Разработка мероприятий по повышению надежности системы управления вертолета Ми-8Т

Вероятность безотказной работы для каждого агрегата пределяется по формуле:

А вероятности появления отказа соответственно формуле:

2.2 Анализ надежности системы управления вертолета Ми-8Т в а/к «ЮТэир»

2.2.1 Вычисление величины налета на отказ общего

Так как в нашем случае число отказов менее 20, следовательно мы будем производить точечную оценку.

Согласно имеющейся документации по ОАО «Авиакомпания «ЮТэйр»» на период с 1 квартала 2002 года по 1 квартал 2007 года суммарный налет всех бортов за указанный период равен 542400 ч.

Данные по отказам агрегатов системы управления сводим в таблицу 2.2.1.:

Таблица 2.2.1.

Найдем наработку на отказ каждого из агрегатов.

Наработка на отказ общий определяется по формуле

:

?КАУ-30Б=542400*3/5=108500 ч

?РА-60Б=542400*1/7=77490 ч

?кронштейн=542400*1/3=180800 ч

?трос=542400*2/4=135600 ч

Полетную наработку на отказ не расчитываем, так как не было выявленно ни одного отказа в полете.

2.2.2 Нахождение параметра потока отказов

Параметр потока отказа вычислим по формуле

?КАУ-30Б=1/ ?КАУ-30Б=9,218*10-6

?РА-60Б=1/ ?РА-60Б=7,375*10-6

?кронштейн=1/ ?кронштейн=1,291*10-5

?трос=1/ ?трос=5,531*10-6

Параметр потока отказов полетный не расчитываем, так как не было выявленно ни одного отказа в полете.

Выведем в таблицу 2.2.2. необходимые данные

Таблица 2.2.2.

2.2.3 Построение зависимостей вероятности безотказной работы и вероятности появления отказа от наработки

Для каждого рассматриваемого агрегата системы управления строим зависимости вероятности безотказной работы и вероятности появления отказа от наработки по формулам.

Вероятность безотказной работы для каждого агрегата:

А вероятности появления отказа соответственно:

РКАУ-30Б(t)=e-?кау-30б *t

QКАУ-30Б(t)=1-e-?кау-30б*t

Расчет показан в таблице 2.2.3.1

Таблица 2.2.3.1

Рис.2.2.3.1 Зависимость вероятности безотказной работы и вероятности появления отказа КАУ-30Б от наработки

РРА-60Б(t)=e-?ра-30б *t

QРА-60Б(t)=1-e-?ра-30б*t

Расчет показан в таблице 2.2.3.2

Таблица 2.2.3.2

Рис.2.2.3.2 Зависимость вероятности безотказной работы и вероятности появления отказа РА-60Б от наработки

Ркранштейн(t)=e-?кранштейн-30б *t

Qкранштейн (t)=1-e-?кранштейн-30б*t

Расчет показан в таблице 2.2.3.3

Таблица 2.2.3.3

Рис.2.2.3.3 Зависимость вероятности безотказной работы и вероятности появления отказа КРОНШТЕЙНА от наработки

Ртрос(t)=e-?трос-30б *t

Qтрос(t)=1-e-?трос-30б*t

Расчет показан в таблице 2.2.3.4

Таблица 2.2.3.4

Рис.2.2.3.4 Зависимость вероятности безотказной работы и вероятности появления отказа ТРОСА от наработки

2.2.4 Разработка структурной схемы оценки надежности системы управления вертолета Ми-8Т

На основании всего изложенного в предыдущих параграфах оформим систему управления вертолета в структурную схему.

Т.к. в состав системы управления входят агрегаты, которые на практике в течении всего периода эксплуатации не имеют отказов (вероятность отказа таких агрегатов очень маленькая), то для упрощения при оценки надежности системы управления такие агрегаты не будем принимать во внимание и будем считать вероятность безотказной работы таких агрегатов равна единице. При составлении расчетной схемы данные агрегаты можно исключить. Структурная схема системы управления будет выглядеть как на рисунке 2.2.4.1, а упрощенная схема для оценки надежности вертолета Ми-8Т показана на рисунке 2.2.4.2

Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

Рис. 2.2.4.1 Структурная схема системы управления вертолета Ми-8Т

Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

Рис. 2.2.4.2 Упрощенная структурная схема системы управления вертолета Ми-8Т для оденки надежности

