Разработка компьютерных технологий по сравнению надежности функциональных систем самолетов при различных видах структурного резервирования

Размещено на http://allbest.ru

МИНИСТЕРСТВО ВЫСШЕГО И СРЕДНЕГО СПЕЦИАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ РЕСПУБЛИКИ УЗБЕКИСТАН

ТАШКЕНТСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ имени абу райхона беруни

Авиационный факультет

Кафедра: «Эксплуатация авиационной и ракетно-космической техники»

ВЫПУСКНАЯ КВАЛИФИКАЦИОННАЯ РАБОТА

Тема: Разработка компьютерных технологий по сравнению надежности функциональных систем самолетов при различных видах структурного резервирования

Направление образования - Техническая эксплуатация летательных аппаратов и двигателей

Разработал: Бегимов Махмуд Кулдошевич

ТАШКЕНТ 2013 г.



Введение

Развитие современной техники и непрерывный технический прогресс обеспечили создание совершенных летательных аппаратов, позволяющих в различных погодных условиях независимо от календарного и суточного времени перевозить людей и доставлять грузы за многие тысячи километров. Самолеты национальной авиакомпании(НАК) «Узбекистон хаво йуллари» связали нашу страну со всеми континентами, они совершают беспосадочные рейсы в Канаду и Соединенные Штаты Америки, в отдаленные страны Азии и Африки. Такие успехи нашей авиации стали возможными только благодаря оснащению НАК современными самолетами, оборудованными сложными комплексами самолетовождения и надежными высокоэкономичными авиационными силовыми установками.

Создание любого совершенного высокоэкономичного технического устройства, а особенно авиационного, неизбежно связано с необходимостью поддержания рабочих режимов вблизи предельных границ устойчивости и прочности и оптимального сочетания многих параметров. Сложность выполнения этих условий усугубляется необходимостью обеспечения высокой эффективности и надежности летательных аппаратов в широком диапазоне изменения высот и скоростей полета, в том числе и при возможном ухудшении их эксплуатационных характеристик и отклонениях фактических режимов и условий работы от расчетных. Все это вынуждает применять на современных летательных аппаратах специальные сложные автоматические устройства и системы для управления, регулирования и контроля силовых установок пилотажно-навигационного, радиотехнического и другого жизненно важного оборудования и повышает требования к точности и безотказности работы всех элементов, узлов и агрегатов летательного аппарата.

Усложнение авиационной техники, обусловленное необходимостью обеспечения высоких летных характеристик летательных аппаратов, повышение энерговооруженности ЛА, постоянно возрастающий объем воздушных перевозок и особенно массовые пассажирские перевозки выдвигают на одно из первых мест требование обеспечения высокой безопасности полетов и эффективности использования авиационной техники.

Все системы, изделия и устройства, участвующие в обеспечении безопасности полета, должны бесперебойно выполнять свои функции в течение всего заданного времени их работы; случайный перерыв в работе недопустим, так как это может привести к нарушению режима полета самолета (вертолета) и непоправимым последствиям.

Эффективное использование авиационной техники во многом зависит от ее эксплуатационных качеств, от своевременного определения и устранения причин отказов. В то же время работоспособность авиационной техники нельзя обеспечить без учета возможностей человека, участвующего в ее эксплуатации. Поэтому при решении задачи обеспечения заданной эффективности авиационной техники необходимо рассматривать систему техника -- человек как единое целое.

В решении проблемы обеспечения высокого уровня надежности авиационных изделий участвуют многие ученые, конструкторы, производственники и эксплуатационники. Работа по созданию высоконадежных изделий ведется на всех этапах их проектирования, изготовления, испытаний и эксплуатации, при этом используются многие нормативно-технические документы, методики и руководства. На этапе проектирования проводится расчетный анализ и оценка возможности создания изделия с заданным уровнем надежности, а также выполняются расчеты по обоснованию выбора наиболее приемлемых схемных и конструктивных решений.

Расчетные данные по уровню надежности основных систем и изделия в целом должны подтвердить реализуемость заданных требований. Впоследствии фактически реализуемые уровни надежности оцениваются по специальным методикам на этапе испытаний, в случае их несоответствия заданным требованиям проводятся необходимые конструктивнотехнологические доводочные работы. Окончательная оценка достигнутого уровня надежности проводится по результатам обработки и анализа статистических материалов по неисправностям, выявляемым при эксплуатации серийных изделий. Полученные эксплуатационные данные используются для уточнения расчетных и экспериментальных методов оценки надежности и эффективности реализованных конструктивных и технологических решений, а также в качестве исходных данных по надежности отдельных элементов при анализе надежности в процессе проектирования новых изделий.

Эта взаимосвязь применяемых методов обеспечения и оценки надежности таких сложных изделий, как летательный аппарат и авиационный двигатель, привела к появлению специальных комплексных программ обеспечения надежности изделий для каждого этапа их создания.

В данной выпускной квалификационной работе рассмотрены вопросы разработка компьютерных технологий по сравнению надежности функциональных систем самолетов при различных видах структурного резервирования.



1. Конструкторская часть

1.1 Конструктивные особенности самолета Ил-114

Самолёт Ил-114 представляет собой современный турбовинтовой самолет нового поколения, предназначенный для коммерческих перевозок пассажиров, багажа, почты и грузов на воздушных авиалиниях протяженностью до 1000 км с большими пассажиропотоками и на отдельных магистралях с малыми потоками до 4800 км. Он выполнен по схеме свободнонесущего моноплана с низкорасположенным крылом, обычным однокилевым хвостовым оперением, трехопорным шасси с передней стойкой. В конструкции планера широко используются детали из композиционных материалов.

