Конструктивное усовершенствование гидравлической системы самолета Ту-154 на основе анализа эксплуатации (стр. 2 из 9)

Гидравлическая система самолета Ту-154 является функциональной системой, надежность которой существенно влияет на безопасность полетов, поскольку за счет работы гидрооборудования осуществляются такие жизненно важные процессы, как управление по всем трем каналам (тангаж, крен, рыскание), уборка и выпуск шасси, управление колесами передней опоры, управление механизацией крыла.

Таким образом, появляется необходимость особого внимания за контролем исправности основных агрегатов гидравлического оборудования.

Повышение давления в линиях нагнетания гидросистем осуществляется насосами НП-89Д аксиально-поршневого типа с управлением производительностью по давлению. Такого же типа насос входит в состав насосной станции НС-46. Как показали результаты исследований, основным недостатком насосов такого типа является перетекание жидкости из линии нагнетания в линию всасывания по узлу торцевого распределения. Вследствие этого снижается давление в гидросистеме или работающих потребителях, падает КПД насоса.

Каждая из трех гидросистем в линии нагнетания оборудована линейными фильтрами типа 11ГФ9СИ и 11ГФ12СИ, которые оснащены клапанами перепуска жидкости мимо фильтроэлемента при засорении последнего. Клапан срабатывает при перепаде давления на филътроэлементе, равном

кг/см2. Поступление неочищенной жидкости в гидросистему чревато ухудшением работы или заклиниванием золотниковых пар узлов распределения, возникновением внутренних утечек в агрегатах за счет абразивного воздействия на трущиеся пары и т.д.

В процессе эксплуатации наблюдаются случаи появления внутренней негерметичности отдельных агрегатов гидросистемы. Данная неисправность может привести к следующим последствиям:

- потеря мощности и замедленная работа приводов исполнительных агрегатов;

- излишне высокая производительность нагнетающего насоса, что при всех включенных потребителях гидроэнергии может служить причиной их "вялой" работы;

- ложное срабатывание исполнительных устройств.

Опасность зарождающейся внутренней негерметичности заключается в том, что она не имеет никаких внешних признаков (следов подтекания и т.п.).

В настоящее время достоверность появления внутренних утечек определяется по времени падения давления в гидросистеме при неработающих потребителях. При установлении наличия внутренней негерметичности ведется поиск ее дислокации, что является чрезвычайно трудоемким процессом.

1.3 Анализ надежности элементов гидросистемы самолета Ту-154

Количественная оценка надежности элементов гидросистемы производилась в следующем порядке:

· определялась интенсивность отказов элементов гидросистемы, характеризующая количество отказов в единицу времени;

· определялась вероятность безотказной работы элементов гидросистемы;

· интенсивность отказов определялась по формуле:

(1.1)

Где: r(t) - количество отказов изделия за период времени t;

r(t+Δt) - количество отказавших изделий за период времени (t+Δt);

N(t) - общее количество изделий, находящихся под наблюдением.

Среднее значение интенсивности отказов определялось по формуле:

(1.2)

Вероятность безотказной работы определялась как для невосстанавливаемых систем через каждые 0,5 часа типового полета, равного t=2,5 ч. При этом считалось, что за время типового полета отказавшее изделие не восстанавливает свою работоспособность.

Тогда вероятность безотказной работы за рассматриваемый промежуток времени ti можно определить по формуле:

(1.3)

Статистические данные по отказам и неисправностям элементов гидросистемы, имевшим место в рассматриваемый период эксплуатации самолетов Ту-154, представлены в табл. 1.1.

На основании статистических данных (табл. 1.1) строим гистограмму распределения отказов по элементам гидросистемы (рис. 1.1).

Для расчета интенсивности отказов (

) элементов гидросистемы определяем количество интервалов (К) и наработку в интервале (Δt) по формуле:

(1.4)

Где: n- количество отказов элементов системы;

N - количество исправных агрегатов, находящихся под контролем.

(1.5)

Где: tmax - максимальная наработка изделия до отказа, ч;

tmin - минимальная наработка изделия до отказа.

Результаты расчетов сводим в табл. 1.2. После определения интенсивности отказов X(t)cp. Определяем вероятность безотказной работы элементов гидросистемы P(t) как для невосстанавливаемой системы за время типового полета, равное 2,5 часам. Результаты сводим в табл. 1.3.

