НАУЧНЫЙ ВЕСТНИК ГосНИИ ГАgosniiga.ru/wp-content/uploads/2018/04/14-2016.pdf · Scientific Bulletin of The State Scientific Research Institute of Civil Aviation

МИНИСТЕРСТВО ТРАНСПОРТА РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ УНИТАРНОЕ ПРЕДПРИЯТИЕ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НАУЧНО-ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ

ИНСТИТУТ ГРАЖДАНСКОЙ АВИАЦИИ _______________________________________________________________________

НАУЧНЫЙ ВЕСТНИК ГосНИИ ГА

SCIENTIFIC BULLETIN OF THE STATE SCIENTIFIC RESEARCH

INSTITUTE OF CIVIL AVIATION (GosNII GA)

СБОРНИК НАУЧНЫХ ТРУДОВ ( 325)

14

Москва 2016

ББК 39.5

Н34

Научный вестник ГосНИИ ГА

14 (325)

Научный вестник ГосНИИ ГА включен в Перечень рецензируемых научных изданий, в которых должны быть опубликованы основные научные результаты диссертаций на соискание ученой степени кандидата наук, на соискание ученой степени доктора наук, сформированный в соответствии с приказом Минобрнауки России от 25 июля 2014 г. 793 (Перечень вступил в силу с 1 декабря 2015 г. согласно письму Минобрнауки России от 01.12.2015 13-6518 и размещён на официальном сайте ВАК в разделе «Нормативно-справочная информация») ------------------------------------------------------------------------- Scientific Bulletin of The State Scientific Research Institute of Civil Aviation is included in the List of peer-reviewed scientific publications, which should be published basic scientific results of dissertations for the degree of Candidate of Sciences, for the degree of Doctor of Sciences, formed in accordance with the order of the Ministry of Education and Science of the Russian Federation of 25 July 2014. number 793 (The list came into force on 1 December 2015 according to the letter of the Russian Ministry of 01.12.2015 13-6518 and placed on the official website of the Higher Attestation Commission in the "Regulatory References" section)

Учредитель. Издатель. Редакция:

Федеральное государственное унитарное предприятие Государственный научно-исследовательский институт гражданской авиации

125438, Москва, ул. Михалковская, д. 67, корп. 1

Founder, Publisher, Editоrial board:

Federal State Unitary Enterprise The State Scientific Research Institute of Civil Aviation Mikhalkovskaya Street, 67, building 1, 125438 Moscow, Russian Federation

Подписной индекс в каталоге Роспечати 70663 © ФГУП Государственный НИИ гражданской авиации, 2016

Редакционная коллегия Главный редактор - заслуженный работник транспорта РФ, д-р техн. наук, проф.

В.С. Шапкин (ФГУП ГосНИИ ГА) Зам. главного редактора - д-р экон. наук С.С. Демин (ФГУП ГосНИИ ГА) Ответственный секретарь - канд. техн. наук А.И. Плешаков (ФГУП ГосНИИ ГА)

Члены редакционной коллегии

Е.С. Вайцехович, канд. техн. наук (ОАО “Минский завод гражданской авиации 407”, Минск, Беларусь); М.С. Громов, канд. техн. наук (ФГУП ГосНИИ ГА, Москва, Российская Федерация); С.В. Далецкий, заслуженный работник транспорта РФ, д-р техн. наук (ФГУП ГосНИИ ГА, Москва, Российская Федерация); Б.В. Зубков, д-р техн. наук, профессор (МГТУ ГА, Москва, Российская Федерация); И.Г. Кирпичев, д-р техн. наук (ФГУП ГосНИИ ГА, Москва, Российская Федерация); В.Б. Козловский, д-р техн. наук, профессор (ОАО “НПК ПАНХ”, Краснодар, Российская Федерация); А.А. Комов, д-р техн. наук (ФГУП ГосНИИ ГА, Москва, Российская Федерация); Е.А. Куклев, заслуженный работник высшей школы, д-р техн. наук, профессор (СПб ГУ ГА, Санкт-Петербург, Российская Федерация); А.А. Кулешов, д-р техн. наук (ФГУП ГосНИИ ГА, Москва, Российская Федерация); В.Я. Кушельман, д-р техн. наук (филиал “НИИ Аэронавигации” ФГУП ГосНИИ ГА, Москва, Российская Федерация); Г.Е. Масленникова, д-р техн. наук (ФГУП ГосНИИ ГА, Москва, Российская Федерация); В.В. Никонов, д-р техн. наук, профессор (ФГУП ГосНИИ ГА, Москва, Российская Федерация); Ю.В. Попов, д-р техн. наук (ФГУП ГосНИИ ГА, Москва, Российская Федерация); Н.Н. Сиротин, заслуженный деятель науки РФ, д-р техн. наук, профессор (ФГУП ГосНИИ ГА, Москва, Российская Федерация); А.М. Сорокин, д-р инж. наук (ИЦ «РНЭЦ «Авиатест- ЛНК», Рига, Латвия); О.Ю. Страдомский, заслуженный работник транспорта, канд.техн. наук, (ФГУП ГосНИИ ГА, Москва, Российская Федерация);

Технический секретарь – Л.Л. Долгова (ФГУП ГосНИИ ГА, Москва, Российская Федерация)

тел./факс: 8 (495) 956 49 63 (*1018) e-mail: [email protected]

Плата за публикацию в Научном вестнике ГосНИИ ГА с аспирантов и студентов не взимается

mailto:[email protected]

Editorial Board

Chief editor - Shapkin V.S., Dr. Tech. Sci., Professor, General Director, GosNII GA, Moscow, Russian Federation Deputy chief editor - Demin S.S., Dr. Econ. Sci., Deputy General Director, GosNII GA, Moscow, Russian Federation Responsible Secretary - Pleshakov A.I., Candidate Tech. Sci., Scientific Secretary, GosNII GA, Moscow, Russian Federation

The members of the Editorial Board Vaitsehovich E.S., Cand. Tech. Sci., «Minsk Plant of civil aviation No. 407», Minsk, Belarus Gromov M.S., Cand. Tech. Sci., GosNII GA, Moscow, Russian Federation Daletskiy S.V., Dr. Tech. Sci., GosNII GA, Moscow, Russian Federation Zubkov B.V. Dr. Tech. Sci., Professor, MSTU CA, Moscow, Russian Federation Kirpichev I.G., Dr. Tech. Sci., GosNII GA, Moscow, Russian Federation Kozlovskiy V.B. Dr. Tech. Sci., Professor, JSC «PANH Helicopters», Krasnodar, Russian Federation Komov A.A., Dr. Tech. Sci., GosNII GA, Moscow, Russian Federation Kuklev E.A., Dr. Tech. Sci., Professor, Saint-Petersburg State University CA, Saint-Petersburg, Russian Federation Kuleshov A.A., Dr. Tech. Sci., GosNIIGA, Moscow, Russian Federation Kushelman V.Ya., Dr. Tech.Sci., Branch «R&D Institute of Air Navigation» of GosNII GA, Moscow, Russian Federation Maslennikova G.E., Dr. Tech. Sci., GosNII GA, Moscow, Russian Federation Nikonov V.V., Dr. Tech. Sci., Professor, GosNII GA, Moscow, Russian Federation Popov Yu.V., Dr. Tech. Sci., GosNII GA, Moscow, Russian Federation Sirotin N.N., Dr. Tech. Sci., Professor, GosNII GA, Moscow, Russian Federation Sorokin A.M., Dr. Tech. Sci., «Aviatest-LNK» Ltd., Riga, Latvia Stradomskiy O.Yu., Candidate Tech. Sci., GosNII GA, Moscow, Russian Federation

Technical Secretary Dolgova L.L., GosNII GA, Moscow, Russian Federation

tel./fax: 8 (495) 956 49 63 (*1018) e-mail: [email protected]

Postgraduates and students are not charged for the publication of articles in the Scientific Bulletin of The State Scientific Research Institute of Civil Aviation.

Federal State Unitary Enterprise The State Scientific Research Institute of Civil Aviation Legal and postal address: Mikhalkovskaya Street., 67, building 1, 125438 Moscow, Russian Federation


НАУЧНЫЙ ВЕСТНИК ГОСУДАРСТВЕННОГО НАУЧНО-ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКОГО ИНСТИТУТА

ГРАЖДАНСКОЙ АВИАЦИИ

14 (325) 2016 СОДЕРЖАНИЕ

ЭКСПЛУАТАЦИЯ ВОЗДУШНОГО ТРАНСПОРТА Сиротин Н.Н., Евдокимов В.Г., Бурматов С.В., Гипич Г.Н. Модель интегрирования авиационной системы с системой проектирования, изготовления и эксплуатации ГТД (ВС) ………………………………………………………………………………………………. 7 Сеник В.Я., Хлебникова И.Г., Фейгенбаум Ю.М., Метелкин Е.С. Методика статистической обработки экспериментальных данных для оценки обнаруживаемости ударного повреждения конструкции из композитных материалов при визуальном контроле …………………………………………………………………………………………. 19 Демин С.С., Ефимова Н.С., Бондарев Д.В., Новиков С.Н. Экономическая безопасность инновационной деятельности организаций авиастроения ………………………………….. 30 Богоявленский А.А. Боков А.Е., Об опыте проведения метрологической экспертизы технической документации на авиационную технику: критерии, методология, результаты……………………………………………………………………………………….. 40 Бурмистров В.П., Ибрянов А.Н., Сергушов И.В., Скрипаль Е.Н., Ширяев Л.П. Интегрирующие вычислительные и управляющие системы легкого многоцелевого вертолета Ка-226Т ……………………………………………………………………………..... 56 Михайлова Л.В., Сазонов А.А., Сазонова М.В. Управление развитием предприятия авиационной промышленности на основе оптимальной реализации проектов ……….….. 68

БЕЗОПАСНОСТЬ В ЧРЕЗВЫЧАЙНЫХ СИТУАЦИЯХ (НА ВОЗДУШНОМ ТРАНСПОРТЕ)

Фейгенбаум Ю.М., Метелкин Е.С., Миколайчук Ю.А., Сеник В.Я., Дубинский С.В., Гвоздев С.А., Хлебникова И.Г. Опыт проведения и основные результаты экспериментальных исследований надежности выявления поверхностных дефектов композитной конструкции при проведении визуального контроля ……………………….. 75 Королев В.С. Сравнение характеристик повторяемости воздушных вертикальных перегрузок ∆ny ≥ 0 с регистраторов К3-63 и МСРП-64 на основе логнормального закона вероятностей…………………………………………………………………………………….. 90 Волков М.В., Кондратьев С.В., Замалдинов М.Ю. Модель оценки рисков при формировании и исполнении проектов в процессе управления полным жизненным циклом сложной технической системы ……………………………………………………….. 104

SCIENTIFIC BULLETIN OF THE STATE SCIENTIFIC RESEARCH INSTITUTE

OF CIVIL AVIATION

No. 14 (325) 2016 СONTENTS

OPERATION OF AIR TRANSPORT

Sirotin N.N., Evdokimov V.G., Burmatov S.V., Gipich G.N. The model of integrating the aviation system with system design, manufacture and operation of gas turbine engine………................................................................................................................................. 7 Senik V.Ya., Khlebnikova I.G., Feуgenbaum Yu.M., Metelkin E.S. Methodology of statistical processing of experimental data to assess the detectability of impact damage of composite material structure by visual inspection ……………………………...………….…... 19 Demin S.S., Efimova N.S., Bondarev D.V., Novikov S.N. Economic security innovation activity organization aircraft industry ……………………………………………………….…. 30 Bogoyavlenskiy A.A., Bokov A.E. About the experience of conducting metrological examination of technical documentation for aircraft: criteria, methodology and results…….…. 40 Burmistrov V.P., Ibryanov A.N., Sergushov I.V., Scripal' E.N., Shiryaev L.P. Multifunctional computing and controlling systems for multi-purpose light helicopter Ka-226T …………………………………………………………………………………….…. 56 Mikhailova L.V., Sazonov A.A., Sazonova M.V. Management of development of the enterprise of the aviation industry on the basis of optimum implementation of projects..……... 68

SAFETY IN EMERGENCY SITUATIONS (ON AIR TRANSPORT)

Feygenbaum Yu. M., Metelkin E.S., Mikolaychuk Yu.A., Senik V.Ya., Dubinskiy S.V., Gvozdev S.A., Khlebnikova I.G. Experience and principal results of analytical and experimental studies focused on evaluation of composite skin defect visual detection reliability ……………………………………………………………………………………..…. 75

Korolev V.S. Сompasition of characteristics of increases air overloading ∆ny ≥ 0 from recorders K3-63 and MCРП-64 be founded on lognormal load of probability …………….….. 90 Volkov M.V., Kondratyev S.V., Zamaldinov M.Yu. The risk assessment model in the formation and execution of projects in the process of managing the entire life cycle of complex technical system …………………………………………………………………….... 104

2016 НАУЧНЫЙ ВЕСТНИК ГосНИИ ГА 14 УДК 629.735.03

МОДЕЛЬ ИНТЕГРИРОВАНИЯ АВИАЦИОННОЙ СИСТЕМЫ С СИСТЕМОЙ ПРОЕКТИРОВАНИЯ, ИЗГОТОВЛЕНИЯ

И ЭКСПЛУАТАЦИИ ГТД (ВС)

Н.Н. СИРОТИН1, В.Г. ЕВДОКИМОВ2, С.В. БУРМАТОВ3, Г.Н. ГИПИЧ3

1Государственный научно-исследовательский институт гражданской авиации, г. Москва, Российская Федерация

2Государственная корпорация по космической деятельности «РОСКОСМОС», г. Москва, Российская Федерация

3ОАО «Авиатехприемка», г. Москва, Российская Федерация

Аннотация. Максимальное и безопасное использование потенциальных возможностей по ресурсу газотурбинных двигателей возможно при рациональном взаимодействии авиационной системы с системами их проектирования, изготовления и эксплуатации. В этих условиях ресурс двигателя обеспечивается на основе индивидуального контроля технического состояния, управления расходом ресурса каждого двигателя и авиационная система рационально интегрирована с системой проектирования, производства и эксплуатации (ПИЭ) двигателей. Газотурбинный двигатель воздушного судна в ИКАО рассматривается как объект эксплуатации, являясь одним из главных источников опасности. В системе ПИЭ двигатель является основным ее элементом и представляется как тепловой двигатель, формируемый системой для эксплуатации с эксплуатационными свойствами, обеспечивающими либо устранение источников опасности, либо снижение угрозы безопасности авиационной системы. Разная значимость газотурбинного двигателя и его положение в интегрированной авиационной системе по отношению к разным подсистемам требует формирования усовершенствованных связей между подсистемами и ее элементами. Эти связи должны позволять учитывать двигатель как объект эксплуатации, так и как объект, формируемый системой ПИЭ для эксплуатации, являющийся главным источником опасности и определяющий безопасность авиационной системы. Уменьшение размерности системы ПИЭ способствует росту качества интегрированной авиационной системы. Нарушение устойчивых связей или ослабление прямых и обратных связей между эксплуатирующими подразделениями и промышленностью приводит к снижению эффективности эксплуатации и уровня безопасности.

Ключевые слова: газотурбинный двигатель, техническое состояние, система, работоспособ-

ность, качество функционирования, ресурс, эффективность.

THE MODEL OF INTEGRATING THE AVIATION SYSTEM WITH SYSTEM DESIGN, MANUFACTURE

AND OPERATION OF GAS TURBINE ENGINE

N. N. SIROTIN1, V.G. EVDOKIMOV2, S. V. BURMATOV3 , G. N. GIPICH3

1The State Scientific Research Institute of Civil Aviation, Moscow, Russian Federation 2State Space Corporation ROSCOSMOS, Moscow, Russian Federation

3Joint Stock Company «Aviatechpriemka», Moscow, Russian Federation Abstract. The maximum and safe use of the potential opportunities in the resource of gas-turbine

engines, it is possible for a rational interaction with the aviation system systems their design, construction and operation. In these conditions the life of the engine that is produced by the sample on the basis of individual technical state control, flow control resource for each engine and aircraft system is rationally

8 Н.Н. Сиротин, В.Г. Евдокимов, С.В. Бурматов, Г.Н. Гипич

integrated with design, production and operations (PIE) engines. Gas turbine engine aircraft in ICAO is seen as an object of exploitation, being one of the main sources of danger. In the PIE system, the engine is a major element and is presented as the thermal engine generated by the system for use with performance properties that ensure either the elimination of hazards or reduction of threats to the security of the aviation system. Different values of a gas turbine engine and its position in the integrated aviation system in relation to different subsystems, requires the formation of linkages between subsystem and its elements, which would allow to consider the engine as an object of exploitation, and as an object, a system-generated PIE to operate, which is the main source of danger that determines the safety of the aviation system. The reduction of dimensionality of the system helps the growth of quality integrated aviation system. The disruption of sustainable relations or weakening of backward and forward linkages between operating units and industrial-STU leads to reduced efficiency and safety level.

Keywords: gas turbine engine, technical condition, system efficiency, performance, resource efficiency. Максимальное и безопасное использование потенциала ГТД по ресурсу

Обеспечение безопасной и эффективной эксплуатации ГТД достигается на основе

использования в основном четырех подходов. Первый подход. Создание оптимальной конструкции ГТД, обеспечивающей

максимальную долговечность, необходимую безопасность эксплуатации и экономичность по расходу топлива.

Второй подход. Сборка ГТД, обеспечивающая оптимальное сочетание внутренних параметров (параметров состояния) взаимосвязанных элементов, узлов и модулей конструкции двигателя.

Третий подход. Качественное изготовление непосредственно элементов конструкции, узлов, модулей ГТД и качественная сборка двигателя.

Четвертый подход. Качественная эксплуатация ГТД. Первый подход реализуется в соответствии с достижениями науки, техники, технологии

производства к периоду времени проектирования ГТД. Второй подход при его внедрении в практику встретил существенные затруднения для

его реализации и не получил широкого распространения. Поэтому основными подходами обеспечения безопасной и эффективной эксплуатации

ГТД ВС в настоящее время являются третий и четвертый подходы. Однако даже при оптимальном использовании возможностей третьего и четвертого подходов не всегда удается полностью обеспечить требуемый уровень безопасности и необходимую эффективность эксплуатации. Особенно это проявляется при рассмотрении ГТД воздушного судна (ВС) как теплового двигателя, когда необходимо обеспечить выполнение требований по экономичности ГТД и минимизировать повреждаемость его элементов конструкции от воздействия тепловой энергии, возникающей при сжигании топлива.

Указанные выше недостатки, а также возрастающие требования к безопасности, эффективности эксплуатации ГТД ВС, требования о необходимости снижения прямых эксплуатационных расходов, включая цену двигателя, стоимость топлива, запасных частей, обслуживания и т.д., а также рост стоимости жизненного цикла ГТД [1] привели к формированию новой научной проблемы в рамках третьего и четвертого подходов, а именно: обеспечить максимальное (полное) и безопасное использование потенциальных возможностей по ресурсу каждого индивидуального двигателя в процессе длительной эксплуатации.

Среди задач в рамках этой проблемы выделяются следующие научные задачи как наиболее востребованные практикой эксплуатации:

Модель интегрирования авиационной системы с системой проектирования, изготовления и эксплуатации ГТД (ВС) 9

Первая задача. Обеспечить максимальное и безопасное использование потенциальных возможностей ГТД ВС по ресурсу как объекта эксплуатации с учетом реальных условий эксплуатации и фактического состояния элементов конструкции.

Вторая задача. Обеспечить максимальное и безопасное использование потенциальных возможностей ГТД ВС по ресурсу как теплового двигателя за счет снижения расхода топлива, минимизируя повреждаемость элементов конструкции ГТД от воздействия тепловой энергии и повышая экономичность.

О возможности решения указанных выше научных задач свидетельствует мировой опыт эксплуатации ГТД последних поколений. Кроме того, многочисленные отечественные и зарубежные исследования технических возможностей существующих конструкций ВС и ГТД подтверждают, что показатели долговечности конструкции могут корректироваться в сторону их увеличения при определенных доработках.

Приведенные данные о ресурсных возможностях ГТД и ВС показывают, что рациональное решение первой и второй задачи может быть получено:

− на основе индивидуального контроля технического состояния и управления расходом ресурса каждого ГТД;

− если авиационная система интегрирована с системой проектирования, производства и эксплуатации (ПИЭ) ГТД, где ГТД ВС рассматривается как ее основной элемент.

Интегрированная авиационная система в этом случае обеспечивает оперативное управление безопасностью по данным фактического состояния и реальных условий эксплуатации и формирует (рис. 1, 2) рациональное решение задачи безопасности авиационной системы; устойчивые связи между элементами интегрированной авиационной системы; решения о потенциальных возможностях по ресурсу как элементов конструкции ГТД и ВС, так и элементов системы; возможности целенаправленного воздействия на ГТД путем изменения управляющих параметров, параметров и структуры интегрированной авиационной системы в условиях приемлемого риска и допустимого расхода ресурса.

Возможность использования интегрированной авиационной системы частично рассмотрена фирмой Роллс-ройс для ТРДД «Трент» 900. В этой системе ТРДД «Трент» 900 является одним из ее основных элементов. Система использует совершенную цифровую систему управления ТРДД с полной ответственностью типа FADEC, включающей подсистему диагностики состояния двигателя, обеспечивающей максимальное использование потенциальных возможностей ГТД по ресурсу. Объединение системы управ-ления двигателем с единой системой управления полётом воздушного судна и контроль в процессе эксплуатации всех функций двигателя, в частности подачу топлива, работу клапанов отбора воздуха от компрессора, положение лопаток направляющего аппарата и реверса тяги, позволяет существенно повысить безопасность и эффективность эксплуатации. Такая система управления ТРДД позволяет значительно снижать рабочие нагрузки на эки-паж и применять электропроводное (fly-by-wire) управление самолетом.

Особенности взаимосвязи интегрированной авиационной системы с системой проектирования, производства и эксплуатации ГТД Согласно требованиям ИКАО [2] безопасность авиационной системы определяется как

состояние, при котором риск причинения вреда лицам или нанесения ущерба имуществу снижен до приемлемого уровня и поддерживается на этом либо более низком уровне посредством непрерывного процесса выявления источников опасности и контроля факторов риска (Safety - state in which the risk of harm (to persons) or damage is limited to an acceptable level). В этой формулировке авиационную систему ИКАО рассматривает как систему, элементами которой являются аэропорт, управление воздушным движением, кабинный экипаж, наземная служба эксплуатационного обеспечения, диспетчерская служба и т.п. ГТД


ВС в ИКАО рассматривается как объект эксплуатации системы эксплуатации. Он является одним из главных источников опасности, создающих угрозу безопасности авиационной системы, которая зависит в частности от качества содержания эксплуатационных ограничений (ЭО) и качеством их выполнения в процессе использования ГТД по назначению.

Рис. 1. Схема варианта функционирования интегрированной авиационной системы

по обеспечению безопасности ГТД и ВС с использованием оперативной информации

В системе ПИЭ ГТД является основным ее элементом (рис. 3) и представляется как тепловой двигатель, формируемый системой ПИЭ для эксплуатации с эксплуатационными свойствами, обеспечивающими либо устранение источников опасности, либо снижение угрозы безопасности авиационной системы [3; 4].

Разная значимость ГТД и его положение в интегрированной авиационной системе по отношению к разным системам и подсистемам требует формирования определенных связей между ними и их элементами. Эти связи формируются из условий, которые бы позволяли учитывать ГТД как объект эксплуатации, так и как объект подсистемы ПИЭ, формирующей его для эксплуатации с определенными источниками опасности, создающий угрозу безопасности авиационной системы.


Рис. 2. Алгоритм оперативной обработки в полете информации в интегрированной авиационной системе

Основные условия построения рациональных связей состоят в обеспечении: - устойчивых рациональных связей между проектировщиком, изготовителем и

эксплуатантом, а также рациональности взаимосвязи между подсистемами и ее элементами;

- непрерывного мониторинга и регулярной оценки достигнутого уровня безопасности полётов с контролем расхода ресурса в условиях приемлемого уровня риска причинения вреда лицам или нанесения ущерба имуществу;

- реализации основных принципов взаимодействия заинтересованных сторон и ответственности за своевременность, и эффективность проведения работ основных участников системы по обнаружению фактической и потенциальной угрозы безопасности и принятия конкретных мер, необходимых для гарантированного уменьшения факторов риска;

- отслеживания проектировщиком совершенства конструкции с целью снижения эксплуатационных расходов;

- отслеживания проектировщиком совершенства программы ТО и ремонта, а также экс-плуатационные свойства ГТД с целью обеспечения повышения показателей безопасности в течение всего периода эксплуатации;

- информационной, технической и технологической поддержки эксплуатации в течение всего периода эксплуатации.


Следовательно, интегрированная авиационная система эффективна, если эффективна подсистема ПИЭ. Эффективность подсистемы ПИЭ ГТД определяется показателями эксплуатационно-технического качества (ЭТК) ГТД, зависящими от эксплуатационных свойств ГТД. Для эксплуатации среди свойств ЭТК наиболее важным свойством является долговечность ГТД, параметры которой (ресурс и срок службы) определяют качество эксплуатации и рациональность процесса эксплуатации. Чем выше значение ресурса, тем в большей степени обеспечивается высокое качество эксплуатации, создаются лучшие (необходимые) условия для формирования оптимальной авиационной системы и выявления источников опасности и контроля факторов риска. В этих условиях оценка расхода ресурса проводится с учетом связи источников опасности с фактическим состоянием повреждаемого элемента конструкции.

