛА учитывают ожидаемые условия эксплуатации, в которых он будет эксплуатироваться.
При создании ЛА все функциональные системы проектируются таким образом, чтобы возникшие в процессе эксплуатации неисправности, повреждения и даже отказы отдельных узлов или элементов не приводили к возникновению аварийной ситуации в полете. Для этого широко используется резервирование. Функциональные системы, отказ которых приводит к аварийной или катастрофической ситуации, должны быть сконструированы таким образом, чтобы имеющийся опыт позволял считать отказ практически невероятным событием, или используемое резервирование сохраняло после двух последовательных отказов возможность продолжения полета по крайней мере в режиме ручного управления. Под живучестью ЛА или функциональной системы понимают свойство, обеспечивающее нормальное выполнение заданных функций в полете (или в полетах) с отдельными отказами или повреждениями их элементов или узлов. Предельное состояние конструкции обусловливается моментом начала снижения ее несущей способности. В связи с этим используют два основных принципа его определения: "безопасного ресурса", который заключается в прогнозе с весьма высокой надежностью его возникновения на наихудшем в смысле рассеивания экземпляре ЛА; "безопасного повреждения", который заключается в своевременном обнаружении этого момента на любом экземпляре ЛА. В первом случае надежность обеспечивается надлежащим выбором достаточно большого значения коэффициента запаса при выборе назначенного ресурса, а во втором - периодическими осмотрами конструкции с такими интервалами между ними, которые обеспечивали бы практическую невероятность образования повреждения, превышающего допустимую величину трещины Lкр.
Для обеспечения эксплуатационной живучести конструкции должны быть
известны опасные зоны, в которых могут происходить усталостные разрушения до
отработки назначенного ресурса; все зоны предполагаемых усталостных повреждений
должны быть доступны для периодического контроля; остаточная прочность
конструкции с трещинами, размеры которых контролируются, должна быть не ниже
допустимой; скорость развития усталостных трещин не должна превышать заданных
ограничений, которые обеспечивают безопасность полетов; периодичность контроля
и разрешающая способность средств контроля должны обеспечивать высокую
вероятность обнаружения допустимых повреждений.
Глава 2. Эксплуатационная технологичность летательных аппаратов
Совершенствование процессов технического обслуживания и улучшение технико-экономических показателей деятельности эксплуатационных предприятий во многом определяются уровнем эксплуатационной технологичности ЛА. Поэтому весьма важным в деятельности инженеров-эксплуатационников является умение анализировать и оценивать эксплуатационную технологичность ЛА для корректирования объемов технического обслуживания, своевременного и обоснованного предъявления требований к промышленности.
Под эксплуатационной технологичностью ЛА понимают совокупность свойств его конструкции, характеризующих приспособленность к выполнению всех видов работ по ТОиР с использованием наиболее экономичных технологических процессов. Это означает приспособленность конструкции к прогрессивным стратегиям и методам ТОиР таким, например, как стратегия ТОиР по техническому состоянию и метод регламентированного агрегатно-узлового ремонта, приспособленность конструкции к выполнению отдельных операций ТОиР, в том числе операций по устранению отказов и повреждений.
Эксплуатационная технологичность определяется рядом факторов, которые учитываются при создании ЛА в зависимости от его назначения и условий эксплуатации. Они объединяются во взаимосвязанные группы: конструктивно-производст-венные и эксплуатационные факторы.
К конструктивно-производственным факторам относятся: доступность, контролепригодность, легкосъемность, взаимозаменяемость. преемственность средств наземного обслуживания и контрольно-измерительной аппаратуры, унификация функциональных систем и агрегатов.
В группу эксплуатационных факторов входят формы организации выполнения ТОиР, состояние производственно-технической базы, квалификация специалистов, полнота удовлетворения требований в запасных частях и материалах, а также полнота и качество эксплуатационно-технической документации.
Конструктивно-производственные факторы определяют свойства самой конструкции и должны учитываться при создании ЛА. Эксплуатационные же факторы определяют среду, в которой проявляются свойства конструкции, и должны учитываться как при создании, так и при эксплуатации ЛА.
Не умаляя роли и влияния на уровень эксплуатационной технологичности эксплуатационных факторов, можно сказать, что требуемые свойства конструкции ЛА в отношении его приспособленности к ТОиР закладываются и обеспечиваются на этапах проектирования и производства. Именно на этих этапах путем соответствующих конструктивно-технологических решений обеспечиваются необходимые эксплуатационные свойства ЛА.
Доступность к объекту ТОиР - важный фактор сокращения времени и трудовых затрат при проведении всех плановых видов ТОиР. а также определении мест внезапных отказов, повреждений и их устранении. Под доступностью понимают прежде всего удобство работы (позу) исполнителя при выполнении основных операций ТОиР с минимальным объемом дополнительных работ. От позы, которую вынужден принимать исполнитель при работе, зависит производительность его труда (в среднем 100-30%), а для выполнения одного и того же объема операций требуются различные трудоемкость и продолжительность.
В понятие доступности, помимо удобства работы исполнителя, входит также пригодность объекта для выполнения целевых операций по ТОиР с минимальными объемами дополнительных работ или вообще без них. При этом к дополнительным работам относятся открытие и закрытие панелей, крышек люков, демонтаж и монтаж рядом установленного оборудования и другие работы.