Самолёт обеспечивает эксплуатацию на всех режимах полёта и высотах до практического потолка в климатических условиях при температуре окружающей среды от -50 до +45°С в условиях крайнего Севера, влажном и тропическом климатах, с грунтовых и бетонных взлетно-посадочных полос (ВПП), в любое время года и суток, над сушей и водным пространством, на внутренних и международных авиалиниях. Встроенный в фюзеляж входной трап и наличие вспомогательной силовой установки обеспечивают требуемый уровень автономности.

Ил-114 оснащен современной цифровой авионикой, позволяющей пилотировать самолет экипажу из двух человек при любых погодных условиях в дневное и ночное время. Самолет оснащен современными системами, определяющими требования к полетам в разных странах. Он отвечает современным требованиям к дизайну интерьера пассажирского салона, оснащенного комфортабельными креслами, а также буфетными, гардеробными и туалетными блоками, число и размещение которых зависит от вариантов компоновки. Ил-114 по уровню шума в салоне и снаружи самолета соответствует требованиям стандарта ICAO.

Программа технического обслуживания и ремонта самолёта Ил-114 предусматривает проведение различных форм оперативного и периодического обслуживания для поддержания должного уровня безопасности и регулярности полётов.

Основные данные самолёта:

Длина самолета, м 26,577

Высота самолета, м 9,324

Масса самолета для бетонных ВПП:

Максимальная взлётная масса, кг 22700

Максимальная посадочная масса, кг 22700

Масса пустого самолета, кг 14420

Максимальная масса коммерческой нагрузки, кг 6000

Геометрические данные крыла:

Размах, м 30

Площадь, м² 81,9

Геометрические данные фюзеляжа:

Длина, м 26,2

Диаметр миделевого сечения, м 2,86

Размеры пассажирской кабины, м: длина 18,93

Ширина 2,64

Высота 1,92

Геометрические данные горизонтального оперения:

Размах, м 11,1

Площадь, м² 22,75

Площадь РВ, м² 7,34

Геометрические данные вертикального оперения:

Высота от оси фюзеляжа,м 6,311

Площадь, м² 14,8

Площадь РН, м² 6,66

Данные о шасси:

Колея, м 8,4

База, м 9,15

Размеры шины колеса основной опоры, мм 880х315х361

Размеры шины колеса передней опоры, мм 620х180х305

Радиус разворота, м 12,3

Максимальный угол поворота передней опоры, град 55

Назначенный ресурс и срок службы до списания: 30000 лётных часов;

30000 посадок; 30 лет.

Результаты сравнения с самолётами-аналогами Ан-24, ATP, АТР-42, АТР-72, СААБ-2000 показывают, что самолёт Ил-114 не уступает по параметрам (комфорту, объёму багажа и кабины на одного пассажира и другим) вновь созданным зарубежным аналогам.

Герметичная грузовая кабина самолета Ил-114Т объемом 76 м³ позволяет перевозить до 8 стандартных грузовых контейнеров, для погрузки которых в задней части фюзеляжа по левому борту имеется большая откидывающаяся вверх грузовая дверь размером 3250x1715 мм.

Для перемещения внутри самолета контейнеров (поддонов), а также их крепления и швартовки в грузовой кабине устанавливается комплект легкосъемного оборудования, включающего напольную механизацию с шариковой панелью и роликовыми дорожками, а также боковые и торцевые упоры и замки.

В передней части фюзеляжа, за кабиной пилотов, расположен отсек для сопровождающих груз пассажиров. Отсек рассчитан на двух человек и отделен от грузовой кабины противодымной шторой. В случае необходимости противодымная штора может быть смещена вглубь грузовой кабины, при этом в отсеке для пассажиров на имеющиеся в полу спецпрофили можно установить необходимое количество пассажирских кресел.

Помимо грузовой двери, в передней части фюзеляжа по левому борту имеется входная дверь со встроенным трапом, а в хвостовой части фюзеляжа по правому борту - аварийный выход.

Устанавливаемое на самолете грузовое оборудование позволяет обеспечить транспортировку грузов в контейнерах и на поддонах, или транспортировку грузов в «навал». Возможны комбинированные варианты в пределах допустимой грузоподъемности самолета и центровки. В любых вариантах допускается погрузка и крепление грузов «россыпью».

Проверочная эксплуатация подтвердила экономическое превосходство самолёта Ил-114 над самолётом Ан-24.

Самолёт Ан-24 при максимальной заправке топливом в 3900 кг и коммерческой загрузке 2700 кг может преодолеть расстояние 1350 км. Самолет Ил-114 при этой же заправке и коммерческой загрузке в 3600 кг может лететь на расстояние до 2200 км, а при полной заправке топливом в 6480 кг и коммерческой загрузке 1200 кг - на расстояние до 4200 км.



2. Технологическая часть

2.1 Надежность авиационной техники

Надежность -- свойство объекта сохранять во времени в установленных пределах значения всех параметров, характеризующих способность выполнять требуемые функции в заданных режимах и условиях применения, технического обслуживания, ремонтов, хранения и транспортирования авиационный летательный самолёт надежность

Надежность является сложным свойством, которое в зависимости от назначения объекта и условий его применения состоит из сочетаний свойств безотказности, долговечности, ремонтопригодности и сохраняемости.

Надежность одновременно является важным и самостоятельным научным направлением, на основе которого создаются и совершенствуются практические методы обеспечения и оценки надежности конкретных изделий при их создании, испытаниях и применении. Теория надежности как наука исследует влияние конструктивных, технологических и эксплуатационных факторов на уровень надежности изделия. Для конкретных объектов и условий их эксплуатации указанные свойства надежности имеют различную относительную значимость, однако важнейшими из них являются безотказность и долговечность, и поэтому во многих случаях, когда это специально не оговорено, под надежностью подразумевают именно безотказность и долговечность объектов.