Рис. 3. Вариант интегрирования авиационной системы с системой ПИЭ ГТД ВС: П, И, Э – системы проектирования, изготовления, эксплуатации; ЭС – эксплуатационные свойства;

ЭО – эксплуатационные ограничения; ЧлФ – человеческий фактор; Д – допуски на изготовление; Н – требования и т.п.


Особенность интегрированной авиационной системы с подсистемой ПИЭ состоит в том,

что она обладает способностью изменять свое состояние, характеризуемое внутренними параметрами, структурой и т.п., оценка которой проводится по информации о состоянии как самой системы, так и условий среды функционирования. Т.е. система, в которой ГТД является ее элементом, содержит элементы адаптивности и рассматривается как система с непрерывно изменяющимся состоянием и изменяющимися граничными условиями. Это отражается на взаимосвязи авиационной системы с системой проектирования, производства и эксплуатации (ПИЭ) ГТД.

Поэтому системы СУБП должны разрабатываться как в интересах эксплуатантов, так и в интересах проектировщиков воздушного транспорта (авиакомпаний), а также поставщиков обслуживания воздушного движения (систем ОрВД). Элементы такой системы должны быть функционально связаны между собой, а показатели качества функционирования ее должны отражать в первую очередь безопасность, регулярность и экономичность полётов ВС.

Закономерности взаимосвязи подсистем (элементов) системы проектирования, производства и эксплуатации ГТД Качество ГТДK ГТД проявляется в эксплуатации как функция двух компонентов

качества ФКK и ЭТКK т.е. ГТД ФК ЭТК1( , )K f K K , где ФКK – функциональное качество

ГТД, определяемое как совокупность свойств ГТД как объекта летной эксплуатации, обусловливающих его пригодность к эффективному выполнению главных функций своего предназначения и определяющих условия его применения; ЭТКK – эксплуатационно-техническое качество ГТД, определяемое как совокупность свойств ГТД как объекта технической эксплуатации, обусловливающих его пригодность к своевременной и полной реализации функциональных свойств на протяжении определенного срока эксплуатации при минимальных затратах времени и использовании различных видов ресурсов.

Из структуры ГТДK следует, что она определяет степень приспособленности ГТД к

функционированию в интегрированной авиационной системе, являясь основным элементом подсистемы ПИЭ.

В процессе эксплуатации ГТД, как элемент подсистемы ПИЭ может находиться в режиме функционирования и режиме ожидания ремонта, хранения или технического обслуживания и т.п. Соотношение этих режимов определяет эффективность процесса эксплуатации ГТД, который зависит от процесса изменения его технического состояния. Условно можно выделить два типа состояний ГТД: первый и второй типы состояний.

Если ГТД находится в режиме функционирования, то техническое состояние двигателя условно определяется как техническое состояние ГТД 1-го типа. Если ГТД находится в режиме ожидания ремонта, хранения или технического обслуживания и т.п., то состояние ГТД условно определяется как состояние 2-го типа. Переход ГТД из исправного состояния в неисправное состояние отражается на процессе эксплуатации. В этом случае ГТД из режима функционирования с техническим состоянием 1-го типа переходит в состояние 2-го типа в режим ожидания ремонта, хранения или технического обслуживания и т.п. Т.е. процесс изменения технического состояния ГТД 1-го типа отражается на изменении процесса эксплуатации.

Соответственно управление процессом эксплуатации может быть организовано на трех уровнях. Первый уровень – управление процессом изменения состояния 1-го типа. Второй


уровень – управление процессом изменения состояния 2-го типа. Третий уровень – управление процессом изменения состояния 2-го типа по данным процесса 1-го типа.

В зависимости от принятого правила управления процессом эксплуатации формируются соответствующие взаимосвязи между подсистемами (элементами) интегрированной авиационной системы, которые позволяют реализовать соответствующие показатели безопасности полетов, готовности, эксплуатационные расходы и вид эксплуатации.

Особенности формирования взаимосвязей между подсистемами (элементами) интегрированной авиационной системы можно проследить на взаимосвязях множеств Р, U, G, Ω , Н, Д, ЭС, ЭО, где: P – множество состояний, формируемых при проектировании; U – множество состояний, формируемых при изготовлении; G – множество состояний ГТД 1-го типа; Ω – множество состояний ГТД 2-го типа; Н – множество нормативных требований на проектирование ГТД; Д – множество нормативных требований (допуски) на изготовление ГТД; ЭС – множество эксплуатационных свойств ГТД; ЭО – множество эксплуатационных ограничений.

Пусть совокупность расчетных состояний ГТД в процессе проектирования, определяемых конструктивно-технологической документацией, характеризуется множеством

Р= , ,... ,...

1 2 i kp p p p ,

где

ip – элемент множества Р, характеризующий расчетное состояние ГТД, определяемое

соответствующей конструкторской и технологической документацией. Совокупность состояний ГТД при выпуске с предприятия-изготовителя, определенная

процессом изготовления, характеризуется множеством

U = , ,... ,...1 2 i k

u u u u ,

где

iu – элемент множества U , характеризующий состояние ГТД, определяемое процессом

изготовления. Пусть совокупность состояний 1-го типа образует множество

G= , ,... ,...1 1 1 11 2 i k

g g g g ,

где 1

ig – элемент множества G , характеризующий состояние ГТД 1-го типа, формирующееся

в процессе его использования по назначению. Если состояния 2-го типа образуют множество

, ,... ,...2 2 2 21 2 i k

,

то переход ГТД из состояния 1i

g в состояние 1i r

g вызывает необходимость перехода

состояния 2j

2-го типа в другое 2j p

, соответствующее состоянию 1

i rg

, т.е. для случая 1i

g 1i r

g должен быть организован процесс 2

j 2

j p

.


Множества G и в свою очередь определяются множествами Р и U , так как скорость перехода из состояния 1

ig в состояние 1

i rg

зависит от свойства ГТД воспринимать и накапливать повреждения от действия повреждающих факторов, т.е. от свойства повреждаемости ГТД, формируемого на этапах проектирования и изготовления. Так как размерность множества зависит от множества G и эксплуатационных свойств ГТД, то рациональность протекания процесса 2

j 2

j p

будет зависеть от характера взаимосвязей

множеств Р, U и G и их размерности. Чем совершеннее процесс проектирования, изготовления ГТД, тем меньше размерность множеств Р и U , так как возможно создание ГТД, стойкого к отрицательному действию повреждающих факторов, с меньшими разбросами по характеристикам отдельных экземпляров ГТД, меньшим количеством деталей и т.п. На размерность множеств Р и U оказывают влияние размерности множеств Н и Д. Множество Н определяется нормативными и техническими требованиями на разработку ГТД, а множество Д – техническими требованиями на его изготовление. Уменьшение размерности множеств Р и U ведет к уменьшению размерности множеств G и за счет уменьшения количества состояний 1-го типа, количества технического оборудования для оценки технического состояния, проведения ТО, ремонта, хранения, что, в свою очередь, способствует снижению эксплуатационных расходов.

Уменьшения количества состояний 1-го и 2-го типов (ремонта, хранения и т.п.) возможно на основе решения задачи максимального и безопасного использования потенциальных возможностей ГТД по ресурсу, так как в этом случае происходит уменьшение размерности множеств G и .

Следовательно, уменьшение размерности множеств Р, U , Э, G, , Н, Д, ЭС, ЭО способствует росту качества системы ПИЭ, что приводит соответственно к росту качества интегрированной авиационной системы.

Из анализа взаимосвязей процессов проектирования, изготовления и эксплуатации следует, что размерность множества оказывает влияние на стоимость эксплуатации. Так, размерность множества и соответственно затраты на восстановление исправности и работоспособности ГТД будут меньше, если восстановление проводится в условиях эксплуатации по месту их базирования. Однако подобный подход к восстановлению требует первоначальных затрат на создание условий для проведения необходимых работ к восстановлению в условиях эксплуатации.

Учет влияния взаимосвязей процессов проектирования, изготовления ГТД на эффективность и безопасность авиационной системы просматривается в программе IHPTET США (Integrated High-Performance Turbine Engine Technology – интегральные технологии газотурбинных двигателей с высокими характеристиками), где в явном виде рассматривается интегрированная система, элементами которой являются проектирование и изготовление ГТД.

Особенности поведения интегрированной авиационной системы при нарушении устойчивых связей между ее подсистемами (элементами) Опыт применения воздушных судов, оснащенных ГТД, для решения коммерческих,

деловых и военных задач, особенно в локальных войнах и вооружённых конфликтах, в последние 10 – 15 лет свидетельствует о том, что ВС способны с высокой результативностью выполнять широкий круг коммерческих и боевых задач при условии, если ГТД является элементом эффективной интегрированной авиационной системы.

В этих условиях безопасность и эффективность эксплуатации ГТД в значительной степени определяется наличием устойчивых связей как прямых, так и обратных между


эксплуатирующими подразделениями и промышленностью по информационному и материальному обеспечению, так как они определяют качество функционирования интегрированной авиационной системы.

Нарушение устойчивых связей или ослабление прямых и обратных связей между эксплуатирующими подразделениями и промышленностью приводит к снижению как эффективности эксплуатации, так и уровня безопасности [5]. Снижение показателей безопасности авиационной системы происходит в результате возрастания числа катастроф и аварий, а эффективности эксплуатации – из-за роста потерь техники и людских жертв.

Подобное обстоятельство имело место в России в период с 1984 г. [6] и привело к существенному росту числа катастроф и аварий (рис. 4).

Рис. 4. Изменение числа катастроф (К) по годам эксплуатации (Э) в гражданской авиации России в период с 1984 г.: 1 – статистические данные; 2 – линия тренда

Выводы Мировой опыт эксплуатации ВС свидетельствует, что достижение высоких показателей

эффективности авиационных систем с использованием максимально и безопасно потенциальных возможностей по ресурсу ГТД возможно при рациональном взаимодействии авиационной системы с системами проектирования, изготовления и эксплуатации ГТД.

ГТД ВС является одним из главных источников опасности, создающих угрозу безопасности в авиационной системе как объект эксплуатации. В системе ПИЭ газотурбинный двигатель является основным ее элементом и представляется как тепловой двигатель, формируемой системой ПИЭ для эксплуатации с эксплуатационными свойствами, обеспечивающими либо устранение источников опасности, либо снижение угрозы безопасности авиационной системы

Разная значимость ГТД и его положение в интегрированной авиационной системе по отношению к разным системам требует формирования таких связей между системами и ее элементами, которые бы позволяли учитывать ГТД как объект эксплуатации, так и ГТД в системе ПИЭ как главный источник опасности, создающий угрозу безопасности авиационной системы.

Максимальное и безопасное использование потенциальных возможностей по ресурсу ГТД обеспечивается на основе индивидуального контроля технического состояния и управления расходом ресурса каждого ГТД, если авиационная система рационально интегрирована с системой проектирования, производства и эксплуатации ГТД.


Эффективность и безопасность авиационной системы обеспечивается рациональным интегрированием авиационной системы с системой ПИЭ ГТД и установлением устойчивых прямых и обратных связей между элементами систем.

Оптимизация размерностей подмножеств интегрированной авиационной системы позволяет повысить ее эффективность и безопасность в процессе эксплуатации.

ЛИТЕРАТУРА

1. Научный вклад в создание авиационных двигателей. В 2-х кн. / под общей ред. В.А. Скибина и

В.И. Солонина. М.: Машиностроение, 2000. 2. Doc. 9859 AN/460 ИКАО. Руководство по управлению безопасностью полётов. Монреаль:

ИКАО, 2006. 3. Сиротин Н.Н., Марчуков Е.Ю., Новиков А.С. Повреждаемость и работоспособность

авиационных ГТД: справочник. М.: Наука, 2015. 551 с. 4. Авиационные правила часть 33 (АП-33). Нормы летной годности двигателей воздушных

судов. 2004. 5. Смирнов Н.Н. Система технической эксплуатации летательных аппаратов: состояние и

проблемы // Научный Вестник МГТУ ГА, серия Эксплуатация воздушного транспорта и ремонт авиационной техники. Безопасность полетов. 2002. 49. С. 7-12.

6. Годовые «Анализы состояния безопасности полетов по ГА РФ за периоды 1994-2001 гг.». Гос. служба ГА Минтранса РФ УГНБП (ДВТ Минтранса РФ).

REFERENCES

1. Nauchnyi vklad v sozdanie aviatsionnykh dvigatelei (v dvukh kn.) / pod obshchei redaktsiei V.A. Skibina i V.I. Solonina [Scientific contribution to the creation of aircraft engines. In 2 vol. / under the editorship of V.A. Skibin, V.I. Solonin] Moscow, Mashinostroenie Publ., 2000. (In Russian)

2. Guidance on safety management. Doc. 9859 AN/460 ICAO 2006. (In Russian) 3. Sirotin N.N., Marchukov E.Yu., Novikov A.S. Povrezhdaemost' i rabotosposobnost' aviatsionnykh

GTD. Spravochnik [Damageability and performance of aircraft turbine engine. Catalog]. Moscow, Nauka Publ., 2015. 551 p. (In Russian)

4. Aviation Regulations Part 33 (AP-33). Standards of airworthiness of aircraft engines. 2004. (In Rusian)

5. Smirnov N. N. System of technical maintenance of aircraft, with state and problems. Nauchnyj vestnik MGTU GA – Scientific Bulletin of the Moscow State Technical University of Civil Aviation, 2002, no. 49, pp. 7-12. (In Russian)

6. The annual "Analysis of safety at GARF for the periods 1994-2000". State service CA of Ministry of transport of the Russian Federation PNBP (DVT of the Ministry of transport of the Russian Federation). (In Russian)

СВЕДЕНИЯ ОБ АВТОРАХ

Сиротин Николай Николаевич, заслуженный деятель науки РФ, доктор технических

наук, профессор, главный научный сотрудник, ФГУП Государственный научно-исследовательский институт гражданской авиации, Министерство транспорта Российской Федерации, ул. Михалковская, 67, корпус 1, Москва, Российская Федерация, 125438; e-mail: [email protected]


Евдокимов Владимир Григорьевич, доктор технических наук, исполнительный директор по обеспечению качества и надежности, Государственная корпорация по космической деятельности «РОСКОСМОС», ул. Щепкина, 42, ГСП-6, Москва, Российская Федерация, 107996; e-mail: [email protected]

Гипич Геннадий Николаевич, доктор технических наук, зам. генерального директора, АО «Авиатехприемка», Электрический пер., 1, стр. 12, Москва, Российская Федерация, 123557; e-mail: [email protected]

Бурматов Сергей Владимирович, генеральный директор, АО «Авиатехприемка», Электрический пер., 1, стр. 12, Москва, Российская Федерация, 123557; e-mail: [email protected]

ABOUT THE AUTHORS

Sirotin Nikolay N., Honored Scientist of Russia, Doctor of Technical Sciences, Professor,

Chief of Scientific, Staff-nick, The State Scientific Research Institute of Civil Aviation, Ministry of Transport of the Russian Federation, Mikhalkovskaya Street, 67, building 1, 125438, Moscow, Russian Federation; e-mail: [email protected]

Evdokimov Vladimir G., Doctor of Technical Sciences, Executive Director of Quality Assurance and Reliability, State Space Corporation ROSCOSMOS, Schepkina Street, 42, 107996, Moscow, Russian Federation; e-mail: [email protected].

Gipich Gennady N., Doctor of Technical Sciences, Deputy of General Director, OJSC «Aviatekhpriemka», Elektricheskii lane, 1, building 12, 123557, Moscow, Russian Federation; e-mail: [email protected].

Burmatov Sergey V., General Director, OJSC «Aviatekhpriemka», Elektricheskii lane, 1, building 12, 123557 Moscow, Russian Federation; e-mail: [email protected].

2016 НАУЧНЫЙ ВЕСТНИК ГосНИИ ГА 14 УДК 519.22:[629.735.015.4:539.42]

МЕТОДИКА СТАТИСТИЧЕСКОЙ ОБРАБОТКИ ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫХ ДАННЫХ ДЛЯ ОЦЕНКИ

ОБНАРУЖИВАЕМОСТИ УДАРНОГО ПОВРЕЖДЕНИЯ КОНСТРУКЦИИ ИЗ КОМПОЗИТНЫХ МАТЕРИАЛОВ

ПРИ ВИЗУАЛЬНОМ КОНТРОЛЕ

В.Я. СЕНИК1, И.Г. ХЛЕБНИКОВА1, Ю.М. ФЕЙГЕНБАУМ2, Е.С. МЕТЕЛКИН2

1 Центральный аэрогидродинамический институт им. проф. Н.Е. Жуковского,

г. Жуковский, Московская обл., Российская Федерация 2Государственный научно-исследовательский институт гражданской авиации

г. Москва, Российская Федерация

Аннотация. В статье с необходимыми комментариями и пояснениями представлен раздел общей методики проведения исследований по оценке надежности выявления поверхностных дефектов при визуальном контроле конструкции, посвящённый статистической обработке результатов проводимого в соответствии с работой тестирования. Целью статистической обработки экспериментальных данных является получение зависимости вероятности обнаружения дефекта от его размера при различных условиях контроля, а также оценки минимального размера надёжно обнаруживаемого повреждения композиционных конструкций при визуальном контроле. Методика базируется на биномиальном распределении вероятности обнаружения ударных повреждений. Рассмотрены три функции для аппроксимации зависимости вероятности обнаружения ударных повреждений от их характерного размера: показательная функция, логистическая функция и функция Вейбула. С использованием ряда экспериментальных данных, полученных при разных условиях и объёмах испытаний, показано, что наиболее приемлемой с позиции минимума квадрата отклонений является функция Вейбулла. Показан метод определения оценок параметров аппроксимирующей функции Вейбулла. Исследована возможность использования группировки данных при построении зависимости. Определено оптимальное число групп в зависимости от числа рассматриваемых дефектов и числа экспертов для оценки вероятности обнаружения с заданной надёжностью. Определено минимальное число осмотров, необходимое для обнаружения повреждения с вероятностью не менее 0,9 и надёжностью 0,95. Представленные в статье данные в совокупности с изложенными в работах общей методологией проведения исследований и методикой проведения тестирования определяют комплекс работ, необходимых для оценки надежности выявления поверхностных дефектов при визуальном контроле композитных конструкций, которая используется при категорировании случайных внешних повреждений, разработке критериев остаточной прочности поврежденной композитной конструкции, при формировании программы технического обслуживания выполненных из композиционных материалов агрегатов силовой конструкции ВС, а также при оценках уровня безопасности эксплуатации силовой конструкции ВС методами вероятностного проектирования.

Ключевые слова: композиционные материалы, ударное повреждение, эксперт, визуальный

контроль, биномиальное распределение, вероятность обнаружения повреждения, испытания, надёжность, минимальный размер надёжно обнаруживаемого повреждения, аппроксимирующая функция.

20 В.Я. Сеник, И.Г. Хлебникова, Ю.М. Фейгенбаум, Е.С. Метелкин

METHODOLOGY OF STATISTICAL PROCESSING OF EXPERIMENTAL DATA TO ASSESS THE DETECTABILITY OF IMPACT DAMAGE

OF COMPOSITE MATERIAL STRUCTURE BY VISUAL INSPECTION

V.Ya. SENIK1, I.G. KHLEBNIKOVA1, Yu.M. FEYGENBAUM2, E.S. METELKIN2

1Central Aerohydrodynamic Institute named after N.E. Zhukovsky (TsAGI), Zhukovsky, Moskow Region, Russian Federation

2The State Scientific Research Institute of Civil Aviation, Moscow, Russian Federation

Abstract. The part of the general procedure of research for assessing the reliability of detection of surface defects of structure by visual inspection, dedicated to statistical analysis of test results, performed in accordance with, is presented in the article with the necessary comments and explanations. The aim of the statistical processing of experimental data is to obtain dependence of the probability of defect detection on its size under different control conditions, as well as the evaluation of the minimum reliably detectable size of a damage in composite structures by visual inspection. The technique is based on the binomial distribution of probability of detection of impact damage. Three functions: the exponential function, logistic function and Weibull function are considered to approximate the dependence of the detection probability of impact damage on their typical size. On experimental data obtained under different conditions and volumes of tests It is shown that the most acceptable is the Weibull function from the position of the minimum square deviation. The method of determining the estimates of approximating Weibull function parameters is shown, The possibility of using the data grouping in the construction of relation has been investigated. The optimal number of groups according to the number of defects and the number of experts was determined to estimate the probability of detection with a predetermined reliability. The minimum number of inspections required for the detection of damage with a probability not less than 0.9 and the reliability not less than 0.95 was determined. The data presented in the article together with the general methodology of research and testing methodology determine a complex of works carried out which is necessary to assess the reliability of detection of surface defects by visual inspection of composite structures, used at categorization of accidental external damage and design criteria of residual strength of the damaged composite structure, during the formation of the program of maintenance of the aircraft units of a power structure made of composite materials, as well as assessments of the level of safety of operation of the aircraft power structure by methods of probabilistic designing.

Keywords: composite materials, impact damage, an expert, visual control, the binomial distribution, the

probability of detection of damage, test, reliability, the minimum reliably detectable damage, approximating function.

Для безопасности конструкций из композиционных материалов (КМ) наибольшую

угрозу представляют ударные повреждения. Внешние признаки таких повреждений (вмятины на поверхности конструкции), как правило, слабо выражены. При этом внутри материала могут возникать значительные нарушения структуры, существенно влияющие на прочность конструкции.

Основным видом регулярного эксплуатационного контроля конструкции из КМ, одной из задач которого является выявление ударных поверхностных повреждений, является визуальный контроль, проводимый на различных формах технического обслуживания ВС.

От реальных возможностей такого контроля в значительной степени зависят требования к остаточной прочности конструкции и к программе ее технического обслуживания [1].

В связи с созданием ВС, в основной силовой конструкции которых широко используются КМ, проблеме объективной оценки эффективности проводимого в эксплуатации визуального контроля в настоящее время уделяется особое внимание.

Методика статистической обработки экспериментальных данных для оценки обнаруживаемости ударного повреждения конструкции … 21

В [1] представлена общая методология выполнения работ по оценке надежности выявления внешнего повреждения композитной конструкции при визуальном эксплуатационном контроле.

В ее основе лежит описанная в [2] методика проведения эксперимента, в ходе которого экспертам предъявляются для контроля специально подготовленные образцы с нанесенными ударными повреждениями различного размера.

В данной работе описывается методика обработки результатов таких испытаний. Целью обработки является получение оценки вероятностей обнаружения повреждений

разных размеров, построение зависимости этих вероятностей от характерного размера повреждения с заданной надёжностью и определение минимального размера надёжно обнаруживаемого при тех или иных условиях контроля повреждения.

При отработке методики использованы различные результаты экспериментов, проведенных в соответствии с описанной в [2] методикой.

1. Статистическая модель вероятности обнаружения вмятин

Обнаружение повреждения, если оно существует, – событие, которое может произойти с вероятностью р или не произойти с вероятностью q=1-р. Вероятность обнаружения зависит от размеров повреждения, квалификации экспертов и сопутствующих факторов, характеризующих состояние поверхности конструкции и условия, в которых проводится осмотр. Истинная вероятность р обнаружения повреждения определённого размера экспертами одинаковой квалификации при неизменных средствах и условиях контроля считается неизвестной постоянной величиной, значение которой необходимо определить по результатам испытаний.

Число μ случаев обнаружения повреждения одного размера в n независимых испытаниях является случайной величиной. Эта случайная величина может принимать только дискретные целочисленные значения 0, 1, 2,..., n. Она подчиняется биномиальному распределению с параметрами p и n. Вероятность обнаружить повреждение k раз при n осмотрах связана с указанными параметрами уравнением [3]:

( | , ) k n knF k n p p q

k−

= =

µ , (1)

где !!( )!

n nk k n k

= − – число сочетаний из n по k.

Математическое ожидание случайной величины μ ( )E npµ = . (2)

Вероятность обнаружить повреждение k или больше раз при визуальном контроле n экспертами, является суммой вероятностей (1) для всех значений μ, для которых k nµ≤ ≤

( | , )n

n

k

nF k n p p q −

=

≥ =

∑ µ µ

µ

µµ

. (3)

В соответствии с уравнением (2) точечная оценка математического ожидания вероят- ности обнаружения повреждения конкретного размера по экспериментальным данным определяется как отношение числа μ случаев обнаружения повреждения к общему числу n его осмотров

pnµ

= . (4)


2. Оценка зависимости вероятности обнаружения вмятины от глубины

В ходе эксперимента по определению вероятности обнаружения повреждений при определённых условиях проводится визуальный осмотр m вмятин различной глубины n экспертами. После завершения эксперимента подсчитывают число обнаружений μi каждой вмятины соответствующей глубины hi и по формуле (4) получают точечную оценку среднего значения вероятности обнаружения ip (эмпирическая вероятность).

Полученные экспериментальные данные (совокупность значений hi, μi и ip , i=1,…,m) используются для оценки зависимости вероятности обнаружения вмятин от глубины и определения минимального размера надёжно обнаруживаемого повреждения.

Изучение взаимосвязи между переменными величинами включает два этапа: 1) определение оптимального вида искомой функциональной зависимости; 2) вычисление оценок параметров этой функциональной зависимости, наиболее хорошо согласующихся с экспериментальными данными.

2.1. Выбор функционального вида зависимости вероятности обнаружения вмятины от её глубины

Выбор функционального вида зависимости вероятности обнаружения вмятины от её

глубины выполнялся применительно к среднему значению зависимости. При выборе функционального типа кривой принималось во внимание расположение экспериментальных точек на соответствующем графике и предметное содержание рассматриваемых переменных.

Один из примеров графического представления экспериментальных оценок вероятности обнаружения (точки) в зависимости от глубины вмятины представлен на рис. 1.