Имеем ветвь с последовательным соединением элементов, в которой два агрегата соединены параллельно. Вероятность возникновения отказа на один час полета рассчитывается по форумлам

,

а вероятность безотказной работы соответственно по формуле

Q(t)=1-P(t)

Таким образом, при t=tп ч получаем:

P(t)=e-3?КАУ-30Б*t*e-?РА-60Б*t*e-?кронштейн*t*(1-?трос2*t2)

Q(t)=1-P(t)

Полученные результаны показаны на рисунке 2.2.4.3

Рис. 2.2.4.3 Оценка надежности всей системы от наработки.

2.2.5 Приведение надежности агрегатов трансмиссии вертолета к Нормам Летной Годности (НЛГ)

Приведение надежности агрегатов трансмиссии к НЛГ сводится к приведению вероятности возникновения отказа агрегата трансмиссии вертолета (qi=1-pi) к часу полета.

;

Где :

tср-среднее значение наработки данного агрегата за указанный период.

tмр-назначенный межремонтный ресурс агрегата.

Приведем надежность каждого из агрегатов к нормам летной годности, т.е. вероятности появления отказа к часу налета :

Глава 3. Разработка мероприятий по повышению надежности системы управления вертолета Ми-8Т

3.1 Разработка мероприятий по повышению надежности гидроусилителей РА-60Б и КАУ-30Б вертолета Ми-8Т

Система управления любого летательного аппарата является основной жизненно важной системой, от надежности и эффективности функционирования которой в решающей степени зависит безопасность полетов, так как при отказах в полете элементов этой системы создается тяжелая аварийная ситуация.

Существенный рост усилий в системе управления наблюдается при маневрировании вертолета по сравнению с уровнем этих усилий на режиме установившегося горизонтального полета (рис. 51 и 52), особенно при выполнении маневрирования с большой исходной скоростью, так как вследствие искривления траектории полета лопасти попадают в собственный вихревой след. Мощные вихревые жгуты, сходящие с концов предыдущих по вращению лопастей или этих же самих лопастей за предыдущий оборот, воздействуя на лопасти, вызывают всплески аэродинамической нагрузки и шарнирных моментов. А шарнирные моменты, скручивающие лопасти относительно продольной оси, и являются, как известно, источником усилий в системе управления вертолета.

Таким образом, срыв потока с лопастей НВ при полете на большой высоте с большой скоростью, а также энергичном маневрировании приводит к значительному росту мгновенных усилий на исполнительных штоках гидроусилителей системы управления, создающему угрозу безопасности полетов вертолета из-за возможной «просадки» гидроусилителей и «вождения» рычагов управления. Главным образом, поэтому в руководстве по летной эксплуатации ограничиваются максимальные скорости горизонтального полета вертолета на больших высотах, углы тангажа и крена при маневрировании.

На участке системы управления от рычагов и педалей в пилотской кабине до гидроусилителей действуют лишь мускульные усилия пилота, преодолевающего трение в системе управления (в сочленениях тяг, качалок, в золотниковых распределительных устройствах гидроусилителей) и усилия пружинных механизмов загрузки. Зависимость усилий на рычагах управления от их перемещений, создаваемая пружинными механизмами загрузки, позволяет пилоту хорошо «чувствовать» вертолет в полете, управлять им не по величине отклонений ручки и педалей управления, а по ощутимым нагрузкам на органах управления и поведению самого вертолета.

Элементы забустерной части системы управления (автомат перекоса, тяги, качалки, кронштейны, детали крепления гидроусилителей) нагруженные значительными переменными усилиями, имеют ограниченный ресурс.

Влияние гидросистемы на управляемость. Система управления современных вертолетов неразрывно связана с гидравлической системой, к эффективности функционирования и и надежности которой предъявляются особенно высокие требования, так как выход из строя гидросистемы для вертолета Ми-8, как правило, влечет за собой полную потерю управляемости.