Надежность является составной частью более общего свойства изделия -- качества, ее уровень зависит от ряда объективных факторов и оценивается количественно. Под качеством понимается совокупность свойств изделия, обуславливающих удовлетворение определенных потребностей в соответствии с назначением изделия.

Уровень надежности, характеризуемый количественными показателями безотказности и долговечности, нельзя рассматривать в отрыве от фактора времени и условий применения. По мере увеличения времени применения или продолжительности непрерывной работы изделий на заданных режимах уровень безотказности изделий понижается и уменьшаются запасы их долговечности. При этом во времени изменяются и другие показатели качества, характеризующие пригодность использования изделия по назначению.

Уровень надежности авиационных изделий задается техническими требованиями, реализация которых обеспечивается выполнением ряда конструктивно-производственных работ, а соответствие изделия заданным требованиям подтверждается результатами специальных испытаний и периодическими проверками изделий в эксплуатации.

Задаваемый уровень надежности определяется с учетом обеспечения высокого технического уровня создаваемых изделий и достижений в области конструирования, производства и эксплуатации. Особое внимание обращается на обеспечение высокого уровня безопасности, приспособленность к техническому обслуживанию и экономичность эксплуатации летательных аппаратов.

Выполнение заданных требований по надежности изделий требует проведения определенных исследований и разработок, технического оснащения и материальных затрат.

Надежность авиационной техники -- раздел авиационной науки, изучающий научные принципы, методы и технические приемы обеспечения надежности. Теоретической основой надежности как научного направления являются теории вероятностей и математической статистики, функционирования и нагружения изделий, материаловедения, технологии и прочности. Практической основой надежности являются инженерные методы проектирования, конструирования, испытаний, производства и эксплуатации изделий авиационной техники.

Наука о надежности изделий авиационной техники изучает физические причины и закономерности возникновения и развития отказов, влияние нарушений внутренних процессов функционирования и внешних воздействий на работоспособность изделий. Она создает научные основы расчета надежности типов изделий, прогнозирует вероятность появления отказов, разрабатывает теоретические и практические основы их нормирования, методы реализации нормативных требований на этапах создания и испытаний по подтверждению соответствия фактических уровней надежности опытных и серийных образцов этим требованиям.

Теорией надежности называется научная дисциплина, исследующая физические и математические закономерности возникновения и проявления отказов, изучающая и разрабатывающая общие методы обеспечения и анализа надежности при проектировании, изготовлении, испытаниях и эксплуатации изделий с целью обеспечения и реализации требуемого уровня их надежности. Академик Берг А. И., один из основоположников создания науки о надежности, еще в 1964 г. отмечал: «Проблема надежности, будучи удовлетворительно решена сегодня (а этого еще нет), по-новому возникает завтра и никогда не будет снята. Это вечная проблема и эпизодическими мероприятиями ее не решить». Условия, порядок, методы и объем выполнения работ при создании изделий определяются соответствующими нормативно-техническими документами (ГОСТами).

Перечни выполняемых работ, используемой нормативно-технической документации, периодичности и характера контроля за правильностью и полнотой выполнения работ на отдельных этапах с указанием ответственных исполнителей являются важной составной частью комплексных программ по обеспечению заданного уровня надежности новых изделий.

Уровень надежности конкретных изделий характеризуется рядом количественных показателей, среди которых наиболее часто используется вероятность безотказной работы P(t), т. е. вероятность того, что в заданном интервале времени t и в пределах заданной наработки не возникнет отказ изделия. Этот показатель можно применять как к изделию в целом, так и к отдельным его элементам. Однако наиболее целесообразно его применять при оценке надежности изделия в целом.

Применительно к отдельным узлам и элементам изделий удобнее использовать количественный показатель -- наработку на отказ, характеризующий уровень надежности изделия. При этом для многих изделий и особенно для сложных при отказе отдельных узлов или элементов работоспособность изделия в целом может сохраниться, однако при этом ухудшится его экономичность и точность.

Надежностью называется свойство технического объекта сохранять свои характеристики (параметры) в определенных пределах при данных условиях эксплуатации.

Из этого определения следует, что надежность -- понятие объективное, независимое от нашего сознания.

Отказом называется событие, после возникновения которого характеристики технического объекта (параметры) выходят за допустимые пределы.

Отказ -- фундаментальное понятие теории надежности. Критерий отказа -- отличительный признак или совокупность признаков, согласно которым устанавливается факт возникновения отказа.

По типу отказы подразделяются на:

? отказы функционирования, при которых прекращается выполнение объектом основных функций (например, поломка зубьев шестерни);

? отказы параметрические, при которых параметры объекта изменяются в недопустимых пределах (например, потеря точности измерения напряжения вольтметром).

По своей природе отказы могут быть:

? случайные, обусловленные непредусмотренными перегрузками, дефектами материала, ошибками персонала, сбоями системы управления и т. п.;

? систематические, обусловленные закономерными явлениями, вызывающими постепенное накопление повреждений: усталость, износ, старение, коррозия материалов и т. п.

Основными признаками классификации отказов являются:

? характер возникновения;

? причина возникновения;

? последствия отказов;

- дальнейшее использование объекта;

? легкость обнаружения;

? время возникновения.

Рассмотрим подробнее каждый из классификационных признаков.