Рис. 1. Зависимость вероятности обнаружения от глубины вмятины

Экспериментальные точки образуют фигуру S-образного вида. Такой характер

зависимости обусловлен тем, что при стремлении глубины вмятины к нулю вероятность обнаружения асимптотически стремится к нулю, а при больших значениях глубины вмятины вероятность обнаружения стремится к единице.

00,10,20,30,40,50,60,70,80,9

1

0 0,5 1 1,5 2

Вер

оятн

ость

обн

аруж

ения

Глубина вмятины, мм


Для аппроксимации зависимостей такого вида могут быть использованы: – показательная функция

exp bp ah

= −

; (5)

– логистическая функция в виде

1

b

bahp

ah=

+; (6)

– функция Вейбулла

1 expbhp

a = − −

. (7)

С помощью этих функций были аппроксимированы экспериментальные данные, полученные при разных условиях и объёмах испытаний. Примеры представлены на рис. 2.

Показательная функция была исключена из дальнейшего рассмотрения, так как во многих случаях при больших значениях глубины вероятность обнаружения в соответствии с этой зависимостью превышает единицу (рис. 2а).

а

б

Рис. 2. Аппроксимация разными функциями экспериментальных данных,

полученных (а) при детальном, (б) при общем визуальных осмотрах

Аппроксимации функциями Вейбулла и логистической практически совпадают в области малых значений вероятности, а при больших вероятностях (более 0,7 – 0,8) заметно отличаются (рис. 2). Исследования, проведённые с использованием численного моделирования методом Монте-Карло [4], показали, что сумма квадратов отклонений Q экспериментальных значений вероятностей от значений на уравнении Вейбулла меньше, чем при использовании логистической функции. В частности, для приведённого на рис. 2б примера Q = 1,38 при аппроксимации функцией Вейбулла и Q=1,58 – логистической функцией. Поэтому при обработке результатов экспериментов для построения зависимостей вероятности обнаружения вмятин от их глубины целесообразнее использовать функцию Вейбулла.

2.2. Метод вычисления параметров функции Вейбулла В случаях, когда нелинейные функции путём замены переменных приводятся к

линейному виду для вычисления оценок параметров, используют метод наименьших квадратов после линеаризации [5; 6].


Уравнение Вейбулла сводится к линейному виду путём двойного логарифмирования

,y x cβ= + (8) где ln( ln(1 )),y p= − −

ln ,x h=

lnc β α= − и, следовательно, exp cαβ

= −

.

Однако линеаризация связей с помощью преобразования исследуемых переменных имеет свои недостатки. При логарифмическом преобразовании в рассматриваемом случае из анализа исключаются экспериментальные точки, для которых оценки вероятностей равны нулю и единице. Второй недостаток заключается в том, что оценки параметров, полученные с помощью метода наименьших квадратов по линеаризованным данным, не минимизируют сумму квадратов отклонений для исходных переменных. В некоторых случаях ситуация может быть улучшена путём введения соответствующим образом подобранной весовой функции [7]. В рассматриваемом случае не удалось найти весовую функцию, существенно улучшающую оценки.

В связи с этим оценки методом наименьших квадратов α и β функции Вейбулла, полученные по линеаризованным данным, приняты в качестве начального приближения. Окончательные оценки a и b параметров функции Вейбулла получены путём минимизации суммы квадратов отклонений эмпирических значений зависимой переменной (вероятности) от значений этой функции при соответствующей глубине

1

(1 exp minbm

ii

i

hQ pa=

= − − − = ∑ , (9)

где ip – эмпирическая вероятность обнаружения вмятины глубиной hi, Функция (9) гладкая, одномодальная. Для нахождения минимума такой функции и

определения оценок a и b параметров α и β целесообразно использовать метод покоординатного спуска [8]. Если процесс начинается в непосредственной близости от истинной точки минимума, он сходится быстро [9].

2.3. Определение минимального размера надёжно обнаруживаемого повреждения

Выше описана процедура получения средней зависимости вероятности обнаружения вмятины от её глубины с помощью функции Вейбулла, аппроксимирующей полученные в ходе эксперимента вероятности обнаружения ip для каждой глубины вмятины hi, и способ вычисления её параметров. Надёжность значений вероятности ip и соответствующих им значений hi, которые можно определить по этой функции, равна 0,5.

Надёжно обнаруживаемое повреждение должно иметь такой размер, при котором с надёжностью Р=95% вероятность обнаружения вмятины при разовом контроле будет не менее 90%. Такое значение размера повреждения может быть определено по зависимости вероятности обнаружения, определяемой с надёжностью 0,95, от глубины вмятины. Для определения минимального размера надежно обнаруживаемого повреждения (РНОП) по этой зависимости нужно найти значение глубины вмятины hi, соответствующее вероят- ности 0,9.

Значения нижних границ доверительных интервалов pнi для вероятностей ip можно определить, численно решая уравнение:


н н1 (1 ) .n

i n i

i

nP p p

iµ

−

=

− = −

∑ (10)

При Р=0,95 уровень доверия Рдов=(2Р-1). Максимальное значение нижней границы

доверительного интервала при числе осмотров n соответствует числу благоприятных исходов μ=n

max 0,05np = . (11) Построение аппроксимирующей функции выполняется так же, как для средней

зависимости. Функция Вейбулла справедлива в интервале вероятностей от 0 до 1, поэтому при вычислении её параметров при минимизации уравнения (9) в качестве зависимой переменной необходимо использовать нормированные значения нижних доверительных

границ нн

max

ppp

= .

Глубина надёжно обнаруживаемой вмятины – значение hн, для которого pн=0,9 в соответствии с зависимостью pн от h равна

maxн

0,9ln ln 1exp ln

ph a

b

− −

= +

. (12)

3. Определение необходимого числа испытаний для определения РНОП

Минимальное число осмотров, которое позволяет оценить РНОП, может быть вычислено

из уравнения (10). Подставив значения Р=0,95 и pн=0,9 в (10) и изменяя n и μ, найдём такую их комбинацию, при которой значение правой части уравнения снизу максимально приблизится к 1-0,95. Полученное значение n и есть объём выборки, который при числе обнаруженных вмятин μ с требуемой точностью обеспечивает заданное значение pн=0,9 с уровнем надёжности Р=0,95.

В табл. 1 приведены несколько решений этого уравнения. Таблица 1

Число испытаний

(n) Число обнаруженных

повреждений (μ) Число необнаруженных

повреждений (n-μ) 29 29 0 46 45 1 61 59 2 75 72 3 89 85 4

103 98 5

Из приведённых в табл. 1 результатов следует, что для подтверждения указанных значений Р и pн для определённого размера вмятины достаточно, чтобы все 29 экспертов обнаружили вмятину (μ=29). Таким образом, минимально необходимое число экспертов – 29. Если даже один раз повреждение не обнаружено при первых 29 осмотрах, то при ограничении числа осмотров 29-ю в качестве надёжно обнаруживаемого не будет принят размер, который таковым может являться, если при следующих 17 осмотрах повреждение будет обнаружено.


Таким образом, значение оценки РНОП зависит от числа осмотров. Пример такой зависимости, полученной при моделировании эксперимента методом Монте-Карло, представлен на рис. 3.

Рис. 3. Зависимость оценки MРНОП от числа осмотров

Этот график показывает, что оценка РНОП существенно изменяется при числе осмотров n<100 и с увеличением числа осмотров асимптотически приближается к истинному значению (пунктирная линия). Учитывая такой характер зависимости, достаточным можно считать 100 осмотров каждого повреждения.

4. Использование группирования данных при оценке зависимости вероятности обнаружения вмятины от её глубины Привлечение к испытаниям большого числа экспертов, учитывая многочисленность

влияющих на вероятность обнаружения факторов и их комбинаций, приведёт к неприемлемой продолжительности и стоимости экспериментов. Сократить время и расходы позволяет группирование данных.

Для формирования групп экспериментальные данные располагаются в порядке возрастания размера повреждения. Наиболее естественным способом формирования групп является разбиение данных на смежные (непересекающиеся) интервалы, каждый из которых включает одинаковое число (r) вмятин с расположенными подряд значениями глубины. При этом число осмотров группы будет равно произведению числа экспертов на число повреждений в группе осмn n r= × , число обнаружений - сумме μhi для этих r повреждений, число интервалов интm – частному от деления общего числа повреждений m на число повреждений в группе r.

При выборе объёма группы следует учитывать два обстоятельства. Во-первых, число вмятин в группе должно быть кратно числу используемых в

эксперименте повреждений. В противном случае часть данных не будет использована. Во-вторых, число групп должно быть достаточным для вычисления оценок параметров

аппроксимирующей функции. В некоторых случаях распределение размеров может быть таким, что между

интервалами образуются значительные разрывы, что может повлиять на точность получения искомой зависимости. В этих случаях допускается использование скользящих интервалов, которые позволяют также снять первое ограничение на объём группы.

При формировании скользящих интервалов в 1-й интервал включается r значений глубины, начиная с минимального размера вмятины (первого члена вариационного ряда), во второй – r значений, начиная со второго члена вариационного ряда. Таким же образом

0,550,6

0,650,7

0,750,8

0,850,9

0 100 200 300 400 500 600

РНО

П, м

м

Число экспертов


создаются последующие интервалы до тех пор, пока останется r вмятин с максимальными размерами, которые составляют последний интервал. В этом случае число интервалов равно

инт 1m m r= − + . Исследования влияния объёма группы на оценку РНОП проведены с помощью метода

Монте-Карло. При моделировании использовались такие объёмы выборок глубин вмятин, интервалы значений глубин и вероятности обнаружения вмятин, которые были реализованы в экспериментах. Примеры зависимости оценки РНОП от числа вмятин в интервале для смежных интервалов приведены на рис. 4.

Из приведённых рисунков следует, что существует оптимальный объём группы. Это связано с тем, что на величину оценки РНОП оказывают влияние два фактора. С увеличением объёма группы, с одной стороны, увеличивается число осмотров, оценка РНОП уменьшается, приближаясь к истинному значению. С другой стороны, уменьшается число интервалов, в группу включаются вмятины существенно разных размеров, что приводит к искажению зависимости в зонах большой кривизны и смещению оценок параметров уравнения Вейбулла.

Для числа экспертов 30 и более оптимальным является объём группы, при котором число интервалов равно 10. При привлечении меньшего числа экспертов более существенным оказывается влияние увеличения числа осмотров (рис. 3). Оптимальное количество повреждений в группе составляет 4 при числе вмятин 20 (5 групп) и 5 при числе вмятин 40 (8 групп).

Для скользящих интервалов получены аналогичные результаты.

а б

в

Рис. 4. Зависимость оценки размера надёжно обнаруживаемого при общем осмотре повреждения от объёма группы и числа экспертов n (а) при 20, (б) при 40 и (в) при 80 используемых в эксперименте

вмятинах, значения глубины которых распределены в одном интервале

n=15

n=20

n=30

n=40n=50n=75

n=1000,6

0,65

0,7

0,75

0,8

0,85

0,9

0 1 2 3 4 5 6 7 8

РНО

П, м

м

Число вмятин в группе

n=15

n=20

n=30

n=50n=75n=100

n=40

0,60,65

0,70,75

0,80,85

0,90,95

0 1 2 3 4 5

РНО

П, м

м

Число вмятин в группе


В случае группированных данных для построения зависимости вероятности обнаружения от глубины вмятины с надёжностью Р=0,95 для каждой группы вычисляются средние значения глубины вмятины и значения нижних границ доверительного интервала из

уравнения (10), в котором n = nосм, ∑=

=r

ihi

1

µµ .

Параметры аппроксимирующей функции определяются как решение уравнения (9). Глубина надёжно обнаруживаемой вмятины вычисляется по формуле (12).

Выводы

Разработана методика обработки результатов экспериментов по определению

вероятности обнаружения ударных повреждений при визуальном контроле. Методика, основанная на биномиальном распределении числа обнаруживаемых

повреждений, позволяет оценить зависимость вероятности обнаружения повреждений от их размеров с заданной надёжностью и минимальный размер надёжно обнаруживаемого повреждения.

Разработанная методика в совокупности с изложенными в работах [1; 2] общей методологией проведения исследований и методикой проведения тестирования составляют методическую базу комплекса работ по оценке надежности выявления поверхностных дефектов при визуальном контроле композитных конструкций в эксплуатации.


1. Фейгенбаум Ю.М., Дубинский С.В. Надежность выявления поверхностных дефектов композитной конструкции при визуальном эксплуатационном контроле // Научный вестник ГосНИИ ГА. 2016. 12 (323). С. 68-80.

2. Фейгенбаум Ю.М., Миколайчук Ю.А., Метелкин Е.С. Методика проведения исследований по оценке надежности выявления поверхностных дефектов при визуальном контроле конструкции. Подготовка и проведение тестирования // Научный вестник ГосНИИ ГА. 2016. 13 (324). С. 21-28.

3. Кендалл М. Дж., Стюарт А. Теория распределений. М.: Наука, 1966. 587 с. 4. Соболь И.М. Численные методы Монте-Карло. М.: Наука, 1973. 311 с. 5. Себер Дж. Линейный регрессионный анализ. М.: Мир, 1980. 456 с. 6. Дрейпер Н., Смит Г. Прикладной регрессионный анализ. М.: Статистика, 1973. 392 с. 7. Айвазян С.А. Статистическое исследование зависимостей. М.: Металлургия, 1968. 227 с. 8. Васильев Ф.П. Численные методы решения экстремальных задач. М.: Наука, 1988. 549 с. 9. Карманов В.Г., Третьяков А.А. Оценка скорости сходимости некоторых методов

покоординатного спуска // Вестник МГУ. Сер. 15. Вычислительная математика и кибернетика. 1985. 2. С. 41-46.

REFERENCES

1. Feygenbaum Y.M., Dubinskiy S.V. Reliability of composite skin defect visual detection during in-

servise inspections. Nauchnyj vestnik GosNII GA – Scientific Bulletin of The State Scientific Research Institute of Civil Aviation, 2016, no. 12(323), p.p.68-80. (In Russian)

2. Feygenbaum Y.M., Mikolaychuk Y.A., Metelkin E.S. Method of research assessment reliable detection of surface defect by visual inspection structure. Preparation and testing Nauchnyj vestnik GosNII GA – Scientific Bulletin of The State Scientific Research Institute of Civil Aviation, 2016, no.13(324), p.p. 21-28. (In Russian)

3. Kendall M.G., Stuart A. Teoriya raspredeleny [The theory of distributions]. Moscow, Nauka Publ., 1966. 587 p. (In Russian)


4. Sobol I.M. Chislennie metodi Monte-Karlo [The numerical Monte Carlo methods]. Moscow, Nauka Publ., 1973. 311 p. (In Russian)

5. Seber G. Lineini regressionni analiz [The linear regression analysis]. Moscow, Mir Publ., 1980. 456 p. (In Russian)

6. Draper N., Smith H. Prikladnoi regressonni analiz [Applied Regression Analysis]. Moscow, Statistika Publ., 1973. 302 p. (In Russian)

7. Aivasyan S.A. Statisticheskoe issledovanie zavisimistei [Statistical research of relations]. Moscow, Metallurgiya Publ., 1968. 227 p. (In Russian)

8. Vasilev F.P. Chislennie metodi resheniya ekstremalnikh zadach [Numerical methods for solving extreme problems]. Moscow, Nauka Publ., 1988. 549 p. (In Russian)

9. Karmanov V.G., Tretyakov A.A. Ocenka skorosti ckhodimosti nekotorich metodov pokoordinatnogo spuska [Evaluation of convergence rate of some coordinate descent methods]. / Vestnik MGU, Ser. 15. Vichislitelnaya matematika I kibernetika. [Moscow University Computational Mathematics and Cybernetics]. 1985, 2, p.p. 41-46. (In Russian)


Сеник Виталий Яковлевич, кандидат технических наук, ведущий научный сотрудник, ФГУП Центральный аэрогидродинамический институт им. проф. Н.Е. Жуковского (ЦАГИ), Министерство промышленности и торговли Российской Федерации, ул. Жуковского 1, Жуковский, Московская обл., Российская Федерация, 140180; e-mail: [email protected]

Хлебникова Инна Григорьевна, старший научный сотрудник, ФГУП Центральный аэрогидродинамический институт им. проф. Н.Е. Жуковского (ЦАГИ), Министерство промышленности и торговли Российской Федерации, ул. Жуковского 1, Жуковский, Московская обл., Российская Федерация; 140180; e-mail: [email protected]

Фейгенбаум Юрий Моисеевич, кандидат технических наук, главный научный сотрудник, ФГУП Государственный научно-исследовательский институт гражданской авиации, Министерство транспорта Российской Федерации, ул. Михалковская, 67, корпус 1, Москва, Российская Федерация, 125438; e-mail: [email protected]

Метелкин Eвгений Сергеевич, заместитель начальника отдела – начальник лаборатории, ФГУП Государственный научно-исследовательский институт гражданской авиации, Министерство транспорта Российской Федерации, ул. Михалковская, 67, корпус 1, Москва, Российская Федерация, 125438; e-mail: metelkin_es@ ncplg.ru

ABOUT THE AUTHORS

Senik Vitaliy Ya., Scientist of the Departament of Central Aerohydrodynamic Institute named

after N.E. Zhukovsky (TsAGI), Ministry of Industry and Trade of Russian Federation, Zhukovsky Street 1, Zhukovsky, Moscow Region, Russian Federation, 140180; e-mail: [email protected]

Khlebnikova Inna G., Scientist of the Departament of Central Aerohydrodynamic Institute named after N.E. Zhukovsky (TsAGI), Ministry of Industry and Trade of Russian Federation, Zhukovsky Street 1, Zhukovsky, Moscow Region, Russian Federation, 140180; e-mail: [email protected]

Feygenbaum Yuriy M., Candidate of Technical Sciences, Chief Researcher, The State Scientific Research Institute of Civil Aviation, Ministry of Transport of the Russian Federation, Mikhalkovskaya Street, 67, building 1, 125438 Moscow, Russian Federation; e-mail: [email protected]

Metelkin Evgeniy S., Chief of Laboratory, The State Scientific Research Institute of Civil Aviation, Ministry of Transport of the Russian Federation, Mikhalkovskaya Street, 67, building 1, 125438 Moscow, Russian Federation; e-mail: metelkin_es @ncplg.ru

2016 НАУЧНЫЙ ВЕСТНИК ГосНИИ ГА 14 УДК 330.131.7:001.895

ЭКОНОМИЧЕСКАЯ БЕЗОПАСНОСТЬ ИННОВАЦИОННОЙ

ДЕЯТЕЛЬНОСТИ ОРГАНИЗАЦИЙ АВИАСТРОЕНИЯ

С.С. ДЕМИН1, Н.С. ЕФИМОВА2, Д.В. БОНДАРЕВ2, С.Н. НОВИКОВ2

1Государственный научно-исследовательский институт гражданской авиации, г. Москва, Российская Федерация

2Московский авиационный институт (национальный исследовательский университет), г. Москва, Российская Федерация

Аннотация. В статье рассмотрены основные направления экономической безопасности

инновационной деятельности организаций авиастроения. Предположен методический подход при определении уровня экономической безопасности по обеспечению процессов НИОКР в авиационной промышленности. Проведен анализ формирования научно-технического потенциала организаций авиастроения. Обозначены основные задачи и проблемы инновационного развития научных и исследовательских, опытно-конструкторских разработок в области создания авиационной техники и технологий в рамках государственной программы Российской Федерации «Развитие авиационной промышленности на 2013-2025 годы». Предложены методы оценки состояния инновационного развития научно-производственного задела организаций авиастроения в рамках обеспечения экономической безопасности деятельности этих организаций.

Ключевые слова: экономическая безопасность, научно-технический потенциал, инновационная

деятельность, авиастроение, авиационная техника.

ECONOMIC SECURITY INNOVATION ACTIVITY ORGANIZATIONS AIRCRAFT INDUSTRY

S.S. DEMIN1, N.S. EFIMOVA2, D.V. BONDAREV2, S.N. NOVIKOV2

1The State Scientific Research Institute of Civil Aviation, Moscow, Russian Federation

2Moscow Aviation Institute (National Research University) Moscow, Russian Federation

Abstract. In the article the basic directions of economic security innovation aircraft manufacturing

organizations. Suppose a methodical approach in determining the level of economic security to provide R & D processes in the aviation industry. The analysis of the formation of scientific and technical potential aviation industry organizations. We outlined the main challenges and problems of innovative development of scientific and research, experimental development in the field of aeronautical engineering and technology, as part of the Russian Federation, the state program "Development of the aviation industry in the 2013-2025 years." The methods of assessing the state of development of innovative research and production backlog of aircraft construction organizations in the economic security of these organizations.

Keywords: economic security, scientific and technological potential, innovative activity, aircraft,

aviation equipment.

Экономическая безопасность инновационной деятельности организаций авиастроения 31

Основные направления экономической безопасности инновационной деятельности организаций авиастроения предполагают определение и решение комплекса задач по обеспечению процессов НИОКР в авиационной промышленности. Определение уровня экономической безопасности научно-технического потенциала и НИОКР организаций авиастроения может быть обеспечено только при своевременном учете и анализе возможных опасностей и угроз устойчивого инновационного развития предприятий-разработчиков авиационной техники.

Обеспечение экономической безопасности организации авиастроения – это непрерыв-ный процесс мониторинга и определения возможных угроз устойчивого научно-технического, финансово-экономического, инновационного, технологического и кадрового развития организаций при создании авиационной техники.

В настоящее время наблюдаемые проблемы в авиастроении, безусловно, являются объективным следствием сложной экономической ситуации прошлых лет. Однако гораздо больший ущерб конкурентоспособности авиационной отрасли нанесло и продолжает наносить недостаточное внимание к экономической безопасности инновационной деятельности организаций авиастроения. Потери высококвалифицированных научных сотрудников, недостаточное внимание к экспериментальной и испытательной летной базе и единое отставание в основных приоритетных направлениях и программах развития авиационной отрасли приводят к существенному повышению угроз экономической безопасности авиастроительных предприятий в целом. Во многом к такому положению дел привело отсутствие единой системы экономической безопасности инновационной деятельности организаций авиастроения, которая обеспечивала бы целенаправленное управление НИОКР и развитие инновационного потенциала авиастроительных предприятий.

Выделяемое в рамках Государственной программы финансирование предполагается направить как на цели, связанные с организацией эффективно функционирующего производства конкурентноспособной продукции (софинансирование НИОКР, модернизация производственных мощностей и процессов), так и на поддержку всего жизненного цикла выпускаемой продукции: стимулирование продаж и мероприятия, направленные на продвижение продукции отечественного авиастроения на внутреннем и внешнем рынках. Сегодня в США объем государственного финансирования НИОКР составляет примерно 53% общего объема инвестиций в разработку (16,3 млрд. долларов), а в странах ЕС – 42% (6,7 млрд. долларов).

В табл.1 представлен состав государственного финансирования основных направлений развития авиационной промышленности в разрезе соответствующих подпрограмм.

Таблица 1

Предполагаемая структура финансирования государственной программы в разрезе подпрограмм (млрд. руб.) [1]

2015 2016 Подпрограмма 1. Самолетостроение 8,0 15,9 Подпрограмма 2. Вертолетостроение 3,4 5,2 Подпрограмма 3. Авиационное двигателестроение 1,5 5,3 Подпрограмма 4. Авиационное агрегатостроение 1,2 2,7 Подпрограмма 5. Авиационное приборостроение 1,8 3,1 Подпрограмма 6. Малая авиация 0,4 0,6 Подпрограмма 7. Авиационная наука и технологии 18,1 12,9

32 С.С. Дёмин, Н.С. Ефимова, Д.В. Бондарев, С.Н. Новиков

Стратегическими приоритетами государственной программы являются: НИОКР по доработке SSJ-100, НИОКР по созданию МС-21, НИОКР по расширению семейства региональных самолетов, НИОКР по созданию вертолетов Ми-38 и Ка-62, НИОКР по разработке и созданию перспективного скоростного вертолета, НИОКР по разработке и созданию перспективных вертолетов взлетным весом 2,5 и 4,5 тонны, выполнение НИОКР в рамках проекта по разработке двигателя ПД-14 и его сертификации НИОКР по разработке и созданию семейства двигателей для среднего и скоростного вертолетов, выполнение НИОКР по формированию компетенций, необходимых для выполнения функций интегратора первого уровня, выполнение НИОКР по созданию комплексов бортовой аппаратуры на основе интегрированной модульной авионики для перспективных самолетов, выполнение НИОКР по созданию комплексов бортовой аппаратуры на основе интегрированной модульной авионики, в т.ч. для формирования компетенций интегратора 1-2-го уровней на мировой рынок, субсидирование НИОКР по разработке новых технологически и экономически конкурентоспособных воздушных судов для местных воздушных линий и авиации общего назначения, предназначенных для эксплуатации в различных климатических и инфраструктурных условиях на территории Российской Федерации, субсидирование НИОКР по разработке новых технологически и экономически конкурентоспособных воздушных судов для местных воздушных линий и авиации общего назначения, предназначенных для эксплуатации в различных климатических и инфраструктурных условиях на территории Российской Федерации, выполнение НИР согласно Национальному плану развития науки и технологий в авиастроении и Комплексному плану НИР, бюджетное финансирование НИР для обеспечения участия российских научных организаций в реализации международных исследовательских проектов [3]. На рис. 1 показаны ключевые мероприятия подпрограмм в части НИОКР, которые сегодня проводятся в рамках действующих федеральных целевых программ.