Высокая эксплуатационная надежность гидросистем современных вертолетов обеспечивается следующими основными факторами:

в отличие от самолетов на вертолетах гидронасосы устанавливаются не на двигателях, а на главном редукторе и при отказе двигателей работают с нормальной подачей на режиме самовращения НВ;

установка гидроусилителей на жестком картере главного редуктора исключает возможность автоколебаний управления на участке за гидроусилителями, возникающих обычно вследствие недостаточной жесткости и деформаций опор гидроусилителей;

специально проектируемые гидроусилители обладают повышенной динамической прочностью для восприятия знакопеременных нагрузок от шарнирных моментов лопастей.

Благодаря отмеченным особенностям гидросистемы современных вертолетов обладают высокой степенью безотказности и эффективности функционирования.

Однако для обеспечения безопасности полетов при летной эксплуатации вертолетов необходимо иметь в виду следующее.

1. На закритических режимах полета, при значительном превышении допустимых значений максимальной скорости, нормальной перегрузки, углов тангажа и крена усилия от шарнирных моментов лопастей НВ могут превысить располагаемые усилия гидроусилителей. Это приводит к «просадке» гидроусилителей, «вождению» ручки управления, самопроизвольному отклонению автомата перекоса, т. е. создает опасную ситуацию.

2. Располагаемые расчетные усилия гидроусилителей определяются при нулевой скорости штока и номинальном давлении в гидросистеме, а при энергичном маневрировании вертолета, когда пилот интенсивно работает одновременно всеми органами управления, давление жидкости в гидросистеме и соответственно располагаемая мощность гидроусилителей заметно падают. Это приводит к уменьшению задаваемой пилотом скорости перекладки органов управления и также может усложнить пилотирование вертолета.

Если усилие, развиваемое гидроусилителем, меньше усилия от шарнирных моментов на органах управления соответствующей системы, начинается затяжеление, а затем рывки, при полном падении давления переходящие в вождение ручки управления или перемещение рычага «шаг -- газ» вверх. При отсутствии давления нагнетания и в дублирующей системе, т. е. полном отказе гидросистемы, гидроусилители работают как жесткие тяги, поэтому усилия от шарнирных моментов лопастей передаются на органы управления. Управление вертолетом Ми-8 в этом случае даже при согласованных действиях левого и правого пилотов чрезвычайно затруднительно.

В связи с этим важно сделать выводы, что основной причиной поломки гидроусилителей является разрушающая нагрузка от вибрации при неблагоприятных обстоятельствах в полете, как показано на плакатах, основными неисправностями является трещина штока и ушка штока как у КАУ-30Б, так и у РА-60Б. Для этого важно более часто проводить инструктаж и доводку до летного состава ограничения по руководству летной эксплуатации вертолета, так как возникновение предельных нагрузок в основном является причиной ошибки летного состава.

Для предотвращения разрушения штока можно предпринять его усиление, то есть увеличение толщены стенки, что приведет к большей прочности штока. То есть, как выявлено из расчетов, что после 1500 часов использования гидроусилителей вероятность разрушения штока составляет приблизительно 2%, от сюда следует, что толщину стенки штока следует увеличить на 2%. Единственным недостатком при использовании этого метода будет увеличение массы гидроусилителя, что является не значительным недостатком при решении этой проблемы.

3.2 Разработка мероприятий по повышению надежности кронштейна и тросовой проводки вертолета Ми-8Т

В данной работе были так же выявлены функциональные отказы не только гидроусилителей, но и кронштейна с тросовой проводкой, находящихся в хвостовой балки вертолета, по этому нужно будет предпринять какие-либо решения для предотвращения этих отказов. Есть два пути решения этой проблемы:

1. Упрочнение конструкции или внесение каких-либо других изменений в конструкцию.

2. Внесение в регламент периодического обслуживания системы управления вертолета поправок.

При обслуживание системы управления вертолетом особое внимание уделяют контролю правильности контровки разъемных соединений, состоянию тяг, качалок, тросовой проводки, надежности смазки шарнирных соединений, правильности отклонений командных рычагов управления. Ремонт и замена проходит только после 1500 часов, что делает не безопасным полеты в столь продолжительный период, по этому будет целесообразно сократить этот срок до 750 часов, что на вдвойне повысит вероятность обнаружения дефектов или каких-либо других неисправностей, в частности это относиться к тросовой проводке вертолета.

Что относиться к неисправностям кронштейна, его разрушение происходит в основном из-за брака завода изготовителя, по этому есть рекомендации по повышению контроля отбора дефектных агрегатов. Так же есть рекомендация для завода изготовителя по усилению конструкции кронштейна, такая как установки дополнительных накладок.

