Подходы к определению остаточного ресурса основных узлов вертолёта с учётом выполненных профилей полёта

Цель исследования – разработка альтернативного подхода к определению остаточного ресурса изделия, основанного на преобразовании энергии деформированных силовых элементов конструкции планера в расход эквивалентного ресурса изделия посредством системы мониторинга на базе оптоволоконных датчиков деформации.

Методы. Выполнен анализ существующих методов оценки технического состояния основных узлов изделий авиационной техники и определения их остаточного ресурса исходя из сведений о техническом состоянии, на основании чего осуществлен синтез алгоритма определения остаточного ресурса основных узлов вертолёта с учётом технического состояния.

Результаты. В процессе исследования были классифицированы существующие методы оценки технического состояния изделия. Указаны недостатки в существующей концепции определения остаточного ресурса, основным из которых является отсутствие возможности прогнозирования остаточного ресурса на основании технического состояния объекта (истории эксплуатации). Предложен альтернативный подход к определению остаточного ресурса основных узлов вертолёта с пояснением примерной методики оценки технического состояния основных узлов и изделия в целом, состав и описание основных этапов внедрения данного подхода. Определены состав и чувствительный элемент в системе контроля текущего технического состояния основных узлов изделия. В качестве чувствительного элемента для реализации системы мониторинга выбран оптоволоконный датчик с решёткой Брэгга (оптоволоконный датчик давления ВОДД-1.ХХХ ПИКВ.401143.003 ТУ).

Заключение. Предложенный подход к определению остаточного ресурса основных узлов вертолёта сочетает в себе высокие показатели достоверности, что обусловлено фиксацией истории эксплуатации конкретного вертолёта, простоту определения остаточного ресурса изделия и отсутствие необходимости специальных средств измерений в эксплуатирующих компаниях. 

1. ГОСТ 27.002-2015. Надежность в технике. Термины и определения. Введ. 2017-01-03. М.: Стандартинформ, 2016. 29 с.

2. Расчёт остаточного ресурса технических устройств (оборудования). URL: https://www.ruspromexpert.ru/uslugi/raschet_ostatochnogo_resursa_tu/ (дата обращения: 10.12.2022).

3. Дубровин В. И., Клименко В. А. Методы оценки остаточного ресурса изделий. Обзор // Математичні машини і системи. 2010. № 4. С. 162–168.

4. Chen H. M., Vidakovic B., Mavris N. D. Multiscale forecasting method using armax models // Technological Forecasting and Social Changes. 2004. N 1. P. 34–39.

5. Болотин В. В. Прогнозирование ресурса машин и конструкций. М.: Машиностроение, 1984. 312 с.

6. Усталостные испытания материалов и конструкций с использованием современного оборудования / А. В. Ерпалов, Л. А. Шефер, Е. Е. Рихтер, П. А. Тараненко // Вестник Южно-Уральского государственного университета. Серия: Машиностроение. 2015. Т. 15, № 2. С. 70–80.

7. Белодеденко С. В. Прогнозирование повреждения и живучести элементов конструкций с использованием моделей накопления повреждений // Заводская лаборатория. Диагностика материалов. 2010. Т. 76, № 1. С. 49–52.

8. Агамиров Л. В., Агамиров В. Л., Вестяк В. А. Алгоритм оценки параметров функции распределения предела выносливости при усталостных испытаниях // Вестник Московского авиационного института. 2013. Т. 20, № 5. С. 105–110.

9. Нассиф Н. С., Ибатуллин Н. Д. Кинетика усталостного разрушения твердых сплавов // Вестник Саратовского государственного технического университета. 2012. № 3. С. 87–93.

10. Бойко Т. С. Формирование типовых профилей полетов самолёта транспортной категории с учётом истории эксплуатации парка // Авиационно-космическая техника и технология. 2018. № 6 (150). С. 67–74.

11. Фейгенбаум Ю. М., Соколов Ю. С. Анализ современного состояния и перспектив развития отечественной системы мониторинга эксплуатации силовой конструкции гражданских ВС // Научный вестник Государственного научно-исследовательского института гражданской авиации. 2015. № 7 (318). С. 14–23.

12. Определение остаточного ресурса и методы повышения уровня безопасности при эксплуатировании конструкционных материалов в авиации / А. В. Котелкин, И. Г. Роберов, Д. Б. Матвеев, И. С. Леднев // Современные материалы, техника и технологии. 2016. № 1 (4). С. 104–113.

13. Бростилова Т. Ю., Бростилов С. А., Мурашкина Т. И. Волоконно-оптический датчик деформации // Надёжность и качество сложных систем. 2013. № 1. С. 93–99.

14. Fiber Optic Fiber Bragg Grating Sensing for Monitoring and Testing of Electric Machinery: Current State of the Art and Outlook / А. А. Suryandi, N. Sarma, A. Mohammed, V. Peesapati, S. Djurovic // Machines. 2022. N 10. P. 257–279.

15. Бадеева Е. А. Научная концепция проектирования волоконно-оптических датчиков давления с открытым каналом для ракетно-космической и авиационной техники // Известия высших учебных заведений. Поволожский регион. 2016. № 4 (40). С. 102–113.

16. Овчинников И. Н., Ермишкин В. А. Достоверность результатов испытаний на вибрацию. Диагностика и прогнозирование усталостного разрушения // Вестник Самарского государственного аэрокосмического университета им. С. П. Королёва. 2012. № 3 (34). С. 377–384.

17. Что такое тензодатчик. URL: https://odinelectric.ru/kipia/chto-takoe-tenzodatchik (дата обращения: 27.12.2022). 18. Как работает емкостной датчик. URL: https://teplobloknn.ru/avtomatizaciya/kakrabotayut-emkostnye-datchiki.html (дата обращения: 27.12.2022).

18. Повышение точности емкостных датчиков давления для авиакосмической техники / С. А. Кузин, П. А. Львов, А. А. Львов, М. С. Светлов // Известия Южного федерального университета. Технические науки. 2017. № 8. С. 29–42.

19. Preethichandra D. M., Shida K. A. Simple Interface Circuit to Measure Very Small Capacitance Changes in Capacitive Sensors // IEEE Transactions on Instrumentation and Measurement. 2001. N 50 (6). P. 1583–1586.