Рис. 1. Ключевые мероприятия подпрограмм в части НИОКР в рамках действующих федеральных целевых программ


Анализ формирования научно-технического потенциала организаций авиастроения позволит обозначить основные задачи и проблемы инновационного развития научных и исследовательских, опытно-конструкторских разработок в области создания авиационной техники и технологий в рамках государственной программы Российской Федерации «Развитие авиационной промышленности на 2013-2025 годы». К ключевым проблемам можно отнести: недостаточный уровень выделяемых средств на НИОКР и эффективность их использования; уровень финансирования и результативности НИОКР; уровень технологического потенциала; научно-технический уровень; субсидирование НИОКР и т.д.

В целях обеспечения экономической безопасности инновационной деятельности организации необходимо проанализировать основные показатели в рамках развития НИОКР, а именно: материально-технические, кадровые; научно-теоретические, задел теоретических фундаментальных, поисковых исследований; информационные, наукоемкость, финансово-экономические, издержки на проведение исследования и т.д.

В качестве основных направлений экономической безопасности отрасли авиастроения предлагается использовать следующие функциональные составляющие: финансово-эконо-мическую, кадровую и интеллектуальную, информационную, технико-технологическую, инновационную безопасность. Оценку уровня экономической безопасности деятельности организаций авиастроения предлагается осуществлять посредством сопоставления пороговых значений показателей с фактическими (табл. 2). В качестве таких показателей предлагается использовать несколько укрупненных индикаторов, которые отражают уровень устойчивого развития отрасли авиастроения и характеризующее в целом состояние авиационной промышленности.

Таблица 2 Предлагаемый методический подход при определении уровня экономической безопасности

авиационной промышленности

Наименование показателей (индикаторов) Пороговое значение

показателя

Фактическая величина показателя

за 2015 г. за 2016 г.

Объём добавленной стоимости отрасли авиастроения, тыс. руб.

не менее 190,0

Количество поставленных самолетов военного и гражданского назначения, единиц

не менее 70

Количество поставленных вертолётов военного и гражданского назначения, единиц

не менее 150

Выручка (нетто) от продажи товаров, продукции, работ, услуг промышленных организаций отрасли авиастроения (авиационная выручка), млрд. руб.


Производительность труда в промышленных организациях авиастроения, тыс. руб.


Численность работников в промышленных организациях авиастроения, человек

не менее 200

Рентабельность активов промышленных организаций авиастроения, %

не менее 3,0

Средний возраст работников в промышленных организациях авиастроения, лет

не более 60


Величина отклонений от предельных значений показывает уровень опасности устойчивого развития отрасли авиастроения. В этих целях целесообразно ввести оценки ситуаций по каждому индикатору: нормальная; предкризисная; кризисная, каждая из которых будет иметь бальную оценку по индикаторам. Возможные направления расстановки оценок по индикаторам приведены в табл. 3.

Таблица 3

Возможные направления расстановки оценок по индикаторам при определении экономической безопасности организации

Характер ситуации (зона) Обозначение Бальная оценка по bi индикатору

1. Нормальная Н 0 2. Предкризисная (начальная) Пн 1 3. Предкризисная (развивающаяся) Пр 2 4. Предкризисная (критическая) Пк 4 5. Кризисная (нестабильная) Кн 8 6. Кризисная (угрожающая) Ку 16 7. Кризисная (чрезвычайная) Кч 32

Индикаторы, выраженные в различных единицах измерения, необходимо привести к

индексной форме расчета их значений, относимых к пороговому кризисному уровню. Индексное или нормализованное значение индикатора H

jiX определяется по формуле

1

H iji

K i

XXX

= , (1)

где H

jiX – нормализованное значение индикатора;

1K iX – пороговое кризисное значение индикативного показателя i, соответствующее граничному состоянию перехода ситуации по этому показателю из предкризисного состояния в кризисное, которое в условиях нормализованного значения равно единице. Для других граничных состояний, разделяющих зоны нормального и предкризисного состояний и различных уровней развития предкризиса и кризиса устанавливаются свои пороговые значения индикативных показателей. Для предкризисной зоны они меньше единицы, а для кризисной – больше единицы; j – значение j субъекта; i – значение i индикатора. Если состояние определенной составляющей экономической безопасности k определяется одним индикативным показателем, то и зона кризисности по этой составляющей экономической безопасности будет такой же, как по рассматриваемому индикатору. В случаях, когда состояние составляющей экономической безопасности характеризуется несколькими индикативными показателями, определяется среднеарифметическая нормализованная оценка по всем индикаторам по формуле

1

NRjii

jkK

XC

N== ∑ , (2)

где jkC

– среднеарифметическая нормализованная оценка по всем индикаторам;


jiX – нормализированное значение индикатора в пределах от 1 до N

k;

NK – количество индикаторов составляющей экономической безопасности k.

В целях сопоставления нормализованной оценки степени кризисности ситуации по составляющей экономической безопасности с нормализованными пороговыми значениями оценок степени кризисности по формуле 3. рассчитываются среднеарифметические величины пороговых нормализованных значений индикаторов.

1

NRmii

mkK

XC

N== ∑ , (3)

где mkC – среднеарифметическая величина пороговых нормализованных значений индикаторов;

m – могут принимать значения: Пн – предкризисная начальная ситуация; Пр – предкризисная развивающаяся ситуация; Пк – предкризисная критическая ситуация; Кн – кризисная нестабильная ситуация; Ку – кризисная угрожающая ситуация, Кч – кризисная чрезвычайная ситуация.

Кроме того, для нормализованной оценки ситуации можно использовать систему балльных оценок по каждой составляющей экономической безопасности, определяемых таким же методом, как и по индикатору. Чтобы установить характер ситуации по каждой составляющей экономической безопасности, вначале следует по формуле 4 определить среднеарифметическую балльную оценку степени кризисности каждой составляющей экономической безопасности и сопоставить ее с диапазонами (интервалами) значений балльных оценок степени кризисности, которые соответствуют той или иной ситуации по составляющей экономической безопасности.

1

Nii

cp

bb

N== ∑ , (4)

где bcp

– среднеарифметическая балльная оценка степени кризисности составляющей экономической безопасности;

bi – бальная оценка кризисности ситуации по i–ому индикатору данной составляющей экономической безопасности;

N – число индикаторов данной составляющей экономической безопасности. Определив принадлежность средней балльной оценки степени кризисности тому или

иному диапазону бальных оценок, можно сделать вывод о принадлежности ситуации по каждой составляющей экономической безопасности.

Индикативными показателями оценки остроты кризисности ситуации инновационной составляющей в анализируемом периоде могут выступать:

– доля расходов на НИОКР в объеме финансирования отрасли авиастроения; – уровень инновационной активности организаций авиастроения. Доля расходов на НИОКР в анализируемом периоде определяется по формуле

,%ниокр ниокр фD kα= × (5)

где ниокрα – доля расходов на НИОКР в объеме в объеме производства авиационной техники в анализируемом периоде, %;


kф – коэффициент, учитывающий изменение доли финансирования НИКОР в анализируемом периоде.

Доля расходов на НИОКР в объеме произведенной авиационной техники в отрасли авиастроения в анализируемом периоде ( ниокрα ) можно определить по формуле

100%ниокрниокр

ап

PP

α = × , (6)

где Pниокр – затраты на НИОКР в анализируемом периоде в действовавших ценах, млрд. руб.;

Pап – общий объем произведенной продукции в отрасли авиастроения в анализируемом периоде, в млрд. руб.

Коэффициент kф, учитывает изменение долей. Изменение доли финансирования НИКОР в базовом и анализируемом периодах и определяется по формуле

обрбб

фо р

ИИ

k = , (7)

где обрИ – доля бюджетных ассигнований на НИОКР в общем объеме ассигнований в авиастроении в анализируемом периоде, %;

бобрИ – доля бюджетных ассигнований на НИОКР в общем объеме государственного

финансирования в базовом периоде, %. Уровень инновационной активности рассчитывается по формуле

100%ИНnm

K = × , (8)

где n – количество инновационно-активных предприятий авиастроения;

m – общее количество предприятий авиастроения. Предлагаемая классификация системы показателей оценки НИОКР организаций

авиастроения в рамках экономической безопасности показана в табл. 4.

Таблица 4

Классификация системы показателей оценки НИОКР организаций авиастроения в рамках экономической безопасности

Составляющая экономической

безопасности Показатели и индикаторы

1. Финансово-экономическая безопасность

– объём внутренних затрат на исследования и разработки; – доля расходов на НИОКР в объеме финансирования отрасли авиастроения

2. Инновационная безопасность

– доля результатов НИОКР и нематериальных активов во внеоборотных активах; – доля расходов на НИОКР в объеме финансирования отрасли авиастроения; – доля экспорта в продаже инновационных продуктов; – уровень инновационной активности организаций авиастроения


Продолжение табл. 4

Составляющая экономической

безопасности Показатели и индикаторы

3. Технико-технологическая безопасность

– количество созданных демонстраторов технологий и прототипов

4. Информационная безопасность

– удельный вес затрат на обеспечение защиты информационных систем

5. Кадровая безопасность

– численность исследователей, отнесенная к численности исследователей в научных организациях; – объём внутренних затрат на исследования и разработки на одного исследователя в научной организации; – численность штатных работников организации, прошедших повышение квалификации по экономической и информационной безопасности на 100 человек среднесписочной численности.

Выводы Эффективность внедрения механизмов оценки уровня экономической безопасности

инновационной деятельности организаций авиастроения может быть обеспечена включением комплекса методических подходов, в том числе в части формирования методов оценки инновационного потенциала профильной деятельности организаций авиастроения, а также анализа состояния инновационного развития научно-производственного задела организаций авиастроения в рамках обеспечения экономической безопасности деятельности этих организаций. При этом представляется целесообразным выявление и классификация финансово-экономических и технологических угроз, препятствующих инновационному развитию организаций авиастроения. Кроме того, может быть сделан вывод о необходимости формирования, создания и мониторинга системы показателей уровня экономической безопасности деятельности организаций авиастроения с использованием сопоставления пороговых или нормативных значений показателей с фактическими.

Реализация принципов оценки уровня экономической безопасности инновационной деятельности организаций авиастроения возможна только в случае выявления и нейтрализации финансово-экономических и технологических угроз на всех стадиях жизненного цикла авиационной техники. Внедрение вышеуказанных мероприятий на предприятиях авиастроения позволит обеспечить необходимый уровень конкурентоспособности авиационной техники, а также сформировать достаточный для этого уровень научно-технического задела для создания перспективных летательных аппаратов, их двигателей, составных частей, компонентов и комплектующих изделий не только в авиационной промышленности, но и в других смежных с ней высокотехнологических отраслях промышленности.


1. Развитие авиационной промышленности на 2013–2025 годы: Государственная программа Российской Федерации. [Электронный ресурс]. URL: http://minpromtorg.gov.ru (дата обра- щения 01.03.16).

2. Мантуров Д.В., Ефимова Н.С. Внедрение систем информационной поддержки наукоемкой продукции при организации производства в авиастроении // Вооружение и экономика. 2012. 3 (19). С. 50-55.


3. Калачанов В.Д., Ефимова Н.С., Калачанов В.В., Новиков С.Н. Экономическая безопасность деятельности организации. М: ФГБНУ «Аналитический центр», 2015. С.257

4. Ефимова Н.С. Формирование методов информационной поддержки процессов разработки наукоемкой продукции в условиях информационной безопасности предприятия // Вестник московского авиационного института. 2015. Т.22. 2. С. 214-220.

5. Ефимова Н.С., Калачанов В.Д., Рычагов М.С., Добров В.П. Организация производства авиационной техники на основе внедрения корпоративных информационных систем // Организатор производства. 2015. 2 (65). С. 47-58.

6. Батьковский А.М., Калачанов В.Д. Моделирование инновационного развития экономических систем // Вопросы радиоэлектроники, серия ОТ. 2015. 1. С. 324-330

7. Калачанов В.Д., Ефимова Н.С., Сорокин А.Е. Обоснование направлений информационной поддержки производства наукоемкой продукции (на примере авиационной промышленности) // Организатор производства. 2014. 1 (60). С. 23-29.

8. Батьковский А.М., Ефимова Н.С., Калачанов В.Д., Батьковский М.А. Оптимизация финансового обеспечения процесса подготовки специалистов для оборонно-промышленного комплекса // Национальные интересы: приоритеты и безопасность. 2014. 8 (245). С. 2-12

9. Калачанов В.Д., Формирование финансового обеспечения научных исследований и опытно-конструкторских разработок в ракетно-космической промышленности // Организатор производства. 2013. 1 (56). С. 50-55.

10. Калачанов В.Д., Мантуров Д.В. Экономическое обоснование основных направлений организации производства наукоемкой продукции в промышленности России (на примере авиационной промышленности) // Организатор производства. 2012. 4 (55). С. 62-67.

REFERENCES

1. A state program of the Russian Federation «Development of the aviation industry for 2013-2025» [An electronic resource] – the access Mode: http://minpromtorg.gov.ru (accessed 01.03.16)

2. Manturov D.V., Yefimova N. S. Introduction of systems of information support of the knowledge-intensive production for the organization of production in aircraft industry. Vooruzhenie i ekonomika – Armament and Economy, 2012, no. 3 (19), pp. 50-55. (In Russian)

3. Kalachanov V.D., Yefimova N. S., Kalachanov V. V., Novikov S. N. Ekonomicheskaya bezopasnost' deyatel'nosti organizatsii [Economic security of activity of the organization]. Мoscow, FGBNU «Analytical center» Publ., 2015. 257 p. (In Russian)

4. Yefimova N. S. Formation of methods of information support of processes of development of the knowledge-intensive production in the conditions of information security of the enterprise. Vserossiiskii nauchnyi zhurnal «Vestnik moskovskogo aviatsionnogo instituta» - The All-Russian scientific magazine «Bulletin of the Moscow Aviation Institute», 2015, vol.22, no. 2, pp. 214-220. (In Russian)

5. Yefimova N. S., Kalachanov V.D., M.C. Levers, Dobrov V.P. The organization of aircraft production through the introduction of corporate information systems. Vserossiiskii nauchnyi zhurnal «Vestnik moskovskogo aviatsionnogo instituta» – The All-Russian scientific magazine «Bulletin of the Moscow Aviation Institute», 2015, no.2(65), pp.47-58. (In Russian)

6. Batkovsky A.M., Kalachanov V.D. Modeling of innovative development of economic systems. Voprosy radioelektroniki seriya OT – Questions of radio electronics, the OT series, 2015, no. 1, pp. 324-330. (In Russian)

7. Kalachanov V.D., Yefimova N. S., Sorokin A.E. Justification of the directions of information support of production of the knowledge-intensive production (on the example of the aviation industry). Organizator proizvodstva - Production organizer, 2014, No. 1(60), pp. 23-29. (In Russian)

8. Batkovsky A.M., Yefimova N. S., Kalachanov V.D., Batkovsky M. A. Optimization of financial security of process of training of specialists for defense industry complex. Natsional'nye interesy: prioritety i bezopasnost' - National interests: priorities and safety, 2014, no. 8(245), pp. 2-12. (In Russian)

9. Kalachanov V.D., Formation of financial security of scientific researches and developmental developments in the space-rocket industry. Organizator proizvodstva – Production organizer, 2013, no. 1(56), pp.50-55. (In Russian)


10. Kalachanov V.D., Manturov D. V. An economic justification of the main directions of the organization of production of the knowledge-intensive production in the industry of Russia (on the example of the aviation industry). Organizator proizvodstva – Production organizer, 2012, no. 4(55), pp.62-67. (In Russian)


Демин Сергей Сергеевич, доктор экономических наук, доцент, заместитель

генерального директора, ФГУП Государственный научно-исследовательский институт гражданской авиации, Министерство транспорта Российской Федерации, ул. Михалковская, д. 67, корпус 1, Москва, Российская Федерация, 125438; e-mail: [email protected]

Ефимова Наталья Сергеевна, кандидат экономических наук, доцент, ФГБОУ ВО «Московский авиационный институт (национальный исследовательский университет)», Министерство образования и науки Российской Федерации, Волоколамское шоссе, д. 4, Москва, Российская Федерация, 125993; e-mail:[email protected]

Бондарев Даниил Викторович, аспирант, ФГБОУ ВО «Московский авиационный институт (национальный исследовательский университет)», Министерство образования и науки Российской Федерации, Волоколамское шоссе, д. 4, Москва, Российская Федерация, 125993; e-mail: [email protected]

Новиков Сергей Николаевич, аспирант, ФГБОУ ВО «Московский авиационный институт (национальный исследовательский университет)», Министерство образования и науки Российской Федерации, Волоколамское шоссе, д. 4, Москва, Российская Федерация, 125993; e-mail: [email protected]

ABOUT AUTHORS

Demin Sergey S., Doctor of Economic Sciences, Associate Professor, Deputy General

Director, The State Scientific Research Institute of Civil Aviation, Ministry of Transport of the Russian Federation, Mikhalkovskaya Street, 67, building 1, 125438 Moscow, Russian Federation; e-mail: [email protected]

Efimova Natalya S., Candidate of Economic Sciences, Associate Professor, Тhe Moscow Aviation Institute (National Research University), Ministry of Education and Science of the Russian Federation, Volokolamskoye Highway, 4, 125993 Moscow, Russian Federation; e-mail: [email protected]

Bondarev Daniil V., graduate student, Тhe Moscow Aviation Institute (National Research University), Ministry of Education and Science of the Russian Federation, Volokolamskoye Highway, 4, 125993 Moscow, Russian Federation; e-mail: [email protected]

Novikov Sergey N., graduate student, Тhe Moscow Aviation Institute (National Research University), Ministry of Education and Science of the Russian Federation, Volokolamskoye Highway, 4, 125993 Moscow, Russian Federation; e-mail: [email protected]

2016 НАУЧНЫЙ ВЕСТНИК ГосНИИ ГА 14

УДК 006.91:629.73

ОБ ОПЫТЕ ПРОВЕДЕНИЯ МЕТРОЛОГИЧЕСКОЙ ЭКСПЕРТИЗЫ

ТЕХНИЧЕСКОЙ ДОКУМЕНТАЦИИ НА АВИАЦИОННУЮ ТЕХНИКУ: КРИТЕРИИ, МЕТОДОЛОГИЯ, РЕЗУЛЬТАТЫ

А.А. БОГОЯВЛЕНСКИЙ, А.Е. БОКОВ

Государственный научно-исследовательский институт гражданской авиации, г. Москва, Российская Федерация

Аннотация. Статья является первой научной публикацией на ВТ по вопросу проведения метрологической экспертизы технической документации АТ. Разработан и используется в практике проведения метрологической экспертизы набор критериев выбора средств измерений, который удовлетворяет таким требованиям как достаточность, эффективность, делимость, удобство и компактность. Набор критериев применим и к выбору иных элементов системы обеспечения единства измерений, имеющих метрологические характеристики, таких как методики измерений, испытательное или технологическое оборудование, программное обеспечение специальных средств измерений и информационно-измерительных систем, стандартные образцы и другие. На примере ретроспективы результатов метрологической экспертизы эксплуатационной и ремонтной документации некоторых типов ВС показаны наиболее распространенные несоответствия; на основе системного подхода проведен их анализ и классификация. Причиной наличия несоответствий является отсутствие должной квалификации разработчиков технической документации на АТ, для чего имеется необходимость в проведении первичной и периодических стажировок персонала по вопросам метрологической экспертизы. Для установления единых требований к квалификации персонала, проводящего метрологическую экспертизу, имеется необходимость в разработке и внедрении соответствующего профессионального стандарта, учитывающего специфику авиационной деятельности на ВТ. Реализация мероприятий по устранению несоответствий, выявленных при метрологической экспертизе, и повышение квалификации персонала позволяют снизить метрологические риски негативных ситуаций при осуществлении авиационной деятельности на ВТ.

Ключевые слова: авиационная техника, воздушный транспорт, воздушное судно, метрологический риск, метрологическая экспертиза.

ABOUT ТНЕ ЕХРЕRIENCE ОF СОNDUСТING MEТRОLОGIСАL ЕХАМINАТION ОF ТЕСНNIСАL DОСUМЕNТАТION FOR АIRСRАFT:

СRIТЕRIA, МЕТНОDOLОGY АND RESULTS

A.A. BOGOYAVLENSKIY, A.E. BOKOV

The State Scientific Research Institute of Civil Aviation, Moscow, Russian Federation

Abstract. Article is the first scientific publication on air transport on the question of metrological expertise of technical documents on aviation equipment. Developed and used in the practice of carrying out of metrological examination of a set of criteria selection measuring instruments that meets such requirements as adequacy, efficiency, divisibility, convenience, and compactness. A set of criteria applicable to the selection and of other elements of the system for ensuring the uniformity of measurements with metrological characteristics such as measurement techniques, testing or technological hardware, software special

Об опыте проведения метрологической экспертизы технической документации на авиационную технику: критерии, методология, результаты 41

measuring instruments and information-measuring systems, standard samples and other. On example the retrospective results of metrological examination of operating and maintenance documentation for some aircraft types shows the most common shown on the basis of the system approach their analysis and classification. Cause of inconsistencies is the lack of suitably qualified drafter technical documentation on aviation equipment what is a need to conduct initial and periodic trainings of the personnel in the metrological examination. To establish uniform requirements for qualification of personnel exercising metrological examination, there is a need for the development and implementation of appropriate professional standards, taking into account the specifics of aviation activity at air transport. Implementation of measures on elimination of discrepancies identified during metrological expertise, and qualifications of personnel allows reduce the metrological risks of negative situations when conducting aeronautical activities on air transport.

Keywords: aviation equipment, air transport, aircraft, metrological risks, metrological examination.

Одним из направлений деятельности ФГУП ГосНИИ ГА – головной организации

метрологической службы гражданской авиации (ГА), является проведение метрологической экспертизы эксплуатационной и ремонтной документации на авиационную технику (АТ) и оборудование [1-3], применяемые в авиационной деятельности на воздушном транс- порте (ВТ).

В качестве основополагающей нормативной базы при проведении метрологической экспертизы технической документации на АТ на ВТ служат стандарт отрасли ОСТ 54-3-156.66 [4] и рекомендация по межгосударственной стандартизации РМГ 63 [5].

Метрологической экспертизе подвергается техническая документация, содержащая нормированные параметры, метрологические характеристики, методы измерений и контроля. В процессе метрологической экспертизы проводится также оценка соответствия требованиям ГОСТ 8.417 [6] в части применяемых единиц физических величин и РМГ 29 [7] – используемых терминов по метрологии.

Термины и определения Метрологическая экспертиза – анализ и оценка правильности установления и

соблюдения метрологических требований применительно к объекту, подвергаемому экспертизе (102-ФЗ [8]);

метрологическая экспертиза конструкторской и технологической документации - анализ и оценка технических решений по установлению норм точности и обеспечению мето-дами, средствами, условиями и процедурами выполнения измерений при разработке, произ-водстве, испытаниях, эксплуатации, ремонте и утилизации изделий АТ (ОСТ 1 00221 [9]);

допуск параметра – разность между верхним и нижним предельно допустимыми значе-ниями параметра (ГОСТ 19919 [10]);

достоверность контроля – показатель степени объективного отображения результатами контроля действительного технического состояния изделия (ГОСТ 19919 [10]);

вероятность "ложного отказа" – условная вероятность получения решения "не годен" при измерении параметра, значения которого в действительности соответствуют требова-ниям технической документации (ГОСТ 19919 [10]);

вероятность "необнаруженного отказа" – условная вероятность получения решения "годен" при контроле параметра, значения которого в действительности не соответствуют требованиям технической документации (ГОСТ 19919 [10]);

https://ru.wikipedia.org/wiki/%D0%A0%D0%B0%D0%B7%D0%BD%D0%BE%D1%81%D1%82%D1%8C

42 А.А. Богоявленский, А.Е. Боков

риск метрологический – мера опасности и последствий наступления неблагоприятных событий, обусловленных применением недостоверных методов, средств и способов достижения требуемой точности измерений (ГОСТ Р 55588 [11]; ГОСТ Р 56116 [12]).

Примечание. Термин "риск метрологический" впервые введен специалистами метрологической службы ФГУП ГосНИИ ГА [13-15] и стандартизован в национальных стандартах ГОСТ Р 55588 [11] и ГОСТ Р 56116 [12], разработанных в рамках деятельности Технического комитета по стандартизации "Воздушный транспорт" (ТК-034).

Критерии и методология выбора средств измерений Важным фактором обеспечения достоверности измерительной информации является

правильность выбора средств измерений (СИ) для конкретных задач. В деятельности по обеспечению единства измерений на ВТ выбор критериев часто осуществляется на основе многолетнего практического опыта. Существует ряд особенностей и рекомендаций, которым должен удовлетворять набор критериев, среди которых достаточность, эффективность, делимость, удобство применения и компактность. С учетом перечисленных особенностей и практического опыта ФГУП ГосНИИ ГА по метрологической экспертизе технической документации сформирован [3] следующий набор основных критериев выбора СИ:

1. Диапазон измерений СИ должен перекрывать или соответствовать диапазону значений измеряемой величины.

Так при измерении диаметра отверстия 18-0,003 мм должен быть назначен нутрометр индикаторный НИ10-18, а не НИ18-50 по ГОСТ 868 [16].

2. Погрешность СИ, указанная в паспорте на него, должна соответствовать допускаемому значению погрешности, заданному в эксплуатационной или ремонтной документации. При этом следует обращать внимание на соответствие нормирования паспортного и допускаемого значений погрешности: является ли она абсолютной, относительной или приведенной; с какой доверительной вероятностью она нормирована.

Так, если в Руководстве по эксплуатации (РЭ) ВС предлагается измерять давление в шасси 6 кгс/см² с погрешностью ±4 % (т.е. ±0,24 кгс/см²), то назначая манометр с диапазоном до 100 кгс/см² класса 1 (приведенная погрешность ±1 % от верхнего диапазона измерений) не будет обеспечено требование РЭ, поскольку абсолютная погрешность манометра составляет ±1 кгс/см².

