Практические результаты расчетно-экспериментальных исследований по определению диапазонов изменения основных контролируемых параметров перспективных авиационных комплексов

Целью исследования является определение перечня необходимых контролируемых параметров перспективных авиационных комплексов, представляющих сложную систему взаимодействия «пилот – самолет – окружающая среда», а также оценка диапазонов их изменения.

Методы исследования основаны на понятиях теории диагностики и прогностики технического состояния летательных аппаратов, эрганомических систем. Использованы методы многокритериального анализа, параметрического и структурного синтеза.

Результаты. Показано, что выбор номенклатуры контролируемых агрегатов вертолета определяется их предназначением, тяжестью последствий при отказе, контролепригодностью, условиями и режимами работы, прогнозируемым уровнем надежности, а также опытом эксплуатации прототипов и аналогов. Разработан вариант организации параллельной системы диагностики и прогностики технического состояния перспективных авиационных комплексов. В данной статье представлена стохастическая (вероятностная) диагностическая модель повреждения межроторного подшипника авиационного двигателя, предназначенная для исследования корреляционной размерности вибросигнала, которая имитирует спектральный состав реального вибросигнала, с различной формой плотности распределения амплитуд. Представлено решающее правило прогнозирования выхода из строя двигателя за 8-9 полетов до разрушения межроторного подшипника.

Заключение. Для объективного контроля параметров агрегатов тяжелых и легких вертолетов они разбиваются на 10 групп, для каждой из которых определяется состав датчиков диагностического контроля на основе анализа необходимых и достаточных значений параметров в реальном масштабе времени. Диапазон измерений конкретных физических величин назначается на этапе конструирования той или иной жизненно важной системы летательного аппарата. Пределы измерения параметров задаются при проведении штатных измерений, а также на этапах поверки и испытаний государственного контроля. Представлен вариант формирования границы, разделяющей исправное и неисправное состояние, описываемой гиперповерхностью.

1. Методологические основы синтеза систем диагностики технического состояния космических и летательных аппаратов / И. Е. Мухин, А. И. Мухин, С. Н. Михайлов, Д. С. Коптев; Юго-Западный государственный университет. Курск, 2018. 211 с.

2. Мухин И. Е., Селезнев С. Л., Коптев Д. С. Направления и практические результаты создания методов и средств диагностики, и прогностики состояния авиационного комплекса «человек – машина» // Известия Юго-Западного государственного университета. Серия: Управление, вычислительная техника, информатика. Медицинское приборостроение. 2017. Т. 7, № 3 (24). С. 46–57.

3. Руководство по управлению безопасностью полётов (РУБП): [утверждено генеральным секретарем и опубликовано с его санкции] / Международная организация гражданской авиации. 3-е изд. Монреаль, 2013. URL: http:// www.uralfavt.ru/usr/2015-02- 18.pdf (дата обращения: 15.12.2022).

4. ГОСТ ИСО 10817-1-2002. Вибрация. Системы измерений вибрации вращающихся валов. Часть 1. Устройства для снятия сигналов относительной и абсолютной вибрации. М.: Статинформ, 2007. С. 17.

5. ГОСТ Р ИСО 13373-2–2009. Вибрационный контроль состояния машин. Часть 2. Обработка, анализ и представление результатов измерений вибрации. Обработка, анализ и представление результатов измерений вибрации. М.: Статинформ, 2010. С. 36.

6. Направления совершенствования бортового оборудования для повышения безопасности полетов воздушного судна / Г. А. Чуянов, В. В. Косьянчук, Н. И. Сельвесюк, С. В. Кравченко // Известия Южного федерального университета. Технические науки. 2014. № 6. С. 219–229.

7. Программное обеспечение «СКАТ», АО НПП «Топаз». URL: https://topazlab.ru/products/ckat-system/ (дата обращения: 13.12.2022).

8. О проведении сбора и анализа информационного материала по аналогам зарубежных и отечественных систем, тема Камертон: отчёт / АО «Авиаавтоматика» им. В. В. Тарасова. Курск, 2016. 247 с. Инв. № 3460/14.