Глава 4. Безопасность жизнедеятельности, экологическая безопасность и экономическая эффективность ПТО

4.1 Безопасность жизнедеятельности

надежность авиационный техника вертолет

С развитием вычислительной техники анализ надежности систем самолёта становится всё более тесно связан с работой на персональном компьютере. Для эффективной работы необходимо учитывать особенности организации рабочего места пользователя, которые тесно связаны с работой на ЭВМ.

На оператора оказывают влияние такие опасные и вредные производственные факторы, как:

- Повышенная температура внешней среды

- Недостаток естественного света

- Недостаточная освещенность рабочей зоны

- Электрический ток

- Статическое электричество

В этой главе производится выбор и расчет основного и вспомогательного оборудования, обеспечивающего безопасность работы пользователя.

4.1.1 Описание производственного участка

В данной главе рассматриваются вопросы обеспечения безопасности жизнедеятельности (БЖД) на рабочем месте программиста, занимающегося разработкой, проверкой и отладкой программ.

Производственное оборудование:

- персональная электронно-вычислительная машина (ЭВМ), оснащенная видеодисплейным терминалом Samtron 56E на базе электроннолучевой трубки

- периферийные устройства (клавиатура, мышь, принтер Canon LBP-810).

Оборудование размещено в помещении шириной 8 м, длиной 7 м и высотой 2,8 м, с одной входной дверью и двумя окнами, ориентированными на север (рис. 3.1.).

Рис. 3.1. Схема вычислительного центра.1-входная дверь, 2- радиатор центрального отопления, 3-окно, 4-шкаф, 5-стол, 6- ЭВМ, 7-Монитор, 8-принтер, 9-клавиатура, 10-стул, 11-письменный стол, 12-ОП

4.1.2 Электробезопасность

4.1.2.1 Расчет заземления

При установке защитного заземления рассчитывают количество одиночных заземлителей, соединённых стальной полосой и общее заземление контура. Оно не должно превышать нормируемую величину сопротивление одиночного стержневого заземлителя:

Ом

Где =104Ом*См -- удельное сопротивление грунта, в котором устанавливается заземление;

t = 280(см)-глубина заложения от поверхности до середины заземлителя;

= 440(см) - длина стержня;

КЕ = 1,35 - сезонный коэффициент;

d = 1,2 (см) - диаметр стержня.

Oм.

Сопротивление стальной полосы прямоугольного сечения определяется по формуле:

Ом

где (см) - длина заземлителя; b=1 (см) - толщина заземлителя;

Ом

Количество заземлителей:

,

где = 0,5 - коэффициент использования одиночного заземлителя, в связи с взаимным их экранированием;

(Ом) - нормируемая величина сопротивления заземлителя;

(шт.)

Сопротивление контура защитного заземления:

, Ом

где -коэффициент взаимного экранирования стержня и полосы.

Ом

При проведении работы и обработке информации нами использовались ЭВМ. При неправильной эксплуатации, или по каким либо другим причинам от этого электроприбора можно получить электрический удар. Опасным является повышенное значение напряжения в электрической цепи, замыкание которой может произойти через тело человека.

Величина тока является главным фактором, от которого зависит исход поражения. Для человека ощутимым пороговым током промышленной частоты (50-60 Гц) является ток 0.6-1.5 mА, а при постоянном токе до 60-70 mА. Опасный ток (смертельный) равен 100 mА при длительности протекания 0.5 секунд, а для постоянного тока составляет до 300 mА.

Можно рассчитать вероятное воздействие этих токов на организм человека, приблизительно учитывая, что сопротивление человека равно 1000 Ом.

ЭВМ является потребителем тока с напряжением 220В и частотой 50 Гц. Тогда величина тока, протекающего через организм человека, попавшего под напряжение 220В, будет рассчитана следующим образом:

I=U/R=220/1000=0.22 (A)

Следовательно, под напряжением 220В электрический ток, протекающий через организм человека, является смертельным.

Для предотвращения удара электрическим током при замыкании цепи на тело человека необходимо установить УЗО (универсальный защитный выключатель) который среагирует на ток более 50mA проходящий по линии заземления, и отключит электропитание.

