Практическое внедрение методологии эксплуатации авиационного двигателя по состоянию предполагает формирование и обработку баз данных (БД) о его техническом состоянии на протяжении жизненного цикла (ЖЦ). Решение данной задачи для парка эксплуатируемых двигателей позволит обеспечить возможность корректировки объемов и периодичности работ по техническому обслуживанию, а также на подтверждение или оценку возможности увеличения установленных ограничений ресурса и срока службы. На основе обработки БД могут быть оценены факторы и тенденции изменения состояния двигателей в процессе эксплуатации в целях прогнозирования их технического состояния. По отдельным комплектующим двигателя, эксплуатируемым до отказа, на основе обработки БД может проводиться периодический контроль уровня их надежности с разработкой соответствующих мероприятий по обеспечению заданного уровня надежности.

 

В настоящее время одним из эффективных средств формирования БД о техническом состоянии двигателей самолетов фронтовой авиации является информационно-диагностическое средство (ИДС) «АРМ ДК-30(СД) серия М», разработанное при научно-методическом сопровождении ФГУ «13 ГНИИ Минобороны России» в соответствии с «Концепцией развития системы средств эксплуатационного контроля технического состояния воздушных судов в ВВС РФ».

 

 Первый опыт применения ИДС «АРМ ДК-30 (СД серия М» для формирования БД о техническом состоянии двигателя на протяжении его ЖЦ уже накоплен применительно к двигателям АЛ-31ФП серия 01, устанавливаемых на самолетах Су-30МКМ. 

 

БД о техническом состоянии двигателей АЛ-31ФП серия 01 формируются в виде «электронных формуляров двигателя» с помощью ИДС «АРМ ДК-30(СД) серия М» в процессе:

 

– приемо-сдаточных испытаний двигателей на двигателестроительном предприятии (ОАО «УМПО»);

– приемо-сдаточных испытаний самолетов на самолетостроительном предприятии (Иркутский авиационный завод – филиал ОАО «НПК «Иркут»);

– эксплуатации двигателей в составе самолетов Су-30МКМ (ВВС Малайзии).

 

При приемо-сдаточных испытаниях самолетов на самолетостроительном предприятии и в процессе их эксплуатации БД о техническом состоянии двигателей формируются как по информации, получаемой в процессе обслуживания самолета на земле, так и по информации, регистрируемой бортовым устройством регистрации (БУР) в полете.   

 

 С середины 2007 г. по настоящее время сформированы, накоплены и проанализированы полные БД о техническом состоянии 24 эксплуатируемых двигателей АЛ-31ФП серия 01.   

 

Анализ накопленных БД проводился с использованием стационарного аппаратно-программного комплекса, разработанного в НПП «ИДС МАЯК» в соответствии с результатами НИР «Разработка структуры и определение функций информационно-диагностического центра логистической поддержки эксплуатации двигателей типа АЛ-31Ф по техническому состоянию» (ФГУ «13 ГНИИ Минобороны России», 2005 г.).

 

Для анализа также использовались БД с информацией, получаемой с помощью ИДС «АРМ ДК-30(СД) серия М» в процессе опробования двигателей на земле, а также с информацией, зарегистрированной БУР «Тестер-УЗ серия 3АМ» в полетах самолетов Су-30МКМ.

 

Анализ БД позволил на одном из эксплуатируемых с мая 2007 г. двигателей выявить периодически проявляющуюся неисправность двигателя, связанную с нештатной работой системы автоматического управления входными направляющими аппаратами компрессора низкого давления (САУ ВНА КНД) на некоторых установившихся (Рис. 1) и, особенно, на переходных режимах (Рис. 2) работы двигателя. Несоответствие положения ВНА КНД установленным допускам приводило к отклонениям в газодинамических процессах в двигателе от расчетных, что в свою очередь вызывало периодические нарушения в работе двигателя. Такая нештатная работа САУ ВНА КНД бортовыми средствами контроля двигателя не фиксировалась и была выявлена только на основе результатов обработки информации с использованием специальных методов параметрической идентификации.  

 

Результаты работ по использованию БД для оценки технического состояния двигателей АЛ-31ФП серия 01 показали необходимость и целесообразность формирования специального подразделения, обеспечивающего методическое и техническое сопровождение эксплуатации авиационных двигателей по состоянию, а также разработку и внедрение новых алгоритмов обработки параметрической информации. Такое подразделение в настоящее время формируется на базе НТЦ им. А. Люльки в виде информационно-диагностического центра (ИДЦ) обеспечения обслуживания двигателей типа АЛ-31ФП.

 

В связи с планируемыми поставками в ВВС РФ самолетов Су-35С и самолета пятого поколения становится актуальной задачей создание межведомственного ИДЦ применительно к новым двигателям типа АЛ-41Ф. Такой Центр целесообразно создать в виде распределенной сети вычислительных средств с выходом в Интернет с терминалами в НТЦ им. А. Люльки, ФГУ «13 ГНИИ Минобороны России» и ОАО «УМПО». 

 

Исходная информация о техническом состоянии двигателей от эксплуатирующих организаций в ИДЦ может передаваться с помощью внешних накопителей информации из состава штатных средств эксплуатационного контроля или через современные средства телекоммуникации.