По характеру возникновения отказы могут быть внезапные, постепенные и перемежающиеся. Внезапный отказ-- это отказ, проявляющийся в резком (мгновенном) изменении характеристик объекта. Постепенный отказ-- отказ, происходящий в результате медленного, постепенного ухудшения характеристик объекта из-за износа и старения материалов. Внезапные отказы обычно проявляются в виде механических повреждений элементов (поломки, пробои изоляции, обрывы и т. п.) и не сопровождаются предварительными видимыми признаками их приближения. Внезапный отказ характеризуется независимостью момента наступления от времени предыдущей работы. Перемежающимся называется отказ самоустраняющийся (возникающий/исчезающий). Типичным примером перемежающегося отказа является сбой компьютера.

По причине возникновения отказы могут быть конструкционные, производственные и эксплуатационные. Конструкционный отказ появляется в результате недостатков и неудачной конструкции объекта. Производственный отказ связан с ошибками при изготовлении объекта по причине несовершенства или нарушения технологии. Эксплуатационный отказ вызывается нарушением правил эксплуатации объекта.

По признаку дальнейшего использования объекта отказы могут быть полные или частичные. Полный отказ исключает возможность работы объекта до его устранения. При возникновении частичного отказа объект может частично использоваться.

По признаку легкости обнаружения отказы бывают очевидные (явные) и скрытые (неявные).

По времени возникновения отказы подразделяются на приработочные, возникающие в начальный период эксплуатации, отказы при нормальной эксплуатации, износовые отказы, вызванные необратимыми процессами износа деталей, старения материалов и т. п.

Анализ сведений об отказах оборудования при эксплуатации сложных систем показывает, что с течением времени происходит старение элементов и увеличение их отказов, что приводит к значительному росту затрат (материальных, временных, финансовых) ресурсов. Многолетняя практика эксплуатации сложных систем показывает, что важной задачей при поддержании объектов в состоянии работоспособности является организация и проведение технического обслуживания и различных видов ремонтов (восстановлений) элементов систем. Исключительно важна проблема продления ресурса стареющих систем с учетом критериев надежности и уменьшения техногенного риска.

Сохраняемостью называется свойство технического объекта сохранять свои характеристики (параметры) в процессе хранения. Из этого определения следует, что понятия "надежность" и "сохраняемость" тождественны. Их отличие лишь в условиях эксплуатации.

Критериями и показателями сохраняемости могут быть все критерии и показатели, применяемые для оценки надежности техники в процессе ее работы. Однако методы анализа надежности и сохраняемости по этим показателям существенно различны.

В процессе хранения техника не работает. В связи с этим основным видом ее отказа является отказ постепенный, возникающий вследствие старения материалов. Время возникновения такого отказа-- величина случайная. Получить экспериментальным путем ее распределения чрезвычайно трудно. В связи с этим прогнозировать показатели сохраняемости в процессе проектирования и создания техники вряд ли возможно.

Надежность -- один из самых важных параметров техники. Ее показатели необходимы для оценки качества техники, ее эффективности, безотказности, живучести, риска. Надежность зависит от многих внешних и внутренних факторов и оценивается многими критериями и показателями. Все это привело к появлению в теории надежности большого числа различных терминов и их определений. Далее приводятся некоторые из них, часто применяемые на практике и в теории.

Элемент -- объект (материальный, энергетический, информационный), обладающий рядом свойств, внутреннее строение (содержание) которого значения не имеет.

В теории надежности под элементом понимают элемент, узел, блок, имеющий показатель надежности, самостоятельно учитываемый при расчете показателей надежности системы. Понятия элемента и системы трансформируются в зависимости от решаемой задачи. Например, станок при оценке его надежности рассматривается как система, состоящая из элементов -- деталей, механизмов, узлов и т. п. При оценке надежности технологической линии станок является элементом системы.

Система-- совокупность связанных между собой элементов, обладающая свойством (назначением, функцией), отличным от свойств отдельных ее элементов.

Практически любой объект с определенной точки зрения может рассматриваться как система. Системой с точки зрения механики являются, например, собранная из стержней стрела крана или труба газопровода. Элементами последней будут ее участки между сварными швами или опорами. Связи в данном случае имеют силовой (энергетический) характер-- каждый элемент действует на соседний.

Структура системы -- взаимосвязи и взаиморасположение составных частей системы, ее устройство. Расчленение системы на группы элементов может иметь материальную (вещественную), функциональную, алгоритмическую и другую основу. Структура сборного моста состоит из его отдельных, собираемых на месте секций. Грубая структурная схема укажет только эти секции и порядок их соединения. Последнее и есть связи, которые здесь носят силовой характер. Пример функциональной структуры -- это деление двигателя внутреннего сгорания на подсистемы питания, смазки, охлаждения, передачи силового момента.

Обычно понятие структура связывают с ее графическим отображением. В зависимости от связей между элементами различают следующие виды структур: последовательные, параллельные, с обратной связью, сетевые и иерархические.

Процесс -- это набор состояний системы, соответствующий упорядоченному (непрерывному или дискретному) изменению некоторого параметра, определяющего характеристики (свойства) системы.

Процесс изменения системы во времени называется динамикой системы. Параметрами процесса могут также выступать температура, давление, линейные и угловые координаты и другие физические величины, которые, однако, сами зависят от времени.

Технический объект в процессе функционирования может находиться в различных состояниях, оцениваемых численными показателями. Приведем термины состояния объекта и их оценки.

Исправность -- состояние объекта, при котором он соответствует всем требованиям, установленным нормативно-технической документацией (НТД).

Работоспособность -- состояние объекта, при котором он способен выполнять заданные функции, сохраняя значения основных параметров, установленных НТД.

Основные параметры характеризуют функционирование объекта при выполнении поставленных задач.