4.1.2.2 Освещённость рабочего места оператора

Расчет освещения рабочего места производится в соответствии со СНиП 23-05-95.

Методом расчета является метод коэффициента использования светового потока, как наиболее подходящий для расчёта общего освещения.

В помещении производится работа на компьютерах. По зрительным условиям работа относится к малой точности (разряд V, подразряд А). Освещение осуществляется люминесцентными лампами типа ЛБ. Потолок и стены побелены. Напряжение сети 220 В. Размер помещения, где производится работа - 8м х 7м х 2,8м. коэффициент неравномерности освещения Z = 1,1.

Рассчитаем общее фактическое освещение и мощность осветительной установки.

Световой поток ламп:

где Е= 300 лк - минимальная нормированная освещенность

k -1.4 -коэффициент запаса

S = а * b= 7м *8м=56 м^2 - площадь помещения

z = 1,1 - коэффициент неравномерности освещения

N=4 - количество светильников

Индекс помещения:

где a - длина помещения

b - ширина помещения

h - высота подвески светильников над рабочим местом

Высота подвески светильников над рабочим местом:

где H=2,8м - высота потолков в помещении

hc - высота свеса светильников

hp - высота рабочего места над уровнем пола

Коэффициент отражения потолка р=70%, стен р=50%

?=36% - коэффициент использования светового потока

Световой поток ламп:

Фактическая освещённость:

где Fe=2100лм - световой поток для выбранных ламп (ЛБ-30)

Как видно из приведенных расчетов фактическая освещенность намного меньше нормированной.

Необходимо обязательное увеличение освещенности за счет дополнительного светильника или использование местного освещения для работы с документами. Местное освещение не должно создавать бликов на поверхности экрана и увеличивать освещенность экрана более 300 лк [14].

Под эргономическими требованиями подразумевается создание благоприятной рабочей обстановки. Согласно этим требованиям конструкция рабочего места и взаимное расположение элементов должны соответствовать антропометрическим, физиологическим и психологическим особенностям человека, а также характеру его работы.

4.1.3 Микроклимат вычислительного центра

Для обеспечения достаточного, постоянного и равномерного нагревания воздуха в помещении в холодный период года предусмотрена централизованная отопительная система. При этом колебания температуры в течение суток не превышает 2-3° С в соответствия с ГОСТ 12.1.005-88. Для данного класса помещений относительная влажность воздуха не должна превышать 75%.

Так как в проектируемом помещении могут одновременно выполнять работу до семи человек на таком же количестве включенных ЭВМ, то необходимо предусмотреть эффективный теплоотвод из помещения для обеспечения комфорта персонала.

Для определения необходимого теплообмена для борьбы с теплоизбытками составим баланс явной теплоты помещения:

, где

- избытки явной теплоты всего помещения (кВт)

- теплосодержание приточного и удаляемого воздуха (кВт)

- удельная теплоёмкость воздуха

- температура приточного воздуха

Для расчета используем только данные для тёплого периода, как максимальные:

Температура удаляемого из помещения воздуха:

, где

- температура в рабочей зоне

- градиент температуры по высоте помещения

H=2,1м - расстояние от пола до центра вытяжных отверстий

Объём помещения:

Теплоизбыток на единицу объёма помещения:

- «холодное помещение», следовательно можно применять

Необходимый воздухообмен для ассимиляции теплоизбытков:

, где

- плотность приточного воздуха

Вентиляция обеспечивается наличием на каждом из двух окон по форточке размером 30смx50см. Проверим, достаточно ли этого для обеспечения необходимого воздухообмена.

Расход воздуха через одну форточку:

, где

Как показали расчёты, воздухообмен через одну форточку Q достаточен для обеспечения эффективного отвода теплоизбытков из помещения. Следовательно температура в помещении будет в пределах нормы, что обеспечит более комфортные условия для продуктивной работы персонала.

4.1.4 Пожарная безопасность

Понятие пожарной профилактики включает комплекс мероприятий, необходимых для предупреждения возникновения пожара или уменьшения его последствий. Под активной пожарной защитой понимают меры, обеспечивающие успешную борьбу с возникающими пожарами или взрывоопасной ситуацией.