 

В ИДЦ будут решаться следующие задачи:

 

– формирование исходных БД в виде «электронных формуляров двигателя» (на двигателестроительном предприятии);

– накопление БД в «электронных формулярах двигателей» в эксплуатирующих организациях;

– комплексная обработка собранных БД в целях углубленной диагностики и прогнозирования технического состояния конкретных двигателей;

– определение необходимого объема работ по техническому обслуживанию конкретных двигателей;

– статистическая обработка собранных БД в целях оценки и прогнозирования технического состояния парка эксплуатируемых двигателей;

– формирование обобщенных отчетов о наличии и техническом состоянии парка эксплуатируемых двигателей;

– формирование заявок на проведение профилактических и ремонтно-восстановительных работ на двигателях;

– разработка предложений по совершенствованию методов и средств обеспечения обслуживания эксплуатируемых двигателей;

– выработка предложений по корректировке эксплуатационной и ремонтной документации;

– уточнение стратегии эксплуатации.

 

Для решения указанных задач необходимо развернуть работы по созданию комплекса программного обеспечения (ПО) ИДЦ, в состав которого, в частности, должны входить ПО:

 

– расчета параметров выработки ресурса двигателей с учетом реальных условий эксплуатации;

– статистической обработки данных об отказах и неисправностях двигателей с учетом показателей выработки их ресурса;

– углубленной диагностики и прогнозирования технического состояния конкретного двигателя;

– статистической оценки и прогнозирования технического состояния парка эксплуатируемых двигателей;

– формирования сводных отчетов о техническом состоянии парка эксплуатируемых двигателей;

– оценки возможности продления ресурса парка эксплуатируемых двигателей;

– информационной поддержки принятия решений по определению необходимости проведения профилактических и ремонтно-восстановительных работ на парке эксплуатируемых двигателей;

– информационной поддержки принятия решений по совершенствованию средств и методов технического обслуживания двигателей.

 

Одним из важных направлений разработки ПО ИДЦ, направленных на обеспечение углубленной диагностики и прогнозирования технического состояния двигателей, является реализация методов идентификации конкретного двигателя математической моделью, описывающей его статические и динамические характеристики, соответствующие текущему моменту эксплуатации и определяющие его реальное техническое состояние.

 

Такой подход к разработке указанного ПО основывается на следующих основных положениях:

 

1. Общая структура математической модели, используемой для диагностирования двигателя, формируется в процессе его исследования как объекта контроля по всей параметрической информации, собираемой в эксплуатирующих организациях (предприятия-изготовители двигателя, предприятия-изготовители самолета, эксплуатирующие организации). При этом должны быть получены модели, работающие с учетом всех регистрируемых в процессе испытаний и эксплуатации двигателей, включая модели для различных возможных предотказных состояний двигателей. При этом устанавливаются номинальные диапазоны параметров модели для исправных состояний двигателя.

2. Индивидуальные характеристики двигателя идентифицируются параметрами модели в процессе приемо-сдаточных испытаний на предприятии-изготовителе двигателей. Полученные при испытаниях параметры модели записываются в энергонезависимый накопитель в качестве дополнительных данных для электронной копии формуляра двигателя («электронный формуляр двигателя»). «Электронный формуляр двигателя» поставляется на предприятие-изготовитель самолета вместе с двигателем под его заводским (идентификационным) номером.

3. На предприятии-изготовителе самолета параметры математических моделей конкретного двигателя уточняются с помощью ИДС по результатам опробования двигателя в составе самолета и по информации, зарегистрированной БУР в процессе облета самолета. Уточненные параметры моделей записываются в «электронный формуляр двигателя» и далее используются в процессе его эксплуатации до выявления факта отклонения параметров модели от их номинальных значений.

4. В процессе эксплуатации двигателя контроль его технического состояния осуществляется с использованием его индивидуальных моделей как по информации, регистрируемой в процессе полета, так и по информации, регистрируемой в процессе его опробования на земле. При этом контроль может осуществляться как по результатам сравнения выходных функциональных параметров двигателя и его моделей, так и по результатам оперативного оценивания параметров его моделей.

5. В случае отклонения параметров модели за установленные допуски номинальных значений, на двигателе производятся дополнительные диагностические, профилактические или ремонтно-восстановительные работы.

 Реализация указанного подхода к развитию и внедрению ПО углубленной диагностики и прогнозированию технического состояния авиационных двигателей позволит существенно продвинуться по пути перевода их на эксплуатацию по техническому состоянию и привлечет внимание потенциальных потребителей результатов работы ИДЦ, к которым могут относиться следующие организации:

 

– Управление технической эксплуатации и войскового ремонта авиационной техники и вооружения ВВС – для объективной оценки технического состояния парка эксплуатируемых двигателей и обоснованного принятия решений на подачу заявок на проведение работ по их обслуживанию и снабжению запасными частями;

– предприятия промышленности – для выработки мероприятий по обеспечению и повышению надежности двигателей и их комплектующих;

– сервисные центры комплексного обслуживания и ремонта АТ – для диагностики и прогнозирования технического состояния эксплуатируемых двигателей и планирования работ по обеспечению обслуживания двигателей в межремонтный период и восстановлению отказавших систем и агрегатов;

– авиаремонтные предприятия – для планирования прихода самолетов (двигателей) в ремонт и оценки условий и тенденций изменений технического состояния двигателей в межремонтный период;

– эксплуатирующие части ВВС – для методической помощи при поиске и устранении неисправностей, а также в исследованиях отказавшей и аварийной техники (совместно с ФГУ «13 ГНИИ Минобороны России»).

 

Реализация планов формирования ИДЦ несомненно ускорит решение задач по обеспечению эксплуатации авиационных двигателей в соответствии с «Концепцией адаптации системы обслуживания и ремонта вооружений и военной техники к новому облику Вооруженных сил Российской Федерации».