Понятие исправности шире, чем понятие работоспособности. Работоспособный объект обязан удовлетворять лишь тем требованиям НТД, выполнение которых обеспечивает нормальное применение объекта по назначению. Таким образом, если объект неработоспособен, то это свидетельствует о его неисправности. С другой стороны, если объект неисправен, то это не означает, что он неработоспособен.

Предельное состояние -- состояние объекта, при котором его применение по назначению недопустимо или нецелесообразно. Применение (использование) объекта по назначению прекращается в следующих случаях:

при неустранимом нарушении безопасности;

при неустранимом отклонении величин заданных параметров;

при недопустимом увеличении эксплуатационных расходов.

Для некоторых объектов предельное состояние является последним в его функционировании, т. е. объект снимается с эксплуатации, для других объектов -- определенной фазой в эксплуатационном графике, требующей проведения ремонтно-восстановительных работ.

В связи с этим, объекты могут быть:

невосстанавливаемые, для которых работоспособность в случае возникновения отказа не подлежит восстановлению;

восстанавливаемые, работоспособность которых может быть восстановлена, в том числе и путем замены.

К числу невосстанавливаемых объектов можно отнести, например, подшипники качения, полупроводниковые изделия, зубчатые колеса и т. п. Объекты, состоящие из многих' элементов, например станок, автомобиль, электронная аппаратура, являются восстанавливаемыми, поскольку их отказы связаны с повреждениями одного или немногих элементов, которые могут быть заменены.

В ряде случаев один и тот же объект в зависимости от особенностей, этапов эксплуатации или назначения может считаться восстанавливаемым или не- восстанавливаемым.

Восстановление может быть полностью ограниченным, когда обслуживание системы производится одной ремонтной единицей, ограниченным, если имеется более одной ремонтной единицы, но при этом может образоваться очередь на обслуживание вследствие нехватки ремонтных единиц. Восстановление может быть неограниченным, если ремонтных единиц достаточно для одновременного обслуживания всех отказавших элементов.

Наработка-- продолжительность или объем работы объекта, измеряемые единицами времени, числом циклов нагружения, километрами пробега и т. п.

Наработка до отказа-- наработка объекта от начала его эксплуатации до возникновения первого отказа.

Наработка между отказами -- наработка объекта от окончания восстановления его работоспособного состояния после отказа до возникновения следующего отказа.

Технический ресурс -- наработка объекта от начала его эксплуатации (или ее возобновления после ремонта) до перехода в предельное состояние. Технический ресурс может быть также регламентирован, например, от начала эксплуатации до среднего или капитального ремонта, или от среднего до капитального ремонта, после которого требуется продление технического ресурса. Если регламентация отсутствует, то имеется в виду ресурс от начала эксплуатации до достижения предельного состояния после всех видов ремонтов.

Для невосстанавливаемых объектов понятия технического ресурса и наработки до отказа совпадают.

Назначенный ресурс -- суммарная наработка объекта, при достижении которой эксплуатация должна быть прекращена независимо от его состояния.

Срок службы -- календарная продолжительность эксплуатации (в том числе хранение, ремонт и т. п.) от ее начала до наступления предельного состояния.

Для большинства объектов электромеханики в качестве критерия долговечности чаще всего используется технический ресурс.

Время восстановления работоспособного состояния -- продолжительность Установления работоспособного состояния объекта.

В теории надежности важную роль играют такие понятия, как безотказность, долговечность, ремонтопригодность, сохраняемость. Часто ошибочно считают эти понятия -- составляющие надежности и определяют их как физические свойства. Уточним эти понятия.

Безотказность -- это способность объекта непрерывно сохранять работоспособность в течение некоторого времени или некоторой наработки.

Часто безотказность отождествляют с понятием "надежность" и характеризуют теми же показателями: вероятностью безотказной работы, средней наработкой до отказа, средней наработкой на отказ, интенсивностью отказов, параметром потока отказов.

Долговечность -- способность объекта сохранять работоспособное состояние до наступления предельного состояния при установленной системе технического обслуживания и ремонта.

Долговечность определяется следующими показателями:

средний ресурс -- математическое ожидание технического ресурса;

гамма-процентный ресурс -- наработка, в течение которой объект не достигнет предельного состояния с заданной вероятностью у, выраженной в процентах;

средний срок службы -- математическое ожидание срока службы;

гамма-процентный срок службы -- календарная продолжительность от начала эксплуатации объекта, в течение которой он не достигнет предельного состояния с заданной вероятностью у, выраженной в процентах.

Ремонтопригодность -- способность объекта, заключающаяся в его1 приспособленности к предупреждению и обнаружению причин возникновения отказов, поддержанию и восстановлению работоспособного состояния путем проведения ремонтов и технического обслуживания.

К показателям ремонтопригодности относятся вероятность восстановления работоспособного состояния в течение заданного времени и среднее время восстановления работоспособного состояния.

2.2.Классификация технических систем

Технические системы могут быть невосстанавливаемыми и восстанавливаемыми, длительного и короткого времени работы, резервированными и нерезервированными.

Техническая система называется невосстанавливаемой (перемонтируемой), если ее отказ приводит к неустранимым последствиям и систему нельзя использовать по своему назначению. Работа после отказа невосстанавливаемой системы считается невозможной или нецелесообразной. Типичными примерами невосстанавливаемых систем являются полупроводниковые приборы, управляемые снаряды, система управления воздушным судном в процессе полета и т. п.

Под восстанавливаемой (ремонтируемой) понимается система, которая может продолжать выполнение своих функций после устранения отказа, вызвавшего прекращение ее функционирования. Работа восстанавливаемой системы после отказа может быть возобновлена в результате проведения необходимых восстановительных работ. При этом под восстановлением системы понимается не только ремонт тех или иных элементов системы, а также полная замена отказавших элементов на новые.