В данном случае следует использовать манометр с диапазоном 10 кгс/см² класса не ниже 1,6.

3. Реальные условия применения СИ должны соответствовать указанным в паспортных данных.

К реальным условиям применения относятся температура окружающего воздуха, влажность, атмосферное давление, наличие вибраций, радиопомех, отклонение значений напряжения питания и др. В случае их несоответствия, наряду с основной погрешностью СИ должна учитываться дополнительная погрешность, вызванная воздействием влияющих факторов.

4. Необходимо учитывать конструктивные особенности и габариты СИ при измерении конкретного параметра или характеристики объекта.

Так, при измерении диаметра 70-0,02 внутренней канавки шириной 4-0,013, выточенной в отверстии Ø60-0,02, нутрометр индикаторный НИ50-100 ГОСТ 868 [16] использован быть не может, т.к. диаметр его измерительного наконечника равен 5 мм.

Габариты штангенциркуля ШЦ-1-125-0,1 ГОСТ 166 [17] не позволяют использовать его для измерения ширины внутренней канавки В=0,5-0,05, выточенной в отверстии Ø40-0,5.


5. Должен быть обеспечен запас по точности при измерении параметра с заданными допускаемыми отклонениями. Для этого по формуле 1 рассчитывают фактическое значение коэффициента точности Кт

Кт = δн / ΔΣ , (1)

где δн – допускаемое отклонение на измеряемый параметр;

ΔΣ – суммарная погрешность результата измерения. Допускаемые значения коэффициента точности приведены в государственных

поверочных схемах (ГПС) по каждому виду измерений, прослеживаемых от государственного первичного эталона до каждого конкретного рабочего СИ. С учетом того, что в РФ имеется более ста государственных первичных эталонов, то и количество ГПС равно их числу.

Разработанный набор основных критериев применим и к выбору иных элементов системы обеспечения единства измерений, имеющих метрологические характеристики, таких как методики измерений, испытательное или технологическое оборудование, программное обеспечение специальных средств измерений и информационно-измерительных систем, стандартные образцы и другие.

Более подробно вопросы, связанные с достоверностью и обеспечением единства измерений параметров, освещены в следующем подразделе.

Вероятностный подход к оценке метрологических рисков (ошибки I и II рода) при контроле параметров процессов авиационной деятельности Достоверность контроля может быть рассчитана по формуле

D = 1 – (РI + РII), (2)

где РI – вероятность "ложного отказа" (ошибки I рода); РII – вероятность "необнаруженного отказа" (ошибки II рода).

Пусть с помощью некоторого СИ контролируется величина параметра X. Предположим,

что систематические погрешности измерения известны и исключены, т.е. будем учитывать только случайные погрешности измерений [3; 15]. Введем следующие обозначения:

х – действительное значение измеряемого параметра Х для множества однотипных изделий (случайная величина);

f(х) – плотность распределения значений Х измеряемого параметра Х; у – результат измерения; τ = у – х – погрешность измерения. Предположим, что результат измерения у не зависит от значения х параметра X, т.е.

случайные величины х и у независимы. Пусть в результате измерения величины х параметра Х по СИ считано показание у.

При этом возможны следующие события: Нх – значение х параметра X находится в границах (а, в) поля допуска; Нх – значение х параметра X – вне границ поля допуска; Ну – результат измерения у – внутри границ поля допуска; Ну – результат измерения у – снаружи границ поля допуска.


Полная группа попарно совместных событий при измерении значений параметра и наличии случайных погрешностей (как пример возникновения ошибок I и II рода) показана на рис. 1.

События, связанные со значением х параметра X и результатом измерения у, попарно совместные. Поэтому возможны следующие сложные события:

Нху – значение и результат измерения находятся в поле допуска (рис. 1а). В этом случае делается верное заключение о том, что значение величины параметра находится в границах поля допуска;

Нxy – величины х и у находятся вне границ поля допуска, т.е. делается верное заключение о результате измерения параметра (рис. 1б);

Нхy – действительное значение величины х параметра Х находится в границах поля допуска, а результат измерения у – вне границ поля допуска. Это событие обычно называют ложным отказом (рис. 1в);

Нxy – действительное значение х находится вне границ поля допуска, а результат измерения у – в границах поля допуска. Это событие называют необнаруженным отказом (рис. 1г).

Рис. 1. Пример возникновения ошибок I и II рода при измерениях

Очевидно, что качество или инструментальная достоверность контроля параметра X можно оценить вероятностной мерой появления рассмотренных сложных событий. Эти события несовместные и они составляют группу событий, поэтому сумма вероятностей их появления равна единице:

Р(Нху) + Р (Нxy) + Р (Нхy) + Р (Нxy) = 1. (3)

Назовем сумму вероятностей событий

Рвз = Р (Нху) + Р (Нxy) (4)

вероятностью верного заключения о результате измерения, а сумму вероятностей

Рнз = Р (Нхy) + Р (Нxy) (5)


вероятностью неверного заключения. При этом имеет место очевидное равенство

Рвз + Рнз = 1 . (6)

Вероятность события Р(Нхy) является вероятностью ложного отказа и обозначается Рло, а вероятность события Р(Нxу) – вероятностью необнаруженного отказа и обозначается как Рно. В этом случае можно записать

Рнз = Рло + Рно . (7)

Вероятности Рло, Рно, Рнз, Рвз зависят от погрешностей СИ, поля допуска и распределения

значений х измеряемого параметра X. Если выразить вероятности через указанные характеристики, то можно вычислять

значения этих вероятностей и производить оценку инструментальной достоверности измерений и метрологических рисков. При заданных вероятностных мерах качества измерений можно решить обратную задачу, т.е. выбрать необходимую точность СИ при заданных допусках на измеряемый параметр X.

Примеры несоответствий в проектах технологических карт Руководства по ремонту планера самолета Ан-158 [1] Не указано СИ значений времени (12-18) с; (14-16) с; (12-14) с; (12-13) с и других при

определении вязкости приготавливаемого лакокрасочного покрытия с использованием вискозиметра.

Индикатор ИЧ-2 с геометрической формой и размерами сферической поверхности измерительного наконечника (радиус сферы R=1,6 мм ГОСТ 11007 [18]) и штангенциркуль ЩЦ-1 [17] конструктивно не позволяют контролировать глубину рисок, царапин и забоин более 0,1 мм.

Не указано СИ глубины просверленного отверстия, равной высоте закладной головки, и средство контроля шероховатости Rz3,2 поверхности отверстия.

Имеется противоречие в обозначении нормативных документов, распространяющихся на щупы и наборы щупов, применяемые для контроля зазоров.

Имеется противоречие в обозначении индикатора типа ИЧ. Отдельно взятый индикатор часового типа ИЧ по ГОСТ 577 [19] без специальной стойки

по ГОСТ 10197 [20] не позволяет измерить величину углубления или выступания потайных головок болтов, а также завышения или занижения замыкающей части головки болта-заклепки.

Не указано обозначение (шифр) технических требований на качество внешней поверхности, в которых регламентированы допустимые величины углубления или выступания потайных головок болтов.

Не указаны предельно допускаемые значения величины одностороннего прилегания. Лупа ЛП-1-7 не является СИ шероховатости поверхностей отверстий. Имеются ссылки на отмененные межгосударственные стандарты. Отсутствует ссылка на нормативный документ (государственный или отраслевой

стандарт, технические условия или иной), регламентирующий характеристики измерителя западания сердечников КЗС-2.

Не обеспечивается достоверность измерения величины крутящего момента, при этом допуск на величину 1,96 Н·м (20 кгс·см) составляет 0,5%, а для измерения величины


крутящего момента предназначен ключ тарированный 7812-0004У с инструментальной погрешностью ±5%.

Не указан тип (обозначение) образца шероховатости поверхности. Не указан диапазон и класс точности применяемого микрометра. Не указан тип, класс точности и диапазон взвешивания весов рычажных. Ультразвуковой толщиномер УТ-93П может применяться для измерения толщины

изделий из конструкционных металлических сплавов, а не толщины ЛКП, как ошибочно указано в тексте проекта Руководства по ремонту. Отсутствует единообразие в обозначении УТ-93П.

Не приведена методика измерения глубины коррозии при помощи индикаторного глубиномера или толщиномера УТ-93П.

Не приведена методика определения полноты удаления коррозии с использованием дефектоскопа ТВД-А; при этом дефектоскоп ТВД-А по функциональному назначению и техническим возможностям не является средством измерения полноты удаления коррозии.

Не назначено СИ освещенности контролируемой поверхности не менее 1000 лк. В табл. 201 отсутствует рекомендация о возможности применения другого

оборудования, имеющего аналогичные характеристики. По тексту не назначено СИ шероховатости зачищенных поверхностей Rа = (1,6-0,8) мкм. Не приведена методика задания при помощи вакуумных мешков давления в пределах

(0,1-0,8) кгс/см². Требуют уточнения пункты по контролю массы конструкции в части указания типа,

класса точности и пределов взвешивания применяемых весов. Обозначение единицы давления воздуха, подаваемого в краскораспылитель:

(2,5-3,5) атм., не отвечает требованиям ГОСТ 8.417 [6]. Имеются ссылки на отмененные документы по стандартизации.

Примеры несоответствий, выявленных в проектах технологических карт РО вертолета Ми-26Т [1] Ключ тарированный 8АТ-9102-80 с нижним пределом 2 кгс·м и верхним 20 кгс·м по

диапазону не может быть использован для задания крутящих моментов (1,8-2,2) кгс·м и (21-25) кгс·м.

Цена деления тензометра ИН-11 (2 кгс) не позволяет измерять значения натяжений тросов с допуском (±1,95; ±1,7) кгс.

Линейка металлическая по ГОСТ 427 [21] с ценой деления 1 мм не позволяет измерять линейные размеры (14,2; 15,7; 17,2; 18,8; 20,3; 21,8) мм при проверке размера "Т" и правильность стыковки пылезащитного устройства (ПЗУ) с двигателем.

Глубиномер индикаторный ГОСТ 7661 [22] с ценой деления 0,01 мм не может быть использован для измерения неплоскостности 0,003 мм.

Глубиномер индикаторный по ГОСТ 7661 [22] с диаметром измерительного наконечника 5 мм не обеспечивает измерение забоин (0,5; 1,0; 2,0) мм.

Не обеспечен метрологический запас по точности при контроле внутренних размеров 120 0,1

0,3+− и 132 0,1

0,3+− штангенциркулем.

Манометр МА-100 класса 4 из комплекта приспособления В246-9910-00 имеет погрешность 4 кгс/см², в два раза превышающую допуск на значение давления азота (72±2) кгс/см² в амортизаторе главной стойки шасси.

Нутромер НИ160-250 ГОСТ 868 [16] не обеспечивает достоверность измерения размера 175+0,04 мм.


Не регламентированы характеристики погрешности стенда М6365/65/060 для обкатки и снятия характеристик гидродемпфера втулки несущего винта, что не гарантирует достоверности результатов испытаний

Не гарантируется достоверность задания усилий (5±0,5) кгс и (10±0,5) кгс с помощью приспособлений 6350/828 и 6350/813.

Для контроля зазоров не менее 3 мм и 5 мм между деталями и узлами управления в конструкции вертолета назначен штангенциркуль, толщина губок которого не позволяет использовать его в этих целях.

Неверно назначены глубиномеры индикаторные ГИ-200, ГИ-300, т.к. согласно ГОСТ 7661 [22] их диапазон измерений составляет (0-150) мм.

Не регламентированы условия выполнения измерений. Манометры МО класса точности 0,16 являются образцовыми (эталонными) и имеют ограничения на условия применения по температуре и вибрации.

В технологической карте при проверке аппаратуры измерения вибрации ИВ-300К предлагается определять ее погрешность в неполной комплектации (без датчиков), отсутствуют рекомендации по ее проверке с датчиками или отдельно датчиков, что не обеспечивает достоверность проверки погрешности системы в целом.

Не указаны СИ контроля угла отклонения элерона 1° 30' ±15' и биения поверхности. Не указан тип щупа для контроля зазора не более 0,2 мм. Не указано средство (метод) контроля шероховатости поверхности. Неоднозначно нормированы допускаемые величины давления в гидроаккумуляторе при

одном и том же значении температуры, например, при t = ±15 °С допускается давление 102+5 и 110+5 кгс/см².

Примеры несоответствий, выявленных в проектах технологических карт РО самолета Ту-204 и его модификаций [1] СИ, рекомендованные в эксплуатационной документации, имеют погрешность,

превышающую или соизмеримую с допуском на контролируемый параметр, в связи с чем не обеспечивается достоверность контроля.

Без достаточного запаса по точности контролируются такие параметры как давление зарядки в шинах колес, зарядка аккумулятора, усилия натяжения тросов, давление в гидросистеме, уровень жидкости в гидробаках и другие.

Цены деления (дискретность отсчета) назначенных СИ не позволяют определять нормированные величины параметров: углов поворота переднего колеса в режимах "взлет-посадка" и "стабилизация"; давления, соответствующего изменению скорости 2 км/ч за 1 мин и другие.

Не назначены СИ и контроля таких параметров как глубина коррозии до 0,15 мм, глубина царапин и забоин, зазоры и люфты, радиусы изгиба, переходное сопротивление, обжатие амортстоек, ход штоков и другие.

Не указаны типы СИ тарированных ключей, щупов, приспособления для контроля рисок и царапин на поверхности обшивки и других.

Не приведены сведения о метрологических характеристиках приспособления для измерения перемещения миништурвала по тангажу, приспособления для измерения стрелы прогиба двузвенника, индикатора для контроля царапин и рисок на поверхности обшивки, приспособления A 0505-0000 для зарядки авиашин, приспособления A 0513-0000-С для технического обслуживания гидросистемы.

По причине непредставления на эксплуатационные испытания самолета Ту-204 контрольно-поверочной аппаратуры ПКРТ-15, ЭРП-4-222, ЭРП 4-ЗА-002, АПС-11 РР оценка


метрологического обеспечения 8 единиц готовых изделий РВ-85, АРК-25, РМИ-8, ЭРРД-12, Ш-С29, АГ-ОО6, ILS-85, ВСУП-85 в полном объеме не была дана.

Ретроспективный анализ и классификация несоответствий по результатам проведенных ФГУП ГосНИИ ГА метрологических экспертиз К основным несоответствиям, выявленным по результатам метрологической экспертизы

и представленным в трех предыдущих разделах – на примерах самолетов Ан-158, Ту-204 и вертолета Ми-26Т – относятся:

– В документации не назначены средства измерений и контроля нормированных параметров.

– Назначенные средства измерений не обеспечивают достоверный контроль параметров.

– Не указаны допуски на контролируемые параметры. – В технологических картах отсутствуют методики измерений и выполнения работ по

контролю нормированных параметров. – Не приведены минимальные сведения о средствах измерений и измерительном

инструменте (наименованиях, типах, диапазонах и погрешностях измерений, ценах деления или дискретности отсчета и др.).

– Погрешности средств измерений превышают допуски на параметры. – Цена деления (дискретность отсчета) не позволяет отсчитать нормированную

величину контролируемого параметра. – Отсутствие средств измерений, обеспечивающих контроль параметров, заданных

разработчиком АТ. – Нарушения требований ГОСТ 8.417 [6] в части обозначения единиц физических

величин. – Применение терминов в области метрологии, не соответствующих РМГ 29 [7]. На примере ретроспективы результатов метрологической экспертизы эксплуатационной

и ремонтной документации некоторых типов ВС, проведенной специалистами метрологической службы ФГУП ГосНИИ ГА в период с 1985 по 2015 г., показаны наиболее распространенные несоответствия. На основе системного подхода проведен их анализ и классификация (рис. 2).

Рис. 2. Распределение несоответствий на основе результатов метрологической экспертизы технической документации на АТ, проводившейся ФГУП ГосНИИ ГА

Не назначены СИ; 23%

Не указаны значения параметров; 20%

Отсутствие методик измерений; 12%

Погрешности СИ превышают допуски на

параметры ; 18%

Нарушение ГОСТ 8.417 и РМГ 29-2013; 5%

Не указаны типы СИ; 12%

Не соответствие дискретности отсчета; 7%

Другие; 3%

Несоответствие


В целях устранения отмеченных недостатков для конкретной документации институтом

разработаны предложения, которые оформлены в виде карт замечаний. По ряду из них даны рекомендации (табл. 1) о необходимости разработки специальных средств измерений (ССИ).

Таблица 1 Перечень подлежащих разработке специальных средств измерений

Наименование Назначение

Система ССИ Система управления закрылками

Шаблоны Измерение выработки пазов (4,1±0,1) мм, (5±0,1) мм при ремонте кареток внутренних и внешних закрылков

Система управления интерцепторами

Шаблоны Контроль перекоса оси ролика и оси троса Средство измерений

Контроль шероховатости поверхности и механических повреждений до 0,05 мм

Система управления самолетом

Шаблон Измерение расстояния не менее 10 мм между головками трубчатых заклепок тяг и роликами направляющих тяг

Шаблон Измерение расстояния не менее 10 мм между началом цилиндрической части трубы тяги и касательной к ролику

Шаблон Определение нейтрального положения качалок и поводков

Шаблон Контроль подпиливания посадочных поверхностей Тензометр Измерение натяжения (70±5) кгс тросов диаметром

4,5 мм, обеспечивающего метрологический запас по точности

Калибр Контроль диаметров отверстий до 5,2 мм

Особенности метрологической экспертизы эксплуатационной документации на испытательное оборудование В стандарте отрасли ОСТ 54-3-1572.80 [23], разработанном ФГУП ГосНИИ ГА, один из

разделов посвящен особенностям метрологической экспертизы эксплуатационной документации на испытательное оборудование. При ее проведении особое внимание должно быть уделено вопросам:

– проверки раздела "комплектность" формуляров (паспортов) на испытательное оборудование. При этом следует проводить сверку диапазонов измерений, погрешностей (классов точности), типов и заводских номеров штатных СИ и бортовых средств контроля (БСК), фактически установленных на испытательном оборудовании, с записанными в паспортах (формулярах) на испытательное оборудование;

– обеспечения запаса по точности при проведении испытаний с использованием данного типа (экземпляра) испытательного оборудования. При этом специалистами, выполняющими метрологическую экспертизу, должны дополнительно рассматриваться методики проведения испытаний, изложенные в руководствах по ремонту, технологических и производственных инструкциях в части требований к допускаемым значениям параметров испытаний, задаваемых (или измеряемых) при использовании данного типа (экземпляра) испытательного оборудования;


– установления соответствия эксплуатационной документации требованиям стандартов единой системы конструкторской документации (ЕСКД);

– наличия формуляров на БСК из комплекта испытательного оборудования; наличие отметок в них о проведении работ в объеме регламента технического обслуживания данного БСК.

Рекомендуемая периодичность метрологической экспертизы эксплуатационной доку-ментации (в том числе формуляров) на испытательное оборудование – не реже одного раза в три года.

Требования к квалификации персонала ВТ, проводящего метрологическую экспертизу Проблемы метрологического образования в России обсуждались на круглом столе,

который 21.11.2013 г. провели Комитет по качеству Торгово-промышленной палаты РФ и журнал "Мир измерений" [24]. В мероприятии приняли участие более 50 человек, в том числе руководители и сотрудники профильных кафедр различных вузов, представители метрологических институтов Росстандарта, предприятий и НИИ ведущих отраслей промышленности и транспорта, в том числе ФГУП ГосНИИ ГА.

Применительно к метрологическому образованию на ВТ [24] действующим является Единый квалификационный справочник [25] (раздел "квалификационные характеристики должностей руководителей и специалистов организаций ВТ", утверждённый в 2009 г.). Он содержит в том числе квалификационные требования к главным метрологам предприятий, к инженерному и техническому персоналу по метрологии. Эти требования предполагают, что подготовка специалистов по метрологии на ВТ осуществляется путем дополнительного профессионального образования или курсах повышения квалификации из персонала, имеющего высшее и среднее специальное образование в области различных направлений авиационной деятельности. Для предприятий ВТ такого рода дополнительное образование является наиболее приемлемым.

Как показывает опыт инспекционных проверок ФГУП ГосНИИ ГА по сертификации организаций по ТОиР АТ, квалификация метрологов, особенно в вопросах практики, оставляет желать лучшего. Поэтому к преподаванию следует привлекать специалистов, занимающихся выполнением конкретных видов метрологических работ [24]. Если это дополнительное образование по аттестации испытательного оборудования, то учить должен человек, который занимался аттестацией, если метрологическая экспертиза – экспертизой.

Необходимо также уточнить программы преподавания, акцентируя внимание на практических приложениях [24]. Специалист пришел научиться той же метрологической экспертизе, а ему зачитывают Федеральный закон от 26.06.2008 г. 102-ФЗ [8] и государственные стандарты в области обеспечения единства измерений, которые он и сам может прочесть. В процессе обучения нужно рассказывать и показывать, как на практике провести метрологическую экспертизу.

Кроме того, имеется необходимость выйти с ходатайством о государственном гранте на разработку современного учебника или учебных пособий по метрологии [24] и государственной поддержке издания на русском языке современных зарубежных учебников и книг по метрологии.

В настоящее время в практику образования на территории РФ вводятся так называемые профессиональные стандарты (далее – проф. стандарты). Проф. стандарт – характеристика квалификации, необходимой работнику для осуществления определенного вида профессиональной деятельности. Необходимость разработки и введения проф. стандартов определена Указом Президента РФ 597 от 7 мая 2012 г. "О мероприятиях по реализации государственной социальной политики". Проф. стандарт является новой формой


определения квалификации работника по сравнению с единым тарифно-квалификационным справочником работ и профессий рабочих и единым квалификационным справочником должностей руководителей, специалистов и служащих.

Проф. стандарты должны применяться: 1) работодателями при формировании кадровой политики и управлении персоналом; при организации обучения и аттестации работников, разработке должностных инструкций, тарификации работ, присвоении тарифных разрядов и установлении систем оплаты труда с учетом особенностей организации производства, труда и управления; 2) образовательными организациями профессионального образования при разработке профессиональных образовательных программ; 3) при разработке в установленном порядке федеральных государственных образовательных стандартов профессионального образования.

Порядок разработки, утверждения и применения проф. стандартов, а также установления тождественности наименований должностей, профессий и специальностей, содержащихся в едином тарифно-квалификационном справочнике и едином квалификационном справочнике, наименованиям должностей, профессий и специальностей, содержащихся в проф. стандартах, устанавливается Правительством РФ.

Применение проф. стандартов работодателями является обязательным в части требований к квалификации работника, необходимой для выполнения им трудовой функции. Основанием для этого являются Федеральные законы от 2 мая 2015 г. 122-ФЗ "О внесении изменений в Трудовой кодекс РФ" и "Об образовании в Российской Федерации" (ст. 11 и 73 – вступили в силу с 1 июля 2016 г.).

Проф. стандарты утверждаются приказами Минтруда России. Приказы являются нормативными правовыми актами и обязательны как для физических, так и юридических лиц (включая работодателей), если во введенных ими проф. стандартах установлены требования к квалификации работника, опыту работы, образованию и дополнительному образованию. При этом Минтруд России предполагает разработать и ввести проф. стандарты по всем областям народно-хозяйственной деятельности. Так по метрологии уже разработан и введен в действие проф. стандарт "Специалист по метрологии" [26], однако сфера его действия на ВТ не распространяется, поскольку в нем не учтена специфика авиационной деятельности.

Для установления единых требований к квалификации персонала, проводящего метроло-гическую экспертизу, в том числе технической документации на АТ, имеется необходимость в разработке и внедрении соответствующего проф. стандарта, учитывающего специфику авиационной деятельности на ВТ. Такого рода стандарт (при наличии поручения Минтруда России) может быть разработан метрологической службой ФГУП ГосНИИ ГА.

Причиной несоответствий, выявляемых по результатам метрологической экспертизы, по мнению института, является отсутствие должной квалификации разработчиков технической документации на АТ, для чего имеется необходимость в проведении как первичной, так и периодических стажировок персонала по вопросам экспертизы. Такого рода стажировки на протяжении многих лет и по настоящее время проводит ФГУП ГосНИИ ГА, являющийся разработчиком ОСТ 54-3-156.66-94 [4] и имеющий значительный практический опыт в проведении метрологической экспертизы.

Выводы Показано, что метрологическая экспертиза технической документации АТ на этапах

испытаний и сертификации является важным элементом в системе менеджмента безопасности авиационной деятельности на ВТ, в том числе в процессах поддержания летной годности ВС.

https://ru.wikipedia.org/wiki/%D0%A4%D0%B5%D0%B4%D0%B5%D1%80%D0%B0%D0%BB%D1%8C%D0%BD%D1%8B%D0%B9_%D0%B3%D0%BE%D1%81%D1%83%D0%B4%D0%B0%D1%80%D1%81%D1%82%D0%B2%D0%B5%D0%BD%D0%BD%D1%8B%D0%B9_%D0%BE%D0%B1%D1%80%D0%B0%D0%B7%D0%BE%D0%B2%D0%B0%D1%82%D0%B5%D0%BB%D1%8C%D0%BD%D1%8B%D0%B9_%D1%81%D1%82%D0%B0%D0%BD%D0%B4%D0%B0%D1%80%D1%82

https://ru.wikipedia.org/wiki/%D0%9F%D1%80%D0%BE%D1%84%D0%B5%D1%81%D1%81%D0%B8%D0%BE%D0%BD%D0%B0%D0%BB%D1%8C%D0%BD%D0%BE%D0%B5_%D0%BE%D0%B1%D1%80%D0%B0%D0%B7%D0%BE%D0%B2%D0%B0%D0%BD%D0%B8%D0%B5


Стандарт отрасли ОСТ 54-3-156.66-94 [4], регламентирующий организацию и порядок проведения метрологической экспертизы и разработанный институтом в 1994 г., на настоящий момент времени отвечает современным требованиям, в том числе не противоречит положениям Федерального закона от 26.06.2008 г. 102-ФЗ [8].