Лаборатория оснащена первичными средствами тушения пожара, пожарный кран с пожарным стволом, внутренние пожарные водопроводы, огнетушители ОУ - 02 в количестве 2шт, предназначенные для тушения пожаров класса В и электроустановок до 1000В.

Использование в лаборатории пожарной сигнализации позволяет обнаружить начальную стадию загорания, быстро и точно оповестить службу пожарной охраны о времени и месте возникновения пожара. Системы сигнализации состоят из пожарных извещателей, линий связи, приемных пультов, источника питания и установок автоматического пожаротушения и дымоудаления.

4.2 Экологическая безопасность

В процессе оценки надежности силовой установки и топливной системы не происходит никаких химических реакций с образованием газов, следовательно, нет выбросов в атмосферу и ее загрязнения.

Излучение от компьютера, на котором производились расчеты, ничтожно мало, это объясняется тем, что, во-первых, монитор имеет стандарт MPR II (обладает низким излучением радиации), во-вторых, на экран монитора установлен защитный фильтр, который также гасит излучение, в третьих, корпус компьютера обладает способностью задерживать часть излучения. На фоне всего выше сказанного, можно сделать вывод, что излучение от компьютера не оказывает загрязняющего воздействия на окружающую среду.

При написании дипломного проекта неизбежно появлялись твердые отходы, к которым относятся бумага, используемая для предварительных расчетов (черновики), карандаш, ручка и картридж от принтера, следовательно, коэффициент безотходности будет:

где: т = твум - масса утилизируемых отходов, где:

МвуМ -- 2 кг - масса утилизируемой бумаги;

М = (Мвум + Мкаранд + Мкартр) = 2,15 кг- общая масса используемых предметов,где:

Мбум = 2 кг - масса используемой бумаги;

Мкаранд = 0,05 кг - масса используемых карандаша и ручки;

Мкартр = 0,1 кг - масса картриджа от принтера.

В данном случае коэффициент безотходности равен 0,93, т.к. полностью утилизируется только бумага, а остальные предметы выбрасываются.

Также определяется и коэффициент безотходости прибора, на котором

производились работы (здесь, под прибором будем понимать компьютер и все его составляющие устройства):

высокоотходен.

где: т = тмет - масса утилизируемых деталей, где:

Ммет = 8,5 кг - масса утилизируемых металлических деталей;

М= (Ммон + Мблок + Мпринт + Мпрочее) = (Мт + Мст + Мрез + Мтек + Ммет) = 25,5 кг - общая масса прибора, где:

Ммон = 11,3 кг - масса монитора (2,8 кг пластмассы, 6 кг стекла, 0,4 кг резины, 0,5 кг текстолита, 1,6 кг металла);

МбЛок = 7,6 кг - масса системного блока (2,4 кг пластмассы, 0,05 кг стекла, 0,4 кг резины, 0,75 кг текстолита, 4 кг металла);

Мпринт - 4,6 кг - масса принтера (2 кг пластмассы, 0,05 кг стекла, 0,2 кг резины, 0,25 кг текстолита, 2,1 кг металла);

Мпрочее = 2 кг - общая масса клавиатуры, мыши, колонок (0,8 кг пластмассы, 0,02 кг стекла, 0,1 кг резины, 0,28 кг текстолита, 0,8 кг металла).

При работе на ПК первых поколений имело место большое выделение энергии. В ПК нового поколения тепловыделение значительно меньше. Основными источниками тепла являются процессор и монитор. В ЖК мониторах выделение сведено к минимуму.

Диапазон температур монитора 29оС. Температура помещения 22 оС.

Выделение тепла: ?Т= Туст - Тп, где:

?Т- Диапазон температур, Тп- температура помещения до начала работы, ?Тмон=7 оС , Температура процессора 45 оС;

Выделение тепла: ?Т= Туст - Тп=23 оС.

Вывод: в данном случае коэффициент безотходности прибора мал и равен 0,33 из-за того, что утилизации подвергаются только металлические детали, а это небольшая часть всех составляющих компьютера, следовательно, проект экологичен.

4.3 Экономическая эффективность ПТО

4.3.1 Обоснование экономической эффективности ПТО

Эффективность использования авиационной техники по назначению, повышение этой эффективности при обеспечении высокой безопасности полётов - основной способ укрепления и роста экономических показателей предприятий гражданской авиации.