Таблица 1.1

Статистические данные по отказам и неисправностям элементов гидросистемы самолетов Ту-154

Наименование элементов	Наработка элементов до отказа, ч	Кол-во отказов	От-ная Кол-во отказов	Причина отказов
2	2	3	4	5
1. Гидронасос НП-89	4186, 4887, 4993, 5407, 6075, 6023, 6146, 6377, 6813	9	0,114	Разрушение манжеты, башмачка
2. Разъемыйклапан	1370, 1885, 2492, 3614, 3592	5	0,063	Негерметичность
3. Электромагнитный кран КЭ-47	427, 2417, 2439, 3673, 4736, 4977, 5520, 6922, 6926, 7212, 7498, 8072	12	0,152	Негерметичность Неуборка шасси после взлета.
4. Гидроаккумулятор	721, 925 179, 1596, 2066, 2136, 2407, 2513, 3056, 3302, 3342, 3929, 4031, 4068, 4124, 4187	16	0,203	Разрушение диафрагмы. Падение давления азота
5. Трубопроводы	2622, 2730, 3385, 3884, 4562	5	0,063	Нарушение герметичности, Течь АМГ-10
6. Дроссель постоянного расхода	1721, 1733, 2722, 3687, 4682, 4757, 4981, 5486, 5962, 5987	10	0,127	Засорение дроссельной решетки
7. Гаситель пульсации	3346, 4643, 4824, 5074, 5171, 5216, 5281, 5311	8	0,101	Разрушение мембраны
8. Фильтр тонкой очистки	1116, 1512, 1646, 1864 195, 2286, 2330, 2730	8	0,101	Внешняя негерметичность срабатывания перепускного клапана
9. Кран переключения	674, 1418, 2141, 2768, 3287, 4695	6	0,076	Внутренняя негерметичность

Таблица.1.2

Значения интенсивности отказов элементов передней опоры шасси

1. Гидронасос НП-89: K = 3 Δt = 876 ч
t+Δt	4186÷ 5062	5062 ÷ 6538		6538 ÷ 6813
n(t)N(t)λ(t).10-4	3420,815	5391,464		1340,338
λcp(t).10-4 = 0,872
2. Кран разъемный: K = 3 Δt = 741 ч
t+Δt	1270 ÷ 2211	2211 ÷ 2852		2852 ÷ 3592
n(t)N(t)λ(t).10-4	21540,175	11520,089		21510,179
λcp(t).10-4 = 0,148
3. КранЭл. Магн. КЭ-47: K = 4 Δt = 1911 ч
t+Δt	427 ÷ 2338		2338 ÷ 4249		4249 ÷ 6160	6160 ÷ 8072
n(t)N(t)λ(t).10-4	1140,374		3131,208		3101,570	573,738
λcp(t).10-4 = 1,722
4. Гидроаккумулятор: K = 4 Δt = 867ч
t+Δt	721 ÷ 1588		1588 ÷ 2455		2455 ÷ 3321	3321 ÷ 4187
n(t)N(t)λ(t).10-4	3420,824		4391,183		3350,989	6322,163
λcp(t).10-4 = 1,290
5. Трубопроводы выс. давления: K = 3 Δt = 647 ч
t+Δt	2692 ÷ 3269	3269 ÷ 396		3916 ÷ 4562
n(t)N(t)λ(t).10-4	2560,552	2540,572		1520,297
λcp(t).10-4 = 0,474

Окончание таблица.1.2

6. Дроссель пост. расхода: K = 4 Δt = 1067 ч
t+Δt	1721 ÷ 2788	2788÷ 3855			3855 ÷ 4921	4921 ÷ 5987
n(t)N(t)λ(t).10-4	3840335	1810,116			2800,234	4780,481
λcp(t).10-4 = 0,292
7. Гаситель пульсации: K = 3 Δt = 655 ч
t+Δt	3346 ÷ 4001		4001 ÷ 4656			4656÷ 5311
n(t)N(t)λ(t).10-4	1560,273		1550,278			6541,70
λcp(t).10-4 = 0,750
8. Фильтр линейный: K = 3 Δt = 538 ч
t+Δt	116 ÷ 1654			1654 ÷ 2192			2192 ÷ 2730
n(t)N(t)λ(t).10-4	3421,33			2390,953			3371,51
λcp(t).10-4 = 1,264
9. Кран переключения: K = 3 Δt =1340 ч
t+Δt	674 ÷ 2014			2014 ÷ 3354			3354 ÷ 4695
n(t)N(t)λ(t).10-4	2141,07			3121,87			190,829
λcp(t).10-4 = 1,256

Таблица 1.3

Значения вероятности безотказной работы элементов гидросистемы

Наименование элемента	Время полёта, ч
	0,5	1,0	2,0	2,5
1. Гидронасос НП-89	0,999956	0,999913	0,999826	0,999782
2. Клапан разъемн.	0,999993	0,999985	0,99970	0,999963
3. Кран КЭ-47	0,999914	0,999828	0,999656	0,999570
4. Гидроаккумулятор	0,999936	0,999871	0,999742	0,999678
5. Трубопроводы	0,999976	0,999953	0,999905	0,999882
6. Дроссель постоянного расхода	0,999985	0,999971	0,999942	0,999927
7. Гаситель пльсации	0,999963	0,999925	0,999850	0,999813
8. Фильтр линейный	0,999937	0,999874	0,999747	0,999684
9. Кран переключения	0,999937	0,999874	0,999749	0,999686

По результатам расчетов P(t) строим графики изменения вероятности безотказной работы элементов гидросистем за время типового полета t=2,5 ч (рис. 1.2).