Разработан и используется в практике проведения метрологической экспертизы набор критериев выбора средств измерений, который подтвердил свою эффективность. Разработанный набор критериев удовлетворяет таким требованиям как достаточность, эффективность, делимость, удобство и компактность. Набор критериев применим и к выбору иных элементов системы обеспечения единства измерений, имеющих метрологические характеристики, таких как методики измерений, испытательное или технологическое оборудование, программное обеспечение специальных средств измерений и информационно-измерительных систем, стандартные образцы и другие.

На примере ретроспективы результатов метрологической экспертизы эксплуатационной и ремонтной документации некоторых типов ВС, проведенной специалистами метрологической службы ФГУП ГосНИИ ГА в период с 1985 по 2015 г., показаны наиболее распространенные несоответствия; на основе системного подхода проведен их анализ и классификация.

Причиной несоответствий, выявляемых по результатам метрологической экспертизы, по мнению института, является отсутствие должной квалификации разработчиков технической документации на АТ, для чего имеется необходимость в проведении как первичной, так и периодических стажировок персонала по вопросам экспертизы. Такого рода стажировки на протяжении многих лет и с учетом значительного практического опыта проводит ФГУП ГосНИИ ГА.

Для установления единых требований к квалификации персонала, проводящего метрологическую экспертизу, в том числе технической документации на АТ, имеется необходимость в разработке и внедрении соответствующего профессионального стандарта, учитывающего специфику авиационной деятельности на ВТ. Такого рода стандарт (при наличии поручения Минтруда России) может быть разработан ФГУП ГосНИИ ГА.

Реализация мероприятий по устранению несоответствий, выявленных при метрологической экспертизе, и повышение квалификации персонала, занимающегося проведением метрологической экспертизы, позволяет обеспечить снижение вероятности возникновения метрологических рисков негативных ситуаций при осуществлении авиационной деятельности на ВТ.


1. Боков А.Е., Богоявленский А.А. Обобщение и анализ результатов метрологической

экспертизы эксплуатационной и ремонтной документации на авиационную технику Метрологическое обеспечение испытаний и измерений в авиационной промышленности: сб. докл. всерос. науч.-техн. конф. М.: Компания ITE; ФГУП ЦАГИ, 2013. С. 199–204.

2. Юрскова Н.А., Ястребцов Л.М., Богоявленский А.А., Ардеев Ю.Ж. Состояние метрологиче-ского обеспечения ремонта авиационной техники // Состояние метрологического обеспечения, разработки, испытаний, эксплуатации и ремонта авиационной техники: тез. докл. всесоюз. науч.-техн. конф. М.: ГосНИИ ГА, 1987. С. 14

3. Титов А.П., Богоявленский А.А. Метрология в гражданской авиации: учеб. пособие для вузов ГА. М.: МИИГА, 1989. 72 с.

4. ОСТ 54-3-156.66-94. Отраслевая система обеспечения единства измерений. Метрологическая экспертиза нормативной и технической документации. Организация и порядок проведения.


5. РМГ 63-2003. Государственная система обеспечения единства измерений (ГСИ). Обеспечение эффективности измерений при управлении технологическими процессами. Метрологическая экспертиза технической документации.

6. ГОСТ 8.417-2002. ГСИ. Единицы величин. 7. РМГ 29-2013. ГСИ. Метрология. Основные термины и определения. 8. Об обеспечении единства измерений: Федеральный закон от 26.06.2008 г. 102-Ф. 9. ОСТ 1 00221-2005. Отраслевая система обеспечения единства измерений. Метрологическая

экспертиза технических заданий, конструкторской и технологической документации. Организация и порядок проведения.

10. ГОСТ 19919-74. Контроль автоматизированный технического состояния изделий авиацион-ной техники. Термины и определения.

11. ГОСТ Р 55588-2013. Воздушный транспорт. Система менеджмента безопасности авиацион-ной деятельности. Термины и определения.

12. ГОСТ Р 56116-2014. Воздушный транспорт. Система менеджмента безопасности авиацион-ной деятельности. Метрологические риски. Основные положения.

13. Богоявленский А.А., Гипич Г.Н., Шапкин В.С. Единый подход к национальным стандартам менеджмента риска в системе факторного управления безопасностью авиационной деятельности // Экономика качества. 2015. 2 (10). С. 73–78.

14. Богоявленский А.А. Оценка метрологических рисков в системе менеджмента безопасности авиационной деятельности / Интеллектуальные системы измерений, контроля, управления и диспетчеризации в промышленности: сб. докл. междунар. науч.-техн. конф. М.: Компания ITE; МАИ, 2014. С. 43–47.

15. Богоявленский А.А., Боков А.Е. Постановка задачи разработки методов управления метрологическими рисками негативных ситуаций в авиационной деятельности // Мир измерений. 2013. 10. С. 3–7.

16. ГОСТ 868-82. Нутромеры индикаторные с ценой деления 0,01 мм. Технические условия. 17. ГОСТ 166-89. Штангенциркули. Технические условия. 18. ГОСТ 11007-66. Наконечники измерительные к приборам для линейных измерений.

Технические условия. 19. ГОСТ 577-68. Индикаторы часового типа с ценой деления 0,01 мм. Технические условия. 20. ГОСТ 10197-70. Стойки и штативы для измерительных головок. Технические условия. 21. ГОСТ 427-75. Линейки измерительные металлические. Технические условия. 22. ГОСТ 7661-67. Глубиномеры индикаторные. Технические условия. 23. ОСТ 54-3-1572.80-2001. Отраслевая система обеспечения единства измерений. Аттестация

испытательного оборудования. Порядок проведения. 24. Богоявленский А.А. и др. Проблемы метрологического образования в России. Материалы

круглого стола // Мир измерений. 2014. 11. С. 44–50. 25. Единый квалификационный справочник должностей руководителей, специалистов и служа-

щих (Раздел «Квалификационные характеристики должностей руководителей и специалистов организаций воздушного транспорта»): приказ Минздравсоцразвития России от 29.01.2009 г. 32.

26. Профессиональный стандарт «Специалист по метрологии»: приказ Минтруда России от 04.03.2014 г. 124н.

REFERENCES

1. Bokov A.E., Bogoyavlenskiy A.A. [Generalization and analysis of results of metrological examination of the operating and maintenance documentation for aircraft]. Sb. dokl. vseros. nauch.-tehn. konf. «Metrologicheskoe obespechenie ispytanij i izmerenij v aviacionnoj promyshlennosti» [Col. of reports of all russian of Sci. and Tech. Conf. "Metrological assurance of tests and measurements in the aviation industry"]. Moscow, 2013, p.p. 199-204. (In Russian)

2. Urskova N.A., Yastrebtsov L.M., Bogoyavlenskiy A.A., Ardeev Y.J. [Condition of metrological provision of repair of aircraft]. Tez. dokl. vsesojuz. nauch.-tehn. konf. «Sostojanie metrologicheskogo obespechenija, razrabotki, ispytanij, jekspluatacii i remonta aviacionnoj tehniki» [Theses of reports of Sci.


and Tech. Conf. «The state of metrological support, development, testing, exploitation and repair of aviation equipment»]. Moscow, GosNII GA, 1987, p.14. (In Russian)

3. Titov A.P., Bogoyavlenskiy A.A. Metrologiya v grazhdanskoi aviatsii: uchebnoe posobie dlya vuzov GA [Metrology in civil aviation. Textbook for higher schools of civil aviation]. Moscow, MIIGA Publ., 1989. 72 p. (In Russian)

4. OST 54-3-156.66-94. Sectoral system of ensuring the uniformity of measurements. Metrological examination of normative and technical documentation. Organization and procedure. (In Russian)

5. RMG 63-2003. State system of ensuring unity of measurements (GSI). Effectiveness measurements management of technological processes. Metrological examination of technical documentation.

6. GOST 8.417-2002. GSI . Units of quantities. (In Russian) 7. RMG 29-2013. GSI . Metrology. Basic terms and definitions. (In Russian) 8. The Federal law from 26.06.2008, 102-FZ «On ensuring the uniformity of measurements». (In

Russian) 9. OST 1 00221-2005. Sectoral system of ensuring the uniformity of measurements. Metrological

examination of technical specifications, design and technological documentation. Organization and procedure. (In Russian)

10. GOST 19919-74. The automated control of a technical condition of aircraft products. Terms and definitions. (In Russian)

11. GOST R 55588-2013. Air transport. The safety management system of aviation activities. Terms and definitions. (In Russian)

12. GOST R 56116-2014. Air transport. The safety management system of aviation activities. Metrological risks. The main provisions. (In Russian)

13. Bogoyavlenskiy A.A., Gipich G.N., Shapkin V.S. A Unified approach to national standards of risk management in the system of factor of safety management of aviation activities. Ekonomika kachestva - The economics of quality, 2015. no. 2(10), p.p. 73–78. (In Russian)

14. Bogoyavlenskiy A.A. [Estimation of metrological risks in the safety management system of aviation activities]. Sb. dokl. mezhdunar. nauch.-tekhn. konf. «Intellektual'nye sistemy izmerenii, kontrolya, upravleniya i dispetcherizatsii v promyshlennosti» [Col. of reports of International of Sci. and Tech. Conf. «Intelligent system of measurement, monitoring, control and dispatching in the industry»]. Moscow, 2014, p.p. 43-47. (In Russian)

15. Bogoyavlenskiy A.A., Bokov A.E. Statement of the problem the development of methods of metrological control risk negative situations in aviation. Mir izmerenii - Measurement World, 2013, no. 10, p.p. 3–7. (In Russian)

16. GOST 868-82. Caliper indicator with a scale division 0,01 mm. Specifications. (In Russian) 17. GOST 166-89. Vernier callipers. Specifications. (In Russian) 18. GOST 11007-66. Handpiece for measuring devices to linear measurements. Specifications. (In

Russian) 19. GOST 577-68. Indicating gages with divisions of 0.01 mm. Specifications. (In Russian) 20. GOST 10197-70. Stands and tripods for the measuring heads. Specifications. (In Russian) 21. GOST 427-75. Ruler measuring metal. Specifications. 22. GOST 7661-67. Dial depth gauges. Specifications. (In Russian) 23. OST 54-3-1572.80-2001. Sectoral system of ensuring the uniformity of measurements. Certification

of testing equipment. The order of conduct. (In Russian) 24. Bogoyavlenskiy A. A. and others. Problems of metrological of education in Russia. Materials of the

round table. Mir izmerenii - Measurement World, 2014, no.11, p.p. 44–50. (In Russian) 25. The uniform qualifying directory of posts of heads, experts and employees (Section «Qualifying

characteristics of posts of heads and specialists of organizations of air transport») // the Order of the health Ministry of Russia dated 29.01.2009 32. (In Russian)

26. Professional standard «Specialist of Metrology» // The order of the Ministry of labour and social protection of Russia dated 04.03.2014, No. 124n. (In Russian)



Богоявленский Анатолий Александрович, кандидат технических наук, член-корреспондент Метрологической Академии, главный метролог, ФГУП Государственный научно-исследовательский институт гражданской авиации, Министерство транспорта Российской Федерации, ул. Михалковская, 67, корпус 1, Москва, Российская Федерация, 125438; e mail: [email protected]

Боков Алексей Евгеньевич, старший инженер отдела метрологии, ФГУП Государственный научно-исследовательский институт гражданской авиации, Министерство транспорта Российской Федерации, ул. Михалковская, 67, корпус 1, Москва, Российская Федерация, 125438

ABOUT THE AUTHOR

Bogoyavlenskiy Anatoliy A., Candidate of Technical Sciences, Associate Member of the Russian Academy of Metrology, Chief Metrologist, The State Scientific Research Institute of Civil Aviation, Ministry of Transport of the Russian Federation, Mikhalkovskaya Street, 67, building 1, 125438, Moscow, Russian Federation, e-mail: [email protected]

Bokov Aleksey E., Senior Engineer of Metrology Department, The State Scientific Research

Institute of Civil Aviation, Ministry of Transport of the Russian Federation, Mikhalkovskaya Street, 67, building 1, 125438, Moscow, Russian Federation

2016 НАУЧНЫЙ ВЕСТНИК ГосНИИ ГА 14 УДК 629.735.45.052

ИНТЕГРИРУЮЩИЕ ВЫЧИСЛИТЕЛЬНЫЕ И УПРАВЛЯЮЩИЕ СИСТЕМЫ ЛЕГКОГО МНОГОЦЕЛЕВОГО ВЕРТОЛЕТА Ка-226Т

В.П. БУРМИСТРОВ1, А.Н. ИБРЯНОВ1, И.В. СЕРГУШОВ2, Е.Н. СКРИПАЛЬ2, Л.П. ШИРЯЕВ1

1АО «Камов», п. Томилино, Люберецкий район, Московская область, Российская Федерация

2ОАО «КБПА», г. Саратов, Российская Федерация

Аннотация. Разработанный для легкого многоцелевого вертолета Ка-226Т пилотажно-навигационный комплекс, включающий интегрирующие вычислительные и управляющие системы, позволил выполнить все требования, предъявляемые к вертолету заказчиком и авиационными властями России. Многофункциональность разработанных систем, совместно с резервированием основных функций обеспечила при малых габаритно-весовых характеристиках пилотажно-навигационного комплекса высокую надежность и точность пилотирования вертолета. В статье описываются особенности работы интегрирующих вычислительных и управляющих систем вертолета Ка-226Т: навигационной системы, системы автоматического управления, системы электронной индикации, системы воздушных сигналов и бортовой информационной системы контроля. Навигационная система включает в себя бортовое оборудование спутниковой навигации, а также вычислитель, обеспечивающий комплексирование спутниковой информации с другими датчиками пилотажно-навигационного комплекса с расчетом и выдачей информации о характеристиках траектории и навигационно-пилотажных параметрах вертолета. Она обеспечивает возможность применения вертолета в условиях точной зональной навигации P-RNAV, при этом навигационная система используется в качестве основного средства навигации. Одновременно навигационная система обеспечивает формирование данных для управления и настройки радиотехнических систем навигации и посадки, контроль собственной исправности, исправности взаимодействующих систем и линий связи с помощью встроенных средств контроля. Система автоматического управления решает не только пилотажные задачи, но и обеспечивает автоматизированный полет по маршруту после отказа навигационной системы. При этом она автоматически реализует следующие резервные навигационные режимы: курсо-воздушный режим счисления географических координат местоположения вертолета; расчет параметров для продолжения полета по маршруту в подрежимах «Стабилизация заданного курса» или «Стабилизация линии заданного пути». Система электронной индикации является основным пилотажно-навигационным индикатором, при этом она обеспечивает управление работой метеолокатора, настройку радиотехнических систем навигации и посадки, выставку заданного путевого угла.

Ключевые слова: пилотажно-навигационное оборудование, навигационная система, система

автоматического управления, система электронной индикации.

Интегрирующие вычислительные и управляющие системы легкого многоцелевого вертолета Ка-226Т 57

MULTIFUNCTIONAL COMPUTING AND CONTROLLING SYSTEMS FOR MULTI-PURPOSE LIGHT HELICOPTER Ка-226Т

V.P. BURMISTROV1, A.N. IBRYANOV1, I.V. SERGUSHOV2, E.N. SCRIPAL'2, L.P. SHIRYAEV1

1Kamov JSC, Tomilino, Lubertsy Area, Moscow Region, Russian Federation

2KBPA JSC, Saratov, Russian Federation

Abstract. The piloting & navigation complex developed for the multi-purpose light helicopter Ka-226T includes the multifunctional computing and controlling systems and complies with all the helicopter requirements set forth by the Customer and the Russian Aviation Authorities. The multifunctionality of developed systems coupled with the redundancy of principle functions ensure high reliability and helicopter piloting precision notwithstanding the small weight and dimensions of the piloting & navigation complex. The article describes the operation of multifunctional computing and control systems of the Ka-226T: navigation system, automatic control system, electronic flight instrument system, system of air signals and onboard information monitoring system. Navigation system consists of satellite navigation equipment and the computer which provides complexing of satellite information with the data coming from other piloting & navigation sensors, as well as calculation and output of data concerning helicopter flight path and piloting & navigation parameters. The system makes it possible to use the helicopter under precise area navigation conditions P-RNAV (navigation system is used as the main navigation means). At the same time the navigation system generates the data used for management and tuning of radio navigation and landing systems, performs self-testing and monitors the health status of interacting systems and communication lines using build-in test equipment. Automatic control system not only performs piloting functions but also ensures automatically controlled en-route flight following the navigation system failure. In doing so it automatically takes over the following backup navigation modes: dead-reckoning of the helicopter geographical coordinates through air speed; computation of the parameters necessary to continue the en-route flight at the sub-modes “Stabilization of desired heading” or “Stabilization of desired track”. Electronic flight instrument system is the principle piloting & navigation indicator, which also manages the weather radar, tunes the radio navigation and landing systems and sets up the desired track angle.

Keywords: piloting & navigation equipment, navigation system, automatic control system, electronic

flight instrument system. Вертолетостроение – одна из немногих отраслей российского машиностроения, которая

на протяжении последнего десятилетия демонстрирует устойчивый рост своих показателей. Это связано с созданием конкурентоспособных машин, одной из которых является вертолет Ка-226Т. Вертолет Ка-226Т относится к категории легких многоцелевых летательных аппаратов, одной из проблем которых является выполнение многочисленных требований заказчиков при малых габаритно-весовых характеристиках пилотажно-навигационного комплекса. Учитывая условия эксплуатации, для вертолета Ка-226Т был разработан пилотажно-навигационный комплекс, выполняющий как требования Технического задания на вертолет, так и требования авиационных властей к пилотажно-навигационному оборудованию вертолета [1; 2].

На вертолете используются интегрирующие вычислительные системы, современные методы обработки информации с использованием новейших вычислительных средств, что позволило обеспечить высокую точность и надежность выполнения заданных технических требований. Вертолет Ка-226Т спроектирован по Авиационным правилам АП часть 29 «Нормы летной годности винтокрылых аппаратов транспортной категории» [3] для многоцелевого применения в транспортном, пассажирском, медицинском, аварийно-спасательном и поисково-спасательном вариантах. Установленный на вертолете Ка-226Т

58 В.П. Бурмистров, А.Н. Ибрянов, И.В. Сергушов, Е.Н. Скрипаль, Л.П. Ширяев

пилотажно-навигационный комплекс [4] позволяет осуществлять наращивание оборудования для управления вертолетом двумя пилотами. Типовой состав пилотажно-навигационного оборудования вертолета Ка-226Т для однопилотного и двухпилотного исполнения, для визуальных полетов и полетов по приборам представлен в табл. 1.

Таблица 1

п/п

Наименование оборудования Шифр

Комплектация

1 пилот 2 пилота

ПВП ППП ППП 1. Пульт-вычислитель навигационный ПВН-1-04 — 1 к-т 1 к-т

2. Система электронной индикации: СЭИ-226-1 1 к-т 1 к-т 2 к-та – многофункциональный индикатор; ИМ-16-3 1 шт. 1 шт. 2 шт. – блок сопряжения БС-226 1 шт. 1 шт. 2 шт.

3. Бортовая информационная система контроля:

БИСК-А-1-226 1 к-т 1 к-т 1 к-т

– многофункциональный индикатор; ИМ-14-1 2 шт. 2 шт. 2 шт. – пульт управления индикацией; ПУИ-А-1-226 1 шт. 1 шт. 1 шт. – блок вычисления и формирования БВФ-А-1 1 шт. 1 шт. 1 шт.

4. Малогабаритная курсовая система:

МКС-1В 1 к-т 1к-т 2 к-та

– курсовой гироскоп; ГК-1 1 шт. 1 шт. 2 шт. – корректирующее устройство; КУ-1В 1 шт. 1 шт. 2 шт. – индукционный датчик ИД-6 1 шт. 1 шт. 2 шт.

5. Малогабаритная гировертикаль МГВ-4В 1 к-т 1 к-т 2 к-та

6. Интегрированный приемник системы ближней навигации и посадки

NAV-4000

1 к-т 1 к-т 1 к-т

7. Автоматический спасательный радиомаяк МВ/ДМВ диапазона

АРМ-406П1

1 к-т 1 к-т 1 к-т

8. Приемопередатчик метеолокатора RDR-2100

ART-2100 — 1 к-т 1 к-т

9. Система воздушных сигналов: СВС-В2-226 1к-т 1к-т 2 к-та – вычислитель воздушных сигналов;

ВВС-226

1 шт. 1 шт. 2 шт.

– резервный указатель скорости УСВИЦ-250 1 шт. 1 шт. 1 шт. 10. Приемник полного воздушного

давления ППД-9В

2 шт. 2 шт. 2 шт.

11. Блок контроля обогрева БК ПВД 1 шт. 1 шт. 1 шт.

12. Приемник температуры торможения П-104

1 шт. 1 шт. 2 шт.

13. Радиовысотомер малых высот: А-053-07 1 к-т 1 к-т 1 к-т

– приемопередатчик; А-053-01-01 1 шт. 1 шт. 1 шт.

– указатель высоты А-034-4-17 1 шт. 1 шт. 1 шт.



п/п

Наименование оборудования Шифр Комплектация

1 пилот 2 пилота

ПВП ППП ППП 14. Система автоматического управления: САУ-32-226М — 1 к-т 1 к-т

– вычислитель управления полетом;

ВУП-32М 1 шт. 1 шт.

– пульт управления; ПУ-226 1 шт. 1 шт. – блок связи с приводами; БСП-32 1 шт. 1 шт. – блок датчиков первичной информации;

БДПИ-09 1 шт. 1 шт.

– рама монтажная РМ-32М 1 шт. 1 шт. 15. Авиагоризонт АГБ-98Р-С

— 2 шт. 1 шт.

16. Резервный баровысотомер

ВМЦ-10 1 к-т 1 к-т 1 к-т

17. Вариометр ВР-30ПБ 1 к-т 1 к-т 1 к-т 18. Компас магнитный КИ-13БС-1 1 к-т 1 к-т 1 к-т 19. Индикатор навигационный

плановый резервный ИНП-Р 1 шт. 1 шт. 1 шт.

20. Радиолокационный ответчик СО-2010 1 к-т 1 к-т 1к-т 21. Система аварийной

сигнализации САС-4М-46 1 к-т 1 к-т 1 к-т

22. Защищенный бортовой накопитель ЗБН-АНСАТ 1 к-т 1 к-т 1к-т 23. Генератор карт RN-7 — 1 шт. 1 шт. 24. Часы авиационные ЧАМ-В 1 шт 1 шт 1 шт

В качестве опционного оборудования на вертолете Ка-226Т может быть установлена

бесплатформенная инерциальная система LCR-100, заменяющая малогабаритную гировертикаль МГВ-4В и малогабаритную курсовую систему МКС-1В.

В составе пилотажно-навигационного оборудования вертолета Ка-226Т навигационная система ПВН-1-04, система автоматического управления САУ-32-226М, система электронной индикации СЭИ-226-1, система воздушных сигналов СВС-В2-226, бортовая информационная система контроля БИСК-А-1-226 являются многофункциональными системами, обеспечивающими высокую надежность и точность решаемых пилотажно-навигационных задач.

Пульт-вычислитель навигационный ПВН-1-04 (рис. 1) на вертолете Ка-226Т обеспечивает:

− вертолетовождение в соответствии с требованиями зональной навигации P-RNAV в составе комплекса бортового оборудования;

− автономную и неавтономную навигацию по отечественным и зарубежным авиатрассам с выполнением действующих норм вертолетовождения;

− решение задач бортовой спутниковой навигации подклассов А1, В1, С1 по КТ-34-01 [5];

− настройку радионавигационного оборудования; − автоматизированный наземный и автоматический контроль в полете собственной

исправности, а также исправности линий связи и взаимодействующих систем.


При этом ПВН выполняет следующие основные функции: 1. Прием навигационной информации с помощью встроенного приемника спутниковой

связи, включающего систему дифференциальной коррекции и позволяющую провести выбор рабочего созвездия (ГЛОНАСС/GPS, ГЛОНАСС или GPS) [6].

2. Непрерывное автоматическое определение текущих координат местоположения летательного аппарата по данным гироскопических систем и системы воздушных сигналов с коррекцией координат по спутниковой системе.

3. Обеспечение работы со стандартной навигационной базой данных. 4. Ввод, хранение, замену и индикацию промежуточных пунктов маршрута и других

точек, хранимых в пользовательской навигационной базе данных, а также хранение 50 планов полета, содержащих до 100 промежуточных пунктов маршрута.

5. Программирование плана полета вводом идентификаторов навигационных точек, автоматизированную загрузку заранее сформированного маршрута полета, активацию процедуры вылета и процедуры прибытия.

6. Оперативное изменение плана полета. 7. Формирование траектории для обеспечения: а) полета по запрограммированным маршрутам; б) маневрирования в зоне аэродрома, оборудованного системами посадки, (по

стандартным процедурам «SID», «STAR», «APPROACH» с использованием навигационной базы данных) [7].

8. Формирование и выдача управляющих сигналов в САУ для обеспечения полета по запрограммированным траекториям.