Контролепригодность - важный фактор проведения контроля параметров систем и комплектующих изделий ЛА различными средствами и методами (прежде всего средствами технической диагностики и неразрушающего контроля). Значение проблемы контролепригодности конструкций ЛА в первую очередь определяется требованиями обеспечения их надежной работы. Обеспечение приспособленности конструкций к проведению их проверок теми или иными методами и средствами контроля неизбежно связано с дополнительными затратами. Однако они окупаются за счет повышения надежности, более эффективного использования ЛА и сокращения расходов на проведение ТОиР. Контролепригодность оказывает решающее влияние на внедрение в практику новых, более эффективных методов выполнения ТОиР и, в частности, метода обслуживания и замены изделий по техническому состоянию.
Легкосъемность означает пригодность изделия к замене с минимальными затратами времени и труда. Ее не следует смешивать с доступностью. На ЛА встречаются такие детали и изделия, к которым обеспечена отличная доступность, но замена их при эксплуатации затруднена. А так как обычным способом устранения отказов в эксплуатации ЛА является замена отказавшего изделия, то требование легко-съемности имеет важное значение для сокращения времени простоя ЛА и повышения регулярности их полетов. Легкосъемность во многом определяется применяемыми способами крепления изделий, заменяемых в эксплуатации, конструкцией разъемов, массой и габаритными размерами съемных элементов.
Взаимозаменяемость комплектующих изделий и деталей означает такое их свойство, при котором из множества одноименных деталей (изделий) можно без выбора взять любую и без подгонки (допускается применение технологических компенсаторов) установить на ЛА. В зависимости от объема подгоночных работ устанавливается соответствующая степень взаимозаменяемости. Чем меньше объем подгоночных работ при замене изделий и деталей, тем выше степень их взаимозаменяемости. Последняя имеет большое значение для сокращения затрат труда, материалов и простоев ЛА при ТОиР. От этого фактора в первую очередь зависит успешное внедрение агрегатно-узлового ремонта, метода замены и ремонта агрегатов по техническому состоянию.
Под преемственностью средств наземного обслуживания и контрольно-поверочной аппаратуры понимают возможность использования для обслуживания нового типа ЛА уже имеющихся средств общего назначения. Чем большее число этих средств будет удовлетворять требованиям технического обслуживания и текущего ремонта нового типа ЛА, тем выше его эксплуатационная технологичность. Этот фактор оказывает значительное влияние на организацию рабочего места и удобство работы обслуживающего персонала, сроки и стоимость ТОиР.
Унификация функциональных систем и изделий ЛА является весьма важным
фактором не только для повышения его эксплуатационной технологичности, но и
повышения эффективности эксплуатации парка ЛА в целом. Увеличение числа одних и
тех же изделий на разнотипных ЛА намного упрощает и удешевляет ТОиР, уменьшает
номенклатуру запасных частей на складах предприятий, сокращает число видов
потребной контрольно-поверочной аппаратуры.
Для анализа и оценки эксплуатационной технологичности необходимы количественные показатели. Они должны характеризовать конструкцию ЛА с точки зрения эксплуатационной технологичности.
К ним предъявляются требования: максимального учета факторов, определяющих эксплуатационную технологичность; возможности использования показателей при расчетах и задании в требованиях на вновь создаваемые типы ЛА, двигателей и их агрегатов; удобства применения показателей на практике при оценке уровня эксплуатационной технологичности на этапах испытаний и эксплуатации; чувствительности к изменению факторов, влияющих на уровень эксплуатационной технологичности.
Полноту учета большого числа самых разнообразных факторов, определяющих эксплуатационную технологичность, трудно оценить каким-либо одним показателем. Поэтому используют совокупность показателей, состоящую из обобщенных и единичных показателей.
К числу обобщенных показателей относятся:
удельная оперативная продолжительность TOuP Kt в часах на 1 ч налета. Этот показатель характеризует приспособленность ЛА к проведению на нем всех видов ТОиР, определяемых характеристиками безотказности и долговечности;
удельная оперативная трудоемкость ТОиР Кт в человеко-часах на 1 ч налета. Она характеризует трудоемкость, потребную для поддержания безотказности работы всех функциональных систем на заданном уровне, а также обеспечения исправности и работоспособности ЛА. Слово "оперативная" в приведенных показателях означает, что в расчет принимаются только те затраты времени и трудоемкости, которые непосредственно связаны с выполнением ТОиР на ЛА без учета различного рода перерывов в работе и связанных с ними дополнительных трудозатрат;
удельная стоимость запасных частей и материалов при выполнении ТОиР Кз в рублях на 1 ч налета. Она характеризует частоту сменяемости комплектующих изделий на ЛА и стоимость их замен;
среднее время устранения отказов tу в процессе оперативных видов ТО;
интенсивность устранения отказов (текущего ремонта) m;
вероятность выполнения непланового текущего ремонта Ру за заданный интервал времени tз его стоянки. Этот показатель представляет собой вероятность того, что случайное время t устранения отказа не превышает tз. Он характеризует приспособленность ЛА к проведению текущего ремонта в процессе оперативных видов ТО при ограниченных затратах времени.
К единичным относят показатели эксплуатационной технологичности,
характеризующие отдельные свойства конструкции ЛА. Номенклатура их выбирается
прежде всего с учетом конструктивно-производственных факторов: доступности, легкосъемности,
взаимозаменяемости, контролепригодности, преемственности и др. Каждое из
свойств конструкции оценивается соответствующим безразмерным коэффициентом,
изменяющимся от 0 до 1. Это коэффициенты доступности Кд, легкосъемности Кл,
взаимозаменяемости Кв, контролепригодности Кк, преемственности К пр.