9. Дорошко С. М. Контроль и диагностирование технического состояния газотурбинных двигателей по вибрационным параметрам. М.: Транспорт, 1984. 128 с.

10. Пат. 2551447 Российская Федерация, МПК G01М 15/14. Способ вибрационной диагностики технического состояния подшипниковой опоры ротора двухвального газотурбинного двигателя / Герман Г. К., Зубко И. О., Зубко А. И.; заявитель и патентообладатель ПАО ОДК – УМПО (RU). № 2014107283/06; заявл. 27.02.14; опубл. 27.05.15, Бюл. № 15.

11. Мухин И. Е., Дворников М. В., Коптев Д. С. Подсистема контроля физиологического состояния пилота как одного из звеньев биотехнической системы эргатического типа «пилот – самолет – окружающая среда» // Известия Юго-Западного государственного университета. Серия: Управление, вычислительная техника, информатика. Медицинское приборостроение. 2017. Т. 7, № 4 (25). С. 59–69.

12. ГОСТ Р 58849–2020. Национальный стандарт Российской Федерации. Авиационная техника гражданского назначения. Порядок создания. Основные положения. М.: Статинформ, 2020. С. 61.

13. Тяпкин С. А., Мухин И. Е., Коптев Д. С. Анализ существующих методов и возможные пути повышения эффективности системы диагностирования двигателей летательных аппаратов // Известия Юго-Западного государственного университета. Серия: Управление, вычислительная техника, информатика. Медицинское приборостроение. 2020. Т. 10, № 2. С. 40–56.

14. Тяпкин С. А., Мухин И. Е., Коптев Д. С. Метод совместного применения показателя структуры вибросигнала и известных результатов идентификационных измерений в задачах превентивного обнаружения неисправностей авиационных двигателей // Известия Юго-Западного государственного университета. Серия: Управление, вычислительная техника, информатика. Медицинское приборостроение. 2020. Т. 10, № 2. С. 57–67.

15. Тяпкин С. А., Коптев Д. С., Мухин И. Е. Применение показателей нелинейной динамики для вибродиагностирования газотурбинных двигателей // Инфокоммуникации и космические технологии: состояние, проблемы и пути решения: сборник статей по материалам IV Всероссийской научно-практической конференции (17 апреля 2020 г.) / Юго-Западный государственный университет. Курск, 2020. Ч. 2. С. 51–55.

16. Сундуков А. Е., Сундуков Е. В., Плотников С. М. Опыт выявления причин повышенной вибрации газотурбинных двигателей при их стендовых испытаниях // Вестник Самарского государственного аэрокосмического университета. 2015. Т. 14, № 2. С. 184–192.

17. Сенюшкин Н. С., Лобов Д. Д., Губайдуллина Р. Р. Анализ методов вибродиагностики роторных машин // Молодежный вестник Уфимского государственного авиационного технического университета. 2016. № 2 (15). С. 70–75.

18. Червонюк В. В., Коровин Б. Б. Обеспечение допустимого уровня динамического нагружения газотурбинных двигателей в эксплуатации штатными средствами управления // Вестник Саратовского университета. Аэрокосмическая техника, технологии и машиностроение. 2019. Т. 18, № 2. С. 112–120.

19. Назолин А. Л. Мониторинг и диагностика роторных машин по крутильным колебаниям // Необратимые процессы в природе и технике: труды Х Всероссийской конференции: в 3 ч. М.: Московский государственный технический университет имени Н. Э. Баумана (Национальный исследовательский университет), 2019. С. 196–199.

20. Поляков Д. М., Рамушев И. И., Тарасов Г. А. Исследование неустановившихся колебаний ротора в режиме набора частоты с учетом возможного контакта ротора о статор // Радиоэлектроника, электротехника и энергетика: тезисы докладов XXII Международной научно-технической конференции студентов и аспирантов: в 3 т. М.: Издательский дом МЭИ, 2016. С. 239.