9. Индикацию навигационной информации на экране ПВН. 10. Формирование и выдачу навигационной информации во взаимодействующие

системы. 11. Формирование данных для управления и настройки радиотехнических систем

навигации и посадки. 12. Обеспечение запоминания в полете координат навигационных точек при пролете над

ними. 13. Контроль собственной исправности, исправности взаимодействующих систем и

линий связи с помощью встроенных средств контроля. 14. Коррекцию координат вертолета по наземным ориентирам.

Рис. 1. Пульт-вычислитель навигационный ПВН-1-04

В пилотажно-навигационном комплексе вертолета Ка-226Т пульт-вычислитель навигационный осуществляет непрерывное счисление текущих координат вертолета в курсо-воздушном режиме с коррекцией результатов счисления от спутниковой навигационной


системы [8]. При этом аппаратура ПВН-1-04 поддерживает возможность использования спутниковых систем дифференциальной коррекции (SBAS) для определения местоположения вертолета [9]. Спутниковые системы дифференциальной коррекции состоят из нескольких наземных станций, координаты которых известны с высокой точностью. В процессе работы наземные станции определяют свои координаты с помощью систем глобального позиционирования (GPS, ГЛОНАСС) и вычисляют разницу между измеренными и собственными известными координатами. Вычисленная разница через спутники SBAS передается потребителям. Встроенный в ПВН-1-04 приемник спутниковых сигналов в дифференциальном режиме работы способен использовать эти сигналы для коррекции координат, вычисленных в обычном режиме. Применение системы дифференциальной коррекции позволяет увеличить точность определения координат вертолета на порядок и использовать ПВН-1-04 в качестве основного средства в условиях точной зональной навигации P-RNAV [10]. Высокая точность позиционирования позволяет также осуществлять автоматический заход на посадку на необорудованные аэродромы и площадки [11].

Время предполетной проверки бортового оборудования существенно влияет на стоимость летного часа вертолета. Для его уменьшения на вертолете Ка-226Т предполетную проверку бортового оборудования, входящего в комплекс, осуществляет пульт-вычислитель навигационный ПВН-1-04 в автоматизированном режиме. Оценка достоверности осуществляется путем анализа кодовой информации по следующим параметрам:

− наличию информации на входе системы; − матрице состояния 32-разрядных слов; − биту четности; − допустимой минимальной паузе между 32-разрядными словами. Проверка достоверности производится по каждому параметру, поступающему

в ПВН-1-04 от бортового оборудования, входящего в пилотажно-навигационный комплекс. При достоверности параметра схема предполетной и расширенной проверки формирует

на индикаторе пульта-вычислителя навигационного надпись «НОРМА», при недостовер- ности параметра формирует надпись «ОТКАЗ» (рис. 2).

Рис. 2. Страница ПВН-1-04 для проверки пилотажного оборудования

Сокращение времени обслуживания вертолета Ка-226Т достигается также путем оценки в автоматическом режиме работоспособности пилотажно-навигационного комплекса в полете. Пульт-вычислитель навигационный ПВН-1-04 проводит запись рабочего состояния бортового оборудования в последних трех полетах, которую можно просмотреть на его экране (рис. 3). Оперативное определение отказавших устройств позволяет сократить время ремонта пилотажно-навигационного оборудования вертолета.


Одним из путей снижения габаритно-весовых характеристик комплекса является использование бортового оборудования вертолета без пультов управления. В пилотажно-навигационном комплексе вертолета Ка-226Т исключены: пульт выставки заданного путевого угла, пульт управления автоматического радиокомпаса, аппаратуры навигации и посадки, пульт управления метеолокатора.

Рис. 3. Страница ПВН-1-04 для после полетной проверки пилотажного оборудования

Выставку заданного путевого угла на вертолете Ка-226Т можно осуществить как с

пульта-вычислителя навигационного ПВН-1-04, так и с индикатора ИМ-16-3 системы электронной индикации СЭИ-226-1.

Выбор режимов и настройку частот автоматического радиокомпаса, аппаратуры навигации и посадки системы NAV-4000 на вертолете Ка-226Т также можно провести как с пульта-вычислителя навигационного ПВН-1-04, так и с индикатора ИМ-16-3 системы электронной индикации СЭИ-226-1.

Выбор режимов и настройка приемопередатчика ART-2100 метеолокатора RDR-2100 на вертолете Ка-226Т осуществляется с помощью индикатора ИМ-16-3 системы электронной индикации СЭИ-226-1 (рис. 4). Активизируя соответствующие кнопки в окне управления метеолокатором (102), выбираются различные режимы его работы.

Особенностью пилотажно-навигационного комплекса вертолета Ка-226Т является также возможность продолжения полета в автоматизированном режиме по запланированному маршруту при отказе пульта-вычислителя навигационного. Счисление координат в курсо-воздушном режиме и автоматическое управление полетом по маршруту при отказе навигационного вычислителя ПВН-1-04 на вертолете Ка-226Т осуществляет пилотажный вычислитель ВУП-32М, расположенный в системе автоматического управления (САУ-32-226М) вертолета (рис. 5).

Текущие координаты местоположения вертолета, рассчитанные в пилотажном вычислителе, вместе с информацией о плане полета поступают на индикатор ИМ-16-3 системы электронной индикации СЭИ-226-1, на котором также указывается, что пилотирование проводится в резервном режиме (рис. 6). Введенный резервный режим повышает надежность траекторного управления полетом.

При отсутствии сигналов спутников спутниковая навигационная система прекращают свою работу, что приводит к увеличению погрешности вычисления текущих координат вертолета. Для повышения точности определения местоположения вертолета в этом случае на вертолете Ка-226Т предусмотрена коррекция координат вертолета по наземным ориентирам. Для её функционирования в пульт-вычислитель навигационный перед вылетом вводятся координаты навигационных точек (ориентиров), расположенных по маршруту. При отсутствии спутниковых сигналов, пролетая вблизи этих точек, пилот может провести замену вычисленных координат вертолета координатами выбранного ориентира.


Рис. 4. Кадр индикатора ИМ-16-3 с окном управления метеолокатором

Рис. 5. Внешний вид системы автоматического управления САУ-32-226М: 1 - Пульт управления (ПУ-226); 2 - Блок датчиков первичной информации (БДПИ-09);

3 - Блок связи с приводами (БСП-32); 4 - Вычислитель управления полетом (ВУП-32М); 5 - Рама монтажная (РМ-32М)

3 4 5

2 1


Рис. 6. Кадр индикатора ИМ-16-3 с координатами вертолета при отказе ПВН-1-04

При пилотировании вертолетов очень важно не превышать максимально допустимую приборную скорость, при которой на несущие винты вертолета действуют чрезмерные на-грузки. Значение максимально допустимой скорости зависит от массы вертолета, частоты вращения несущих винтов, барометрической высоты и температуры наружного воздуха. С целью информирования пилота о превышении максимально допустимой скорости в вычис-лителе воздушных сигналов ВВС-226 проводится вычисление максимально допустимой скорости, значение которой индицируется как на указателе приборной скорости системы электронной индикации СЭИ-226-1, так и на резервном указателе приборной скорости УС-ВИЦ-250. При её превышении стрелки на указателях заходят в красные зоны шкал, при этом на указателе приборной скорости системы электронной индикации СЭИ-226-1 (рис. 6) крас-ной стрелкой дается указание пилоту о снижении скорости.


В процессе полета вертолета важной задачей пилота является контроль функционирова-ния общевертолетного оборудования: двигателей, трансмиссии, топливной системы, системы электроснабжения и гидросистемы. Некоторые параметры общевертолетного оборудования (частота вращения винтов, масса топлива) используются в пилотажных режимах вертолета. Для контроля функционирования общевертолетного оборудования на вертолете Ка-226Т ус-тановлена бортовая информационная система контроля с резервными каналами измерения и индикации параметров двигателей, трансмиссии, топливной системы, системы электроснаб-жения и гидросистемы. Результаты контроля общевертолетного оборудования выводятся на собственные индикаторы бортовой информационной системы контроля ИМ-14-1. Бортовая информационная система контроля включает также преобразователь сигналов бортового оборудования для соответствия их требованиям ARINC 717, что позволяет провести запись необходимых параметров пилотажно-навигационного комплекса в защищенный бортовой накопитель ЗБН-АНСАТ для оценки его работоспособности в случае летного происшествия.

Выводы Проведенные сертификационные испытания и полученный сертификат на типовую кон-

струкцию модели вертолета Ка-226Т подтвердили высокие технические характеристики пи-лотажно-навигационного комплекса с рассмотренными интегрирующими вычислительными и управляющими системами [12].


1. Бурмистров В.П. О перспективном пилотажно-навигационном комплексе для гражданских вертолетов ОАО «Камов» // Приборы. Научно-технический журнал. 2007. 11 (89). С. 4.

2. Бурмистров В.П., Поташник Л.А., Ширяев Л.П. О принципах построения пилотажно-навигационного оборудования для транспортных вертолетов: труды междунар. научно-техн. конф. Пенза. 2009. С. 6.

3. Авиационные правила. Часть 29. Нормы летной годности винтокрылых аппаратов транспортной категории. М.: ОАО «Авиаиздат», 2003. 129 с.

4. Бурмистров В.П. Пилотажно-навигационное оборудование легкого многоцелевого вертолета Ка-226Т. М.: ООО «САМ полиграфист», 2016. 432 с.

5. Квалификационные требования КТ-34-1. Бортовое оборудование спутниковой навигации (4-я редакция). М.: ОАО «Авиаиздат», 2011. 33 с.

6. Серапинас Б.Б. Глобальные системы позиционирования. М.: ГИС – Ассоциация, 2002. 106 с. 7. О введении в действие Технических требований по обеспечению и выполнению процедур

неточного захода на посадку методом зональной навигации по спутниковой навигационной системе: распоряжение Минтранса НА-36. 2002. 12 с.

8. Яценков В.С. Основы спутниковой навигации. М.: Горячая линия – Телеком, 2005. 271 с. 9. Квалификационные требования КТ-229 Бортовое оборудование ГНСС/SBAS, М.: ОАО «Авиа-

издат», 2011. 132 с. 10. Квалификационные требования КТ-253. Бортовое оборудование ГНСС/ЛККС (Редакция 2).

М.: ОАО «Авиаиздат», 2015. 64 с. 11. Бурмистров В.П. Об автоматической системе захода на посадку на необорудованные аэро-

дромы и площадки // Авиакосмическое приборостроение, научно-технический и производственный журнал. 2008. 6. С. 3.

12. АКТ 226Т.046.0754 Дополнительных сертификационных работ. Сертификация модели вер-толета Ка-226Т. 2015. 213 с.


REFERENCES

1. Burmistrov V.P. Advanced Piloting & Navigation Complex for Kamov Civil Helicopters. Pribory. Nauchno-tekhnicheskii zhurnal - Instruments. Scientific and technical journal, 2007, no.11 (89), p. 4. (In Russian)

2. Burmistrov V.P., Potashnik L.A., Shiryaev L.P. [Design of Piloting & Navigation Equipment for Transport Helicopters]. Trudy mezhdunarodnoi nauchno-tekhnicheskoi konferentsii [Proc. of International Conference on Scientific and Technical Issues], Penza, 2009, 6 p. (In Russian)

3. Aviation Regulations. Part 29. Airworthiness Requirements to Transport Category Rotary-Wing Aircraft, M, Aviaizdat JSC, 2003, 129 p. (In Russian)

4. Burmistrov V.P. Pilotazhno-navigatsionnoe oborudovanie legkogo mnogotselevogo vertoleta Ka-226T [Piloting & Navigation Equipment for Ka-226T Multi-Purpose Light Helicopter]. Moscow, SAM poligraphist LLC Publ., 2016, 432 p. (In Russian)

5. Qualifying Requirements КТ-34-1 «On-Board Equipment for Satellite Navigation» (4th Issue). Moscow, Aviaizdat JSC Publ., 2011, 33 p. (In Russian)

6. Serapinas B.B. Global'nye sistemy pozitsionirovaniya [Global positioning systems]. Moscow, GIS-Association Publ., 2002, 106 p. (In Russian)

7. Regulation of the Ministry of Transportation No.НА-36р «On Implementation of the Technical Requirements to Non-Precision Approach Using Area Navigation Though Satellite Navigation System», 2002, 12 p. (In Russian)

8. Yatsenkov V.S. Osnovy sputnikovoi navigatsii [Introduction to Satellite Navigation].Мoscow, Gorjachaja linija – Telecom Publ., 2005, 271 p. (In Russian)

9. Qualifying Requirements КТ-229 «On-Board Equipment GNSS/SBAS», М, Aviaizdat JSC, 2011, 132 p. (In Russian)

10. Qualifying Requirements КТ-253 «On-Board Equipment GNSS/LKKS» (Issue 2), М, Aviaizdat JSC, 2015, 64 p. (In Russian)

11. Burmistrov V.P. Automatic Approach System Used to Land on Unprepared Airfields and Pads. Aviakosmicheskoe priborostroenie, nauchno-tekhnicheskii i proizvodstvennyi zhurnal Aerospace Instrument-Making, Scientific & Technical Literature Publishing House, 2008, no.6, p. 3. (In Russian)

12. REPORT No.226Т.046.0754 on Additional Certification Work. «Certification of Ка-226Т helicopter model», 2015, 213 p. (In Russian)


Бурмистров Владимир Петрович, доктор технических наук, доцент, ведущий

конструктор, АО «Камов», Министерство промышленности и торговли Российской Федерации, ул. Гаршина, д. 26/1, п. Панки, Люберецкий район, Московская область, Российская Федерация, 140070, e-mail: [email protected]

Ибрянов Александр Николаевич, начальник отделения, АО «Камов», Министерство промышленности и торговли Российской Федерации, ул. Гаршина, д. 26/1, п. Панки, Люберецкий район, Московская область, Российская Федерация, 140070, e-mail: [email protected].

Сергушов Игорь Викторович, первый заместитель генерального директора, главный конструктор, ОАО «Конструкторское бюро промышленной автоматики», Министерство промышленности и торговли Российской Федерации, ул. Б. Садовая, д. 239, г. Саратов, 410005, e-mail: [email protected].

Скрипаль Евгений Николаевич, главный конструктор комплексов, ОАО «Конструкторское бюро промышленной автоматики», Министерство промышленности и торговли Российской Федерации, ул. Б. Садовая, д. 239, г. Саратов, 410005, e-mail: [email protected].


Ширяев Леонид Павлович, главный конструктор, АО «Камов», Министерство промышленности и торговли Российской Федерации, ул. Гаршина, д. 26/1, п. Панки, Люберецкий район, Московская область, Российская Федерация, 140070, e-mail: [email protected]

ABOUT THE AUTHORS

Burmistrov Vladimir P., Doctor of Technical Sciences, Associate Professor, Leading Designer, Kamov JSC, Ministry of Industry and Trade of the Russian Federation, 26/1, Garshina Street, 140070 Tomilino, Lubertsy Area, Moscow Region, Russian Federation, e-mail: [email protected]

Ibryanov Alexander N., Chief of branch, Kamov JSC, Ministry of Industry and Trade of the Russian Federation, 26/1, Garshina Street, 140070 Tomilino, Lubertsy Area, Moscow Region, Russian Federation, e-mail: [email protected]

Sergushov Igor V., First Deputy Director General, Chief Designer, Industrial Automatics Design Bureau JSC, Ministry of Industry and Trade of the Russian Federation, 239, B. Sadovaya Street, 410005 Saratov, Russian Federation, e-mail: [email protected].

Scripal' Evgeny N., Head of Avionics Department – Chief Designer, Industrial Automatics Design Bureau JSC, Ministry of Industry and Trade of the Russian Federation, 239, B. Sadovaya Street, 410005 Saratov, Russian Federation, e-mail: [email protected].

Shiryaev Leonid P., Chief Designer, Kamov JSC, Ministry of Industry and Trade of the Russian Federation, 26/1, Garshina Street, 140070 Tomilino, Lubertsy Area, Moscow Region, Russian Federation, e-mail: [email protected]

2016 НАУЧНЫЙ ВЕСТНИК ГосНИИ ГА 14 УДК 658.012.2:629.73

УПРАВЛЕНИЕ РАЗВИТИЕМ ПРЕДПРИЯТИЯ АВИАЦИОННОЙ ПРОМЫШЛЕННОСТИ НА ОСНОВЕ ОПТИМАЛЬНОЙ РЕАЛИЗАЦИИ

ПРОЕКТОВ

Л.В. МИХАЙЛОВА, А.А. САЗОНОВ, М.В. САЗОНОВА

Московский авиационный институт (национальный исследовательский университет), г. Москва, Российская Федерация

Аннотация. В настоящее время авиационная промышленность России является одной из

основных отраслей машиностроительного комплекса. Развитие авиационной промышленности включено в состав приоритетов концепции долгосрочного социально-экономического развития и стратегии инновационного развития России. Ключевым объектом в развитии предприятий авиационной промышленности являются инвестиционные проекты, причем вне зависимости от того идентифицированы ли они предприятием как таковые или нет. Однако большинство предприятий отрасли до сих пор функционируют в условиях лимита финансовых ресурсов, в связи с чем возникает задача выбора наиболее инвестиционно привлекательных проектов и организации их параллельной реализации. Авторами работы предлагается организация производственной деятельности предприятием авиационной промышленности на основе реализации организационно-управленческого цикла как одной из форм управления его развитием. Механизм реализации организационно-управленческого цикла представляет собой способ упорядочивания и оптимальной реализации проектов и может быть применен предприятием при решении задачи оптимизации распределения ресурсов с целью максимизации прибыли. Под организационно-управленческим циклом понимается период времени, соразмерный периоду реализации стратегии предприятия, от зарождения идей проектов, основной задачей которых является достижение стратегических целей предприятия по выбранной альтернативе развития, их практического воплощения в рамках сформированной программы до анализа и внесения корректировок в механизм реализации организационно-управленческого цикла по итогам завершения реализации производственной программы. Для предприятия, последовательно реализующего несколько организационно-управленческих циклов, характерна их преемственность, и следующий цикл является следующим витком спирали развития предприятия. Данный цикл является комплексным решением задачи интеграции стратегии предприятия авиационной промышленности с его проектами, а также внутри процесса управления несколькими проектами различной направленности. Реализация цикла на отечественных предприятиях позволит сократить затраты на формирование и управление программами их развития.

Ключевые слова: авиационная промышленность, производственная программа, инвестицион-

ный проект, управление развитием предприятия.

MANAGEMENT OF DEVELOPMENT OF THE ENTERPRISE OF THE AVIATION INDUSTRY ON THE BASIS OF OPTIMUM

IMPLEMENTATION OF PROJECTS

L.V. MIKHAILOVA, A.A. SAZONOV, M.V. SAZONOVA

Moscow Aviation Institute (National Research University), Moscow, Russian Federation Abstract. Now the aviation industry of Russia is one of primary branches of a machine-building

complex. Development of the aviation industry is included in structure of priorities of the concept of long-term social and economic development and strategy of innovative development of Russia. Key object in

Управление развитием предприятия авиационной промышленности на основе оптимальной реализации проектов 69

development of the enterprises of the aviation industry are investment projects whether and regardless of that they are identified by the enterprise per se or not. However the majority of the enterprises of branch still function in the conditions of a limit of financial resources in this connection there is a problem of the choice of the most investment attractive projects and the organization of their parallel realization. Authors of work offer the organization of a production activity by the enterprise of the aviation industry on the basis of realization of an organizational and administrative cycle as one of the forms of government his development. The mechanism of realization of an organizational and administrative cycle represents a way of ordering and optimum implementation of projects and can be used by the enterprise at the solution of a problem of optimization of distribution of resources for the purpose of maximizing profit. The organizational and administrative cycle is understood as time period proportional to the period of realization of strategy of the enterprise, from origin of ideas of projects which main objective is achievement of strategic objectives of the enterprise for the chosen alternative of development, their practical embodiment within the created program to the analysis and entering of adjustments into the mechanism of realization of an organizational and administrative cycle following the results of completion of implementation of the production program. Their continuity is characteristic of the enterprise which is consistently realizing several organizational and administrative cycles, and the following cycle is the following spiral turn of development of the enterprise. This cycle is the complex solution of a problem of integration of strategy of the enterprise of the aviation industry into his projects, and also in process of management of several projects of various orientation. Realization of a cycle at the domestic enterprises will allow to reduce costs of formation and management of programs of their development.

Key words: aviation industry, production program, investment project, management of development of

the enterprise. Одним из основных направлений российского машиностроения является авиационная

промышленность, довольно сложная и многогранная отрасль. Промышленность авиацион-ной направленности – отрасль высоких технологий, ее основными задачами принято считать проектирование, производство, испытания, ремонтные работы, процесс утилизации авиатех-ники [1]. Размещение ее предприятий главным образом обуславливается значимым разви-тием транспортных сообщений, наличием трудовых ресурсов, имеющих хорошую квалификацию, расположением в непосредственной близости научно-исследовательских центров. Авиационная промышленность, являясь наукоемкой высокотехнологичной отрас-лью, имеет существенное значение для обеспечения обороноспособности государства и на-ряду с космической и атомной отраслями входит в состав базовых составляющих промыш-ленности России. Сегодня только несколько стран в мире, включая Россию, владеют всем комплексом возможностей, позволяющих создать летательный аппарат [2].

Одними из ключевых объектов в развитии предприятия авиационной промышленности являются инвестиционные проекты, причем вне зависимости от того идентифицированы ли они предприятием как таковые или нет [3]. Как правило, когда проекты выделены из теку-щей деятельности, они, с большой степенью вероятности, достигнут эффективного заверше-ния. К основным особенностям авиационной промышленности относится [4]: динамичность развития; наличие множества сложных взаимосвязанных задач, которые необходимо реали-зовывать в ограниченные сроки; высокая инновационная активность и наукоемкость; значи-тельный объем научно-исследовательских и опытно-конструкторских работ; наличие государственных программ, объединяющих сотни проектов и нацеленных на достижение общих целей. Важную роль в формировании и реализации таких программ играет государ-ство, определяя стратегические приоритеты и частично финансируя их реализацию.

Стратегический, инновационный, финансовый и инвестиционный менеджмент, а также управление единичным проектом в настоящее время являются разработанными дисципли-нами. Но поскольку большинство предприятий авиастроения функционируют в условиях

70 Л.В. Михайлова, А.А. Сазонов, М.В. Сазонова

лимита финансовых ресурсов, возникает задача выбора наиболее инвестиционно привлека-тельных проектов и организации их параллельной реализации [5]. Ни в одной из данных дисциплин нет комплексного решения подобной задачи от возникновения идеи проекта до формирования новой стратегии с учетом итогов реализации производственной программы. Исходя из этого, можно предложить комплексное решение задачи интеграции стратегии с проектами и внутри процесса управления несколькими проектами различной направленности, основанное на следующих принципах развития предприятия [6]:

– развитие предприятия – это реализация выбранной из нескольких альтернатив стратегии, направленной на достижение стратегических целей;

– стратегические цели описываются качественно и количественно, что позволяет выстроить цепочку промежуточных результатов от начала реализации стратегии до достижения стратегических целей;

– развитие предприятия тесно связано с активной инвестиционной деятельностью; – развитие предприятия лежит в области управления изменениями, т.е. в постановке и

решении задач, а также выделении и реализации проектов, выходящих за рамки текущей деятельности; результатами таких задач и проектов часто являются изменения в текущей деятельности;

– стратегия может быть представлена в виде реализации сбалансированной последовательности взаимоувязанных проектов и задач, целью которой является эффективное достижение поставленных стратегических целей;

– проекты и задачи, входящие в стратегию, ориентированы на достижение одного или нескольких промежуточных результатов;

– результатами некоторых из них являются реализованные стратегические цели; – организационной формой управления развитием предприятия, т.е. реализации

выбранной стратегии путем исполнения последовательности проектов, является организационно-управленческий цикл производства в рамках реализации производственной программы;

– в рамках развития и текущей деятельности предприятие перманентно решает задачу оптимизации распределения ограниченных ресурсов между решением стратегических и тактических задач.

Организационно-управленческий цикл является формой управления развитием предприятия. Механизм реализации организационно-управленческого цикла представляет собой способ упорядочивания и оптимальной реализации проектов. Данный механизм может быть применен предприятием при решении задачи оптимизации распределения ресурсов с целью максимизации прибыли [7]. Организационно-управленческий цикл – это период времени (соразмерный периоду реализации стратегии предприятия) от зарождения идей проектов, основной задачей которых является достижение стратегических целей предприятия по выбранной альтернативе развития, их практического воплощения в рамках сформированной программы до анализа и внесения корректировок в механизм реализации организационно-управленческого цикла по итогам завершения реализации программы. Основные объекты цикла – это инвестиционные проекты и производственная программа, как метод оптимального выстраивания последовательности запуска и реализации отобранных из ряда альтернативных проектов. Организационно-управленческий цикл делится на отдельные фазы.

1. Первая фаза. Начало цикла – инициация проектов, возникновение идеи проектов на предприятии или вне его. На этом этапе формулируются предпосылки проектов, очерчиваются их границы, т.е. что включается в проекты, в общих формулировках называются их результаты, определяются основные фазы их реализации и возможные трудности при их реализации.


2. Вторая фаза. За инициацией следует фаза уточнения и разработки проектов, основными целями которой являются методическая подготовка перспективных проектов к оценке эффективности и первоначальный отсев неперспективных проектов.

3. Третья фаза. На следующей фазе расчета показателей эффективности проводится финансовый анализ представленных проектов: рассчитывается чистый дисконтированный доход, внутренняя норма доходности, бюджетный эффект, срок окупаемости или период возврата инвестиций, индекс доходности или рентабельности инвестиций и др.