Существуют системы смешанного типа, у которых часть элементов может восстанавливаться, а другая -- нет.

В зависимости от выполняемых функций различаются системы длительного существования и системы короткого существования.

Резервированием называют способ повышения надежности путем включения резервных единиц, способных в случае отказа основного устройства выполнять его функции. Этот метод обладает большими возможностями получения заданных уровней надежности и имеет широкое практическое применение. Разнообразные методы резервирования и способы включения резерва могут быть сведены к трем методам: общему, раздельному (поэлементному) и комбинированному (смешанному) резервированию. Общим называется такое резервирование системы, при котором параллельно включаются идентичные системы. Раздельным называется резервирование системы путем использования отдельных резервных устройств. При комбинированном резервировании в одной и той же системе применяется общее и раздельное резервирование.

Отношение числа резервных устройств к числу основных называется кратностью резервирования. Если это отношение -- число целое, то такое резервирование называется резервированием с целой кратностью, иначе -- с дробной кратностью.

Резервирование может быть с восстановлением, если основные и резервные элементы ремонтируются в процессе эксплуатации, и без восстановления в противном случае.

Главными способами включения резервных устройств при отказах основных являются следующие:

- постоянное, при котором резервные объекты соединены с основными в течение всего времени работы;

- замещением, при котором резервные объекты замещают основные только после отказа последних.

При этом в обоих случаях резервные объекты могут находиться в трех режимах работы:

- нагруженном, при котором резервные объекты находятся в тех же условиях, что и основные;

-ненагруженном, при котором резервные объекты не включены и не могут отказывать.



3. Экономическая часть

3.1 Методика определения экономической эффективности предлагаемой разработки

В данном разделе выпускной квалификационной работы выполнен расчет экономического эффекта от внедрения предлагаемой разработки.

Прежде чем внедрить новые разработки должен быть выполнен экономический анализ.

Основным показателем экономической эффективности предлагаемых разработок является величина экономического эффекта, получаемого от внедрения разработки.

Экономический эффект определяется оп формуле:

Э = (З₁ - З₂) • N

где: З₁ - приведенные затраты на единицу выпускной продукции до внедрения разработки.

З₂ - приведенные затраты на единицу продукции после внедрения разработки.

N - объем производства в натуральных единицах за рассматриваемый период.

Приведенные затраты:

З = С + Е_н • К_уд

С - себестоимость продукции - которое выражает в денежном отношении текущие затраты предприятия на изготовление и реализацию продукции.

В себестоимость продукции входят расходы на материалы и запасные части, на заработную плату, накладные расходы.

К накладным расходам относятся затраты, связанные с управлением и обслуживанием предприятия: административно - управленческие расходы - основная и дополнительная заработная плата с отчислением на страхование, амортизация, затраты на охрану труда и ТБ и т.д.

К_{уд -} коэффициент капиталовложений:

К_уд = К / N

Где К - капвложения, которые представляют собой часть общественного продукта, направленного на совершенствование основных производственных фондов.

Коэффициент Е_н - нормативный коэффициент экономической эффективности капвложений Е_н = 0,15

При определении экономического эффекта используются также:

Т - трудоемкость продукции - количество рабочего времени, затраченного на изготовлении единицы продукции.

Т_с - тарифная ставка - размер оплаты труда рабочего данного разряда в единицу времени.

3.2 Расчет экономического эффекта от внедрения предлагаемых усовершенствований

Предлагается усовершенствование методики сравнения надежности систем самолета при различных видах структурного резервирования.

Исходные данные для расчета:

Т₁= 280 н.ч. - трудоемкость эксплуатационного контроля систем самолета до внедрения усовершенствований.

Т₂= 210 н.ч. - трудоемкость эксплуатационного контроля систем самолета после внедрения усовершенствований.

Т_с= 850 сум/ч, тарифная ставка оплаты работ по эксплуатационному контролю систем самолета.

К= 1300000 сум, капвложения для усовершенствования эксплуатационного контроля систем самолета.

N= 7 шт.

Определяем расходы на заработную плату до внедрения

С_1зп=1,2•Т₁•Т_с= 1,2*280*850 = 285600 сум.

Накладные расходы до внедрения

С_1нр =З•С_1зп= 3*285600 = 856800 сум.

Приведенные затраты до внедрения

З₁= C_1зп+ С_1нр= 285600 + 856800 = 1142400 сум.

Расходы на заработную плату после внедрения

С_2зп=1,2•Т₂•Т_с= 1,2*210*850 = 214200 сум.

Накладные расходы после внедрения

С_2нр =З•С_2зп= 3*214200 = 642600 сум.



Удельные капвложения

К_уд = К / N= 1300000 / 7 = 185714 сум.

Приведенные затраты после внедрения

З₂=С_2зп+ С_2нр+ Е_н • К_уд= 214200 + 642600 + 0,15* 185714 = 884657 сум.

Экономический эффект от внедрения предлагаемых усовершенствований процесса эксплуатационного контроля систем самолета:

Э = (З₁ - З₂) • N= (1142400 - 884657 0* 7 = 1804201 сум.



4. Охрана труда и техника безопасности

4.1 Производственное освещение

Правильное освещение рабочих мест, цехов и территории предприятия имеет большое значение. Через глаза свет воздействует на центральную нервную систему и кору больших полушарий человека. Свет влияет также на деятельность дыхательных органов. Хорошее освещение в производственных помещениях устраняет напряженность глаз и способствует ускорению темпа работ.

Для безопасной работы требуется не только наличие достаточного освещения, но и рациональное направление света, отсутствие резких теней и бликов.

Недостаточное освещение может быть причиной несчастных случаев. Из-за слабой освещенности рабочий будет вынужден ближе наклоняться к обрабатываемому предмету с опасностью повреждения лица и глаз. Слабое освещение, резкие тени, наличие в поле зрения источника большой яркости мешают различать движущие части станков и агрегатов, что может привести к травматизму.

Для организации рационального освещения производственных помещений немаловажное значение имеют цвет стен и полов помещений, окраски машин и оборудования. Светлые тона вместе с хорошей освещенностью способствуют увеличению производительности труда, уменьшению утомляемости работающих.

При многих работах необходимо нормальное различение цветов. Расстройство цветоощущения может быть врожденным или возникать при некоторых профессиональных болезнях и излишнем курении.

В пожароопасных и взрывоопасных помещениях дополнительно требуется установка герметической или взрывобезопасной арматуры и осветительных приборов.

Также имеет значение местное освещение контрольно-измерительных приборов, световые сигналы на производственных линиях и на железнодорожных ветках, находящихся на территории предприятия и в цехах.

В помещениях бывает естественное и искусственное освещение.

Аварийное освещение предусматривается на случаи, когда людям необходимо выйти из помещения или продолжать работать при внезапном отключении рабочего освещения. Оно должно обеспечить безопасные условия труда и условия эквакуации людей, особенно из помещений общественного пользования, где возможно скопление большого количества людей. Аварийное освещение должно обеспечивать освещенность не менее 5 % нормы рабочего освещения.

Аварийное освещение на предприятиях особенно необходимо в случаях, когда даже краткосрочное отсутствие света может повлечь за собой аварии, порчу оборудования, длительное нарушение производственного процесса, работы узлов электро- и водоснабжения.

Аварийные светильники могут иметь независимый источник питания или их подсоединяют к питанию от рабочего освещения, однако при условии установки автоматического переключения на автономное питание при возникновении аварийного режима. Аварийные светильники отличаются от рабочих размером и цветом.

Освещение производственных помещений представляет собой комплекс многих взаимосвязанных мероприятий. В них входят выбор согласно нормам проектирования естественного и искусственного освещения; выбор типа светильников в зависимости от помещения, условий его среды; расположение и установка светильников на территории предприятия, в цехах, на участках и рабочих местах; профилактика "светового голодания" человека.

За проектированием, устройством и эксплуатацией осветительных установок промышленных предприятий осуществляется санитарный надзор.

Естественное освещение создается солнечными лучами и диффузным (рассеянным) светом небосвода. Часть солнечной лучистой энергии достигает Земли, непосредственно проходя через атмосферу.

Другая часть, многократно отражаясь и рассеиваясь, обусловливает небесное излучение. Открытая поверхность Земли освещается прямым солнечным светом и светом небесного излучения. Соотношение между прямым солнечным светом и диффузным светом небосвода зависит от высоты стояния солнца над горизонтом.

Поскольку прямое солнечное освещение характеризуется непостоянством, обычно в расчетах естественного освещения его не учитывают. Наружная освещенность, которая создается рассеянным светом небосвода на открытом пространстве, для различных местностей различна и колеблется в широких пределах в зависимости от времени года, времени дня, облачности и других факторов.

В пределах РУз в ясный день освещенность днем колеблется от 400 лк в декабре до 38 ООО лк в июне.

Естественная освещенность внутри зданий значительно меньше наружной освещенности.

Естественное освещение какой-либо точки в помещении характеризуется коэффициентом естественной освещенности е (в %), который равен отношению освещенности Е_вн в данной точке внутри помещения к одновременной освещенности Е_нар рассеянным светом небосвода наружной токи, находящейся на данной горизонтальной плоскости:

Коэффициент естественной освещенности е показывает, во сколько раз освещенность внутри помещения меньше наружной освещенности, т.е. долю одновременной горизонтальной освещенности на открытом месте при диффузном свете небосвода, которую составляет освещенность в рассматриваемой точке помещения.

Здесь рассматривается коэффициент естественной освещенности помещения для точек, расположенных на пересечении горизонтальной плоскости, находящейся на высоте 1 м над уровнем пола, и вертикальной плоскости так называемого характерного разреза помещения, например по оси окна между отдельно стоящими опорами и т.п.

Достаточность естественной освещенности в производственных помещениях регламентируется нормами, в которых отражены значения коэффициентов е в зависимости от условий зрительной работы.

В связи с тем, что освещенность находится в большой зависимости от широты расположения предприятий, при установлении норм коэффициента естественной освещенности взято расположение промышленных предприятий севернее 45° и южнее 60° северной широты, т.е. в полосе между Москвой и Ленинградом. Для других районов вводится соответствующий поправочный коэффициент.

В производственных помещениях при обучении подростков (учащихся средних школ и средних технических учебных заведений, технических училищ и др.) положено на одну ступень поднимать выше требования к освещенности по отношению к указанным в нормах. Классификация помещений производственных зданий по освещенности в зависимости от точности выполняемых работ устанавливается отраслевыми нормами или специальными инструкциями.

Отраслевыми нормами естественного освещения регламентируется уровень освещенности для конкретных цехов в зависимости от характера выполняемой работы. В этих же нормах даются указания о выборе типа здания и системы освещения.

Проектирование, устройство и содержание естественного освещения должны удовлетворять требованиям санитарных норм и правил.

Естественное освещение производственных площадей бывает боковым -- через оконные и другие проемы в наружных стенах и при светопроницаемых стенах, верхним -- через световые фонари и проемы в перекрытиях и в местах перепадов высот смежных пролетов зданий. Оно может быть и комбинированным, когда совмещаются разные виды освещения.

Искусственное освещение. Искусственное освещение обеспечивает круглосуточную производственную деятельность людей и компенсирует недостаточность естественного освещения. Оно должно отвечать требованиям физиологии труда и быть пожаро- и взрывобезопасным.

Искусственное освещение обеспечивает производственную деятельность людей с учетом санитарно-гигиенических требований. По условиям техники безопасности оно должно обеспечивать требуемую освещенность рабочих, вспомогательных и санитарно-бытовых помещений.

Общие требования к искусственному освещению состоят в следующем:

1) основное требование -- создание достаточной освещенности на рабочих местах;

высокое качество освещения;

1) надежность работы осветительной установки в данных условиях среды;

2) пожарная и электрическая безопасность осветительных устройств;

3) удобство управления осветительной установкой;

4) экономичность сооружения и эксплуатации установки освещения.

На предприятиях находят применение три системы освещения:

общее равномерное, общее локализованное и комбинированное. Общее равномерное освещение осуществляется равномерным распределением светильников по всей площади помещения. Во всех точках создается сравнительно одинаковая освещенность.

Такое освещение необходимо в помещениях, где работа производится на всей площади (например, сборочные, литейные, формовочные цехи), в помещениях с большой плотностью рабочих мест и в непроизводственных помещениях (проходах, вестибюлях, комнатах отдыха, залах заседаний).

Общее локализованное освещение представляет собой неравномерное распределение светильников или снабжение светильников лампами различной мощности.

Такое освещение применяется на производственных участках, где выполняемые работы требуют различной освещенности; в помещениях, где требуется повышенная освещенность крупных поверхностей или где рабочие поверхности располагаются сосредоточенными группами, а также в помещениях, оснащенных крупногабаритным оборудованием.

Комбинированное освещение представляет собой сочетание общего освещения (не менее 10 % освещаемой площади) и местного освещения на рабочих местах. Такое освещение используется в производственных помещениях, в которых необходимо создать высокую освещенность рабочих мест. Оно требуется и в помещениях, в которых из-за экранизации рабочих мест частями оборудования страдает освещенность рабочих мест.

Кроме того, применяется переносное освещение ручными светильниками. Оно выполняется в помещениях и местах, где производятся периодические осмотры и ремонт механического или технологического оборудования, а также в помещениях, где требуется временное увеличение освещенности отдельных мест, например при осмотре оборудования, его сборке.

Электрические источники искусственного света подразделяются на лампы накаливания, разрядные и газоразрядные лампы. В лампах накаливания используется вольфрамовая нить, которая накаляется до 2200--2300 °С. Они,в свою очередь, подразделяются на вакуумные, газополные и галогенные лампы, в которых светящееся тело находится соответственно в вакуумной колбе или в колбах, наполненных инертным газом или газом с примесью галогена.

Промышленность выпускает лампы накаливания мощностью от 15 до 1500 Вт. Лампы мощностью до 150 Вт выпускаются в обычных колбах и из матированного стекла или окрашенного в молочный цвет. Световой поток ламп с непрозрачными колбами уменьшается на 3--20 % по сравнению с прозрачными колбами.

Выпускаются лампы с зеркальными отражателями, которые до 50 % излучаемого света направляют в виде концентрированного пучка света. Это лампы специального назначения. Они применяются в самолетостроении. Источником излучения света у них является межэлектродный промежуток, наполненный газом, парами металлов или смесью газа с парами.

Все большее распространение для освещения промышленных помещений, общественных залов, красных уголков и различных зрелищных помещений получают различного типа люминесцентные источники освещения.

Они представляют собой стеклянные трубки или колбы-лампы, наполненные аргоном с несколькими миллиграммами паров ртути. Чаще применяются люминесцентные лампы низкого давления. Они представляют собой запаянную с обоих концов стеклянную трубку, на внутреннюю поверхность которой нанесен тонкий равномерный слой люминофора.

Люминесцентные лампы более экономичны по сравнению с лампами накаливания. Их световой КПД в 2--4 раза выше, чем в лампах накаливания. Подбором соответствующего состава люминофоров можно получить от люминесцентных ламп световой поток нужной цветности и приблизить его к естественному свету.

Комплект аппаратуры и источника света называется светильником. У большинства источников света излучение светового потока происходит относительно равномерно во все стороны. В производственных условиях необходимо направлять световой поток так, чтобы его основная часть попадала на заданные поверхности.

Это достигается с помощью осветительной арматуры, которая, кроме того, обеспечивает защиту глаз от блесткости источника света, предохраняет лампу от воздействия среды и от механических повреждений и загрязнений, а если необходимо, обеспечивает герметичность и взрывобезопасность.

Осветительная арматура может закрывать источник света полностью или частично. Ее изготовляют из просвечивающих и непросвечивающих материалов. Светильники могут быть с металлическими, стеклянными и зеркальными отражателями. У металлических отражателей внутреннюю поверхность покрывают белой эмалью или хромируют.

Светильники прямого света излучают до 90 % светового потока в нижнюю полусферу; эти светильники используются в помещениях с темными, плохо отражающими свет стенами и потолком (в цехах с металлическими фермами и световыми фонарями, в литейных, кузнечных и механических цехах, в которых выделяется много пыли, дыма, копоти и всяких испарений). Светильники прямого света самые экономичные по расходу электроэнергии.



Заключение

В выпускной квалификационной работе были изучены конструктивные особенности самолета типа Ил-114, а также его основных функциональных систем. Были проанализированы такие системы самолета, как гидравлическая система, топливная система, масляная система, система управления и др. на основе метода структурных схем, для определения показателей надежности. Рассмотрены основные виды резервирования: общее резервирование и раздельное резервирование.

...