4. Четвертая фаза. Классификация и отбор перспективных проектов. На этой фазе инициированные проекты, имеющие описание и перечень рассчитанных показателей эффективности, проходят классификацию и отбор. В начале фазы формируется экспертная комиссия. Причины, по которым привлекаются эксперты и организуется экспертиза, как правило, заключаются в том, что либо сами объекты или их характеристики субъективны, либо нет соответствующих методов, либо объекты или их характеристики еще предстоит создать [8]. Основной измерительный инструмент экспертизы – экспертные оценки, выставляемые экспертами по определенной шкале и проходящие дальнейшую обработку по выбранному заранее алгоритму. В последнее время методики экспертных оценок становятся все более востребованными и, в частности, при принятии решения об инвестировании ограниченных ресурсов. Это обусловлено все возрастающей сложностью процесса управления и объектов, создаваемых на предприятиях авиационной промышленности, необходимостью учитывать прогнозируемую реакцию участников событий на принимаемые решения. Наиболее часто экспертиза используется в следующих случаях: определение целей, стоящих перед объектом управления; прогнозирование; разработка сценариев; генерирование альтернативных вариантов решений; разработка оценочных систем; определение рейтингов; принятие коллективных решений и др.

Выделяется ряд важнейших технико-экономических задач, для которых рекомендовано применение экспертных оценок: научно-техническое и экономическое прогнозирование; вы-бор целей и тематики научных исследований; оценка трудоемкости научно-исследователь-ских и опытно-конструкторских работ, изделий в мелкосерийном и единичном производстве; оценка качества изделий; распределение ресурсов между различными государственными программами исследований. Именно поэтому на фазе расчета показателей эффективности проектов и фазе классификации и отбора проектов довольно часто применяются экспертные оценки. Экспертная комиссия вправе выбрать один из существующих методов подсчета экс-пертных оценок исходя из конкретной ситуации, например, когда необходимо вносить поправочные коэффициенты, учитывающие компетентность каждого эксперта. Наиболее простой и приемлемый способ – нахождение среднего арифметического.

5. Пятая фаза. Формирование производственной программы – на этой фазе отобранные проекты выстраиваются в оптимальную последовательность; утверждаются окончательные даты начала и завершения проектов; анализируется потребность программы в финансирова-нии, определяется бюджет; разрабатывается и утверждается порядок финансирования произ-водственной программы (частота, объемы, источники). В рамках прохождения этой фазы возможно повторное рассмотрение резервных проектов, а также перенесение в резерв проек-тов, считавшихся перспективными – эти решения принимаются экспертной комиссией.

6. Шестая фаза. Реализация производственной программы с анализом промежуточных результатов, сбором статистики, архивацией разработанных материалов и оперативным вне-сением корректировок. Если предыдущие фазы можно отнести к области стратегического планирования, то эта фаза относится к стратегическому управлению. Реализация производ-ственной программы в большей степени и является реализацией стратегии предприятия. Находясь на этой фазе организационно-управленческого цикла, предприятие решает следующие задачи:


− оперативное управление каждым проектом (здесь и далее под управлением следует понимать реализацию организационно-управленческого цикла);

− оперативное управление производственной программой; − обеспечение производственной программы необходимыми ресурсами; − координация и синхронизация работ во взаимосвязанных проектах с целью усиления

синергетического эффекта; − обеспечение необходимого баланса между текущей и проектной деятельностью

(сохранение этого баланса – объективная необходимость, иначе чрезмерное усиление одного из видов деятельности предприятия приведет к ряду серьезных проблем);

− сбор статистики о реализации проектов; − оперативный анализ эффективности реализации отдельных проектов и

производственной программы в целом; − оперативная архивация разработанных материалов.

7. Седьмая фаза. Завершение реализации производственной программы с анализом итогов, разработкой и внесением корректировок в механизм реализации организационно-управленческого цикла. Не менее важны блоки анализа и внесения корректировок в процедуры организационно-управленческого цикла, отчасти входящие в фазу реализации производственной программы. Наличие и эффективное функционирование этих блоков создает основу для перехода предприятия на уровень самообучающейся открытой системы, что, несомненно, является для него серьезным достижением.

Для предприятия, последовательно реализующего несколько организационно-управлен-ческих циклов, характерна их преемственность, и следующий цикл является следующим витком спирали развития предприятия. Данная идея сходна с теорией самообучающихся организаций, созданной Д. Форрестером, и инновационной спиралью И.Т. Балабанова. Длительность цикла соответствует периоду реализации стратегии (для России: 4-7 лет). Реализацию этих циклов следует представлять не как непрерывную спираль, а как петли, на-ходящие друг на друга, показанные на рис. 1. Это обусловлено тем, что еще до завершения первого цикла производства уже начинается разработка следующего цикла.

Рис. 1. Схема реализации серии организационно-управленческих циклов

время, годы Реализация Стратегии 1

Реализация Стратегии 2

Реализация Стратегии 3

Организационно-управленческий цикл 1




Ядром организационно-управленческого цикла является производственная про-

грамма, представляющая комплексную реализацию сбалансированной последовательности проектов. Организационно-управленческий цикл отличается от производственной про-граммы тем, что в него частично входят проекты предыдущего и последующего циклов. «Петли» циклов находят друг на друга, цикл стартует заблаговременно до момента начала реализации стратегии, которую он обеспечивает, и участок наложения «петель» – это фазы цикла начиная с инициации и до классификации и отбора перспективных проектов (процесс стратегического планирования). С фазы выполнения производственной программы начина-ется процесс стратегического управления, т.е. непосредственной реализации стратегии.

В рамках работы над формулировкой и утверждением стратегии осуществляется вы-бор стратегической альтернативы из нескольких вариантов. Можно утверждать, что страте-гическая альтернатива – это ни что иное, как еще один дополнительный организационно-управленческий цикл. Каждой из альтернатив соответствует свой набор проектов, выстроенных в определенной последовательности, способствующий оптимальной реализа-ции каждой альтернативы. При анализе альтернатив необходимо учесть состав и стоимость предшествующих разработке программ и последующих фаз циклов. Таким образом, форми-руется комплексное решение задачи интеграции стратегии с проектами и внутри процесса управления несколькими проектами различной направленности с учетом оптимизации рас-пределения ресурсов предприятия.


1. Калачанов В.Д., Джамай Е.В., Филатов М.В., Шапиро Б.М. Экономический анализ производ-ства и испытаний гражданской авиационной техники // Авиакосмическая техника и технология. 2001. 1. С. 45-53.

2. Джамай Е.В., Демин С.С. Анализ текущих тенденций и прогноз развития отечественного рынка гражданской авиационной техники // Гуманитарные, социально-экономические и обществен-ные науки. 2015. 6 (2). С. 133-137.

3. Сазонова М.А., Сазонов А.А. Модели управления проектами // Фундаментальные и приклад-ные исследования: проблемы и результаты. 2016. 24. С. 180-184.

4. Джамай Е.В., Демин С.С. Механизм рационального выбора инновационных проектов созда-ния наукоемких видов продукции (на примере авиационной промышленности) // Научный вестник ГосНИИ ГА. 2015. 8. С. 39-46.

5. Сазонова М.В., Сазонов А.А. Реальные инвестиции: источники их формирования и финансирования // Вестник МАТИ. 2014. 22 (94). С. 203-207.

6. Михайлова Л.В. Некоторые аспекты инновационного развития наукоемкого производства машиностроительных предприятий России: научные труды Вольного экономического общества России. М., 2006. Т. 74. С. 211-225.

7. Калачанов В.Д., Джамай Е.В. Формирование и оптимизация ресурсного обеспечения прог- рамм авиастроительного производства // Авиакосмическая техника и технология. 2005. 4. С. 61-69.

8. Михайлова Л.В. Современные проблемы стратегической организации инновационной деятельности российских машиностроительных предприятий // Организатор производства. 2004. 4. С. 63-66.

REFERENCES 1. Kalachanov V.D., Dzhamay E.V., Filatov M.V., Shapiro B.M. The economic analysis of production

and tests of the civil aircraft equipment. Aviakosmicheskaya tehnika i tehnologiya – Aerospace equipment and technology, 2001, no. 1, pp. 45-53 (In Russian).

2. Dzhamay E.V., Demin S.S. The analysis of the current tendencies and the forecast of development of the domestic market of the civil aircraft equipment. Gumanitarnye, socialno-ekonomicheskie i obschestvennye nauki – Humanitarian, social and economic and social sciences, 2015, no. 6 (2), pp. 133-137 (In Russian).


3. Sazonova M.A., Sazonov A.A. Models of management of projects. Fundamental'nye i prikladnye issledovaniya: problemy i rezul'taty – Basic and applied researches: problems and results, 2016, 24, pр. 180-184 (In Russian).

4. Dzhamay E.V., Demin S.S. The mechanism of the rational choice of innovative projects of creation of the knowledge-intensive types of production (on the example of the aviation industry). Nauchnyj vestnik GosNII GA – The Scientific bulletin of State Civil Aviation Research Institute, 2015, 8, pp. 39-46 (In Russian).

5. Sazonova M.V., Sazonov A.A. Real investments: sources of their formation and financing. Vestnik MATI – The bulletin of Moscow Aviation Technology Institute, 2014, 22(94), pp. 203-207 (In Russian).

6. Mihajlova L.V. Some aspects of innovative development of the knowledge-intensive production of machine-building enterprises of Russia. Nauchnye trudy Vol'nogo ehkonomicheskogo obshchestva Rossii - Scientific works of Free economic society of Russia, 2006, vol. 74, pp. 211-225 (In Russian).

7. Kalachanov V.D., Dzhamay E.V. Formation and optimization of resource providing programs of aircraft manufacturing production. Aviakosmicheskaya tekhnika i tekhnologiya – Aerospace equipment and technology, 2005, 4, pp. 61-69 (In Russian).

8. Mihajlova L.V. Modern problems of the strategic organization of innovative activity Russian machine-building enterprises. Organizator proizvodstva – Organizer of production, 2004, no. 4, pp. 63-66 (In Russian).


Михайлова Любовь Викторовна, кандидат экономических наук, доцент, доцент

кафедры «Производственный менеджмент», ФГБОУ ВО «Московский авиационный институт (национальный исследовательский университет)», Министерство образования и науки Российской Федерации, Волоколамское шоссе, 4, Москва, Российская Федерация, 125993; e-mail: [email protected].

Сазонов Андрей Александрович, кандидат экономических наук, доцент, старший преподаватель кафедры «Производственный менеджмент», ФГБОУ ВО «Московский авиационный институт (национальный исследовательский университет)», Министерство образования и науки Российской Федерации, Волоколамское шоссе, 4, Москва, Российская Федерация, 125993; e-mail: [email protected].

Сазонова Марина Владимировна, старший преподаватель кафедры «Производственный менеджмент», ФГБОУ ВО «Московский авиационный институт (национальный исследовательский университет)», Министерство образования и науки Российской Федерации, Волоколамское шоссе, 4, Москва, Российская Федерация, 125993; e-mail: [email protected].

ABOUT THE AUTHORS Mikhailova Lubov V. Candidate of Economic Sciences, Associate Professor of Department of

Production Management, Тhe Moscow Aviation Institute (National Research University), Ministry of Education and Science of the Russian Federation, Volokolamskoye Highway, 4, 125993 Moscow, Russian Federation; e-mail: [email protected].

Sazonov Andrey A. Candidate of Economic Sciences, Associate Professor of Department of Production Management, Тhe Moscow Aviation Institute (National Research University), Ministry of Education and Science of the Russian Federation, Volokolamskoye Highway, 4, 125993 Moscow, Russian Federation; e-mail: [email protected].

Sazonova Marina V. Senior lector of Department of Department of Production Management, Тhe Moscow Aviation Institute (National Research University), Ministry of Education and Science of the Russian Federation, Volokolamskoye Highway, 4, 125993 Moscow, Russian Federation; e-mail: [email protected].

2016 НАУЧНЫЙ ВЕСТНИК ГосНИИ ГА 14 УДК 629.735.083.004.58

ОПЫТ ПРОВЕДЕНИЯ И ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ

ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ НАДЕЖНОСТИ ВЫЯВЛЕНИЯ ПОВЕРХНОСТНЫХ ДЕФЕКТОВ КОМПОЗИТНОЙ

КОНСТРУКЦИИ ПРИ ПРОВЕДЕНИИ ВИЗУАЛЬНОГО КОНТРОЛЯ

Ю.М. ФЕЙГЕНБАУМ1, Е.С. МЕТЕЛКИН1, Ю.А. МИКОЛАЙЧУК1, В.Я. СЕНИК2, С.В. ДУБИНСКИЙ2, С.А. ГВОЗДЕВ2, И.Г. ХЛЕБНИКОВА2

1Государственный научно-исследовательский институт гражданской авиации

г. Москва, Российская Федерация 2 Центральный аэрогидродинамический институт им. проф. Н.Е. Жуковского,

г. Жуковский, Московская обл., Российская Федерация Аннотация. Представленная статья завершает цикл публикаций, посвященных решению

проблемы оценки надежности выявления поверхностных дефектов ударного характера при визуальном эксплуатационном контроле композитных силовых конструкций воздушного судна. Приведено краткое описание эксперимента по выявляемости дефектов, выполненного в соответствии с описанной ранее общей методологией проведения исследований и соответствующей ей рабочей методикой. Эксперимент, в котором участвовало 53 эксперта из различных организаций, проводился с использованием 72 образцов с нанесенными на них ударным способом дефектами различного размера (всего 80 дефектов). При этом помимо размера дефекта, фиксировались и варьировались такие потенциально влияющие на обнаруживаемость дефекта факторы, как расстояние до объекта контроля, квалификация эксперта, цветовая гамма образцов, степень загрязненности поверхности, освещенность. Полученные экспериментальные данные статистически обработаны в соответствии с представленной ранее методикой. В результате обработки получены зависимости вероятности визуального обнаружения дефекта от его размера и соответствующие оценки минимальных размеров надежно (с вероятностью 90% и надежностью 95%) обнаруживаемых дефектов при различных сочетаниях влияющих эксплуатационных факторов. Показано, что объем и результаты выполненных работ сопоставимы с данными аналогичных исследований, проводимых ведущими зарубежными фирмами. На основании проведенных исследований даны рекомендации по минимальным надежно обнаруживаемым размерам дефектов при различных видах визуального контроля, необходимые для формирования критериев прочности силовой композитной конструкции и программы ее технического обслуживания.

Ключевые слова: воздушное судно, силовая композитная конструкция, случайные ударные по-вреждения, визуальный контроль, экспериментальные исследования, экспериментальные образцы., эксперты, статистический анализ, вероятность обнаружения ударных повреждений, эксплуатацион-ные факторы, минимальный надежно обнаруживаемый размер, зарубежный опыт, критерии прочнос- ти, программа технического обслуживания.

EXPERIENCE AND PRINCIPAL RESULTS OF ANALYTICAL AND

EXPERIMENTAL STUDIES FOCUSED ON EVALUATION OF COMPOSITE SKIN DEFECT VISUAL DETECTION RELIABILITY

Yu.М. FЕYGENBAUM1, E.S. METELKIN1, Yu.A. MIKOLAYCHUK1, V.Ya. SENIK2,

S.V. DUBINSKIY2, S.A. GVOZDEV2, I.G. KHLEBNIKOVA2

1Central Aerohydrodynamic Institute named after N.E. Zhukovsky (TsAGI),

Zhukovsky, Moscow Region, Russian Federation 2The State Scientific Research Institute of Civil Aviation, Moscow, Russian Federation

ЮМ. Фейгенбаум, Е.С. Метелкин, Ю.А. Миколайчук, 76 В.Я. Сеник, С.В. Дубинский, С.А. Гвоздев, И.Г. Хлебникова

Abstract. This article summarizes a series of publications dedicated to the problem of assessing the reliability of detection of surface defects of composite primary structure by visual inspection. A brief description of visual damage detection experiment is presented. The experiment was accomplished in accordance with general methodology and corresponding method presented in previous articles. The study included 53 experts from different organizations that examined 72 specimens with a total of 80 impact damages of various size. A number of other parameters potentially affecting detectability (including distance to the subject, expert qualification, specimen color and surface condition, luminance) were also altered during the experiment and documented. Experimental data was statistically processed using the technique described in the previous article. Probabilistic curves showing probability of visual defect detection versus defect size under variant affecting parameters combinations are plotted. Corresponding minimum reliably detectable (90% probability with 95% of confidence) sizes of impact damage in composite structures are developed. It’s shown that the extent and outcome of this research are comparable with results of similar studies carried out by leading aviation companies. As a result of the study, recommendations are given for minimum reliably detectable sizes depending on visual inspection type. These parameters are essential for development of strength criteria and maintenance program planning of composite primary structure.

Keywords: aircraft, composite primary structure, accidental impact damage, visual inspection,

experimental study, test specimens, experts, statistical analysis, probability of impact damage detection, operational factors, the minimum reliably detectable damage, foreign practices, strength criteria, maintenance program.

Чувствительность композитной конструкции к случайным, даже незначительным,

ударным воздействиям при эксплуатации оказывает существенное влияние на прочность конструкции из композиционных материалов (КМ). При этом сами критерии прочности конструкций из КМ тесно связаны с вероятностью выявления в эксплуатации тех или иных повреждений при визуальном контроле конструкции воздушного судна.

В работах [1-3] подробно изложена общая методология и конкретные методики проведения экспериментально-расчетных исследований по определению надежности выявления поверхностных ударных дефектов при визуальном эксплуатационном контроле.

Реализуя представленные в них методические подходы, специалисты ФГУП ГосНИИ ГА и ФГУП ЦАГИ при участии ЗАО “АэроКомпозит”, а также ООО «НУЦ «Качество» провели комплекс экспериментальных и расчетных работ по оценке вероятности выявления поверхностных дефектов при визуальном контроле конструкции и определению минимальных надежно обнаруживаемых дефектов с учетом эксплуатационных факторов, реализуемых при выполнении того или иного вида визуального контроля воздушных судов (ВС) в эксплуатации.

Проведение экспериментальных исследований

Изготовление образцов для проведения экспериментальных исследований. Образцы для проведения экспериментальных исследований (рис. 1) изготавливались в

соответствии с [2] из материала HexPly M21/34%/UD194/IMA и HexPly M21/45%/120. Т. Всего было изготовлено 90 трехстрингерных образцов размером 320×320 мм и толщиной обшивки 3мм.

Покраска образцов. Образцы были покрашены в ОАО КАПО им. С.П. Горбунова по типовой технологии в цвета, близкие к цветовой гамме, принятой для покраски самолетов ПАО «Аэрофлот». Образцы были окрашены в светло-серый (50 шт.), красный (20 шт.) и синий (20 шт.) цвета.

Опыт проведения и основные результаты экспериментальных исследований надежности выявления поверхностных дефектов композитной конструкции… 77

Рис. 1. Образец для проведения экспериментальных исследований

Нанесение повреждений. После окраски на базе ФГУП ЦАГИ были проведены работы по нанесению на образцы повреждений, нормированных по глубине в диапазоне от 0,05 до 2,0 мм. Нанесение ударов выполнялось ударником сферической формы диаметром 25 мм на специализированной установке INSTRON CEAST 9350 (рис. 2).

Повреждения на образцы наносились по оси стрингеров. Для этого было изготовлено специальное центрирующее устройство, позволяющее закреплять образец на установке так, чтобы ось ударника находилась по оси стрингера (рис. 2). Данное устройство представляло собой массивный стол с центрирующими уголками, которое устанавливается в рабочую зону установки INSTRON CEAST 9350.

Рис. 2. Общий вид установки INSTRON Рис. 3. Центрирующее устройство с образцом в рабочей зоне установки

Предварительно для получения тарировочной зависимости глубины повреждения от энергии удара на двух образцах были нанесены удары с различной энергией. Глубина

Стрингеры

Обшивка 320

320

Образец

Центрирующее устройство


нанесенных при этом повреждений была замерена измерительной головкой 1ИГ (ГОСТ 18833-73), установленной в штатив. Измерения проводились в соответствии с рекомендациями, изложенными в [4.]

По полученным данным для тарировочных образцов была построена экспериментальная зависимость глубины повреждений от энергии удара (рис. 4).

В дальнейшем тарировочные данные (рис. 4) были использованы при нанесении повреждений на зачетных образцах (всего 80 образцов, из них на 72 образцах были нанесены повреждения). На 8 образцах повреждения не наносились.

Зависимость глубины повреждения от энергии удара для зачетных образцов представлена на рис. 5.

Рис. 4. Зависимость глубины повреждений

от энергии удара для тарировочных образцов

Рис. 5. Зависимость глубины повреждений от энергии удара для зачетных

образцов Незначительное отличие тарировочных и зачетных зависимостей связано с

невозможностью точно позиционировать ударник на стрингере при нанесении ударов по образцу, а также разбросом прочностных характеристик самих образцов.

После измерений глубины повреждений на каждый образец составлялся паспорт с указанием его номера, цвета образца, характеристик повреждений. В паспорте приведен также эскиз образца. Общий вид одного из образцов с повреждением представлен на рис. 6.

Установка образцов для контроля. Для удобства проведения осмотров при эксперименте образцы устанавливались в специальные планшеты, которые изготовлены из листов пенополипропилена размером 1050×1050×50 мм. Для фиксации образцов в планшетах фрезеровались пазы, в которые на клею устанавливались стрингеры образцов (рис. 7).

Всего было изготовлено 8 планшетов, на каждом из которых установлено по 9 образцов: 2 планшета с образцами светло-серого цвета, один планшет с образцами красного цвета, один планшет с образцами синего цвета, один планшет с 6-ю образцами светло-серого и 3-мя образцами красного цвета, один планшет с 6-ю образцами светло-серого и 3-я образцами синего цвета, 2 планшета с 3-мя образцами светло-серого, 3-мя образцами красного и 3-мя образцами синего цвета. На каждый планшет составлен паспорт.

0

0,5

1

1,5

2

2,5

3

3,5

0 20 40 60 80 100 120 140

Эненргия удара, Дж

Глуб

ина

повр

ежде

ния,

мм

y = 0,0537e0,0339x

0

0,5

1

1,5

2

2,5

0 20 40 60 80 100 120

Эненргия удара, Дж

Глуб

ина

повр

ежд

ения

, м

м


Рис. 6. Общий вид одного из образцов с

повреждением Рис. 7. Планшет с образцами

Для оценки влияния загрязненности поверхности на надежность выявления

поверхностных дефектов композитной конструкции при визуальном контроле образцы в планшетах подвергались загрязнению. Для имитации сажомасляной пленки на поверхности образцов использовалась черная гуашь. Идентичность и степень загрязненности образцов подбиралась путем сравнения с реальным загрязнением закрылка самолета типа Ту-204. Загрязнение производилось после проведения экспериментов на чистых образцах.

Подготовка к проведению экспериментов. Для проведения экспериментов по обнаружению ударных повреждений на образцах планшеты для осмотров были установлены в помещении площадью около 80 м2.

Планшеты располагались у противоположных стен помещения по 4 планшета с каждой стороны (рис. 8). Такая расстановка планшетов позволила минимизировать время проведения осмотров экспертами.

Рис. 8. Расположение планшетов при

экспериментах Рис. 9. Осмотр экспертом планшета с

расстояния 0,6-0,7м (имитация детального осмотра ВС)

Перед проведением экспериментов обеспечивался требуемый уровень освещенности

образцов на планшетах в 250-350 Лк путем комбинирования естественного и искусственного освещения. Перед осмотром производился замер освещенности планшетов люксметром типа ТКА-ПКМ-09.

Проведение экспериментов. В соответствии с предложенной в [2] методикой осмотр образцов проводился двумя группами экспертов. Одна группа экспертов не имела опыта проведения работ по визуальному осмотру ВС, в дальнейшем эта группа именуется


экспертами без квалификации. Вторая группа состояла из специалистов, имеющих опыт проведения работ по визуальному осмотру ВС, в дальнейшем именуются инспекторами. Всем экспертам перед экспериментом предварительно были разъяснены задачи по проведению осмотров представленных образцов. Учет экспертов, участвовавших в экспериментах, осуществлялся в специальном журнале, в который заносились Ф.И.О. эксперта, место его работы и сведения о квалификации.

Осмотр каждого планшета проводился в 3 этапа: на первом этапе – с позиции, когда эксперт находился сидя за столом на расстоянии 5 м, второй этап – на расстоянии 3 м. На первом и втором этапах эксперту не разрешалось вставать из-за стола и менять угол осмотра в больших пределах, кроме того время осмотра каждого планшета было ограничено 20 с. Эти два этапа эксперимента имитировали общий осмотр ВС. На третьем этапе осмотр проводился с расстояния 0,7 м (имитация детального осмотра ВС) (рис. 9). При этом эксперт мог вставать из-за стола и значительно менять угол осмотра, но время осмотра не должно было превышать 40 с для каждого планшета.

По завершению каждого из этапов осмотров экспертом оформлялся протокол установленного образца.

Для проведения статистического анализа результатов экспериментов данные из протоколов сводились в общую таблицу.

Сводные данные параметров и условий, характеризующие объем проведенных экспериментальных исследований, представлены в табл. 1.

Таблица 1 Параметры и условия проведенных экспериментальных исследований

Параметры экспериментальных исследований Значение параметров

Размер образца (см) 32×32 Общее количество образцов Из них: – светло-серых – красных – синих

72 36 18 18

Размер планшета (см) 105×105 Количество планшетов (один планшет – 9 образцов) 8 Характер окраски глянцевый

Чистота поверхности Все образцы в дух

вариантах – чистые и загрязненные

Общее количество повреждений на образцах Из них: – на серых образцах – на красных образцах – на синих образцах

80 40 20 20

Глубина повреждений на образцах от 0,04 мм до 1,68 мм Освещенность образцов во время эксперимента 250-350 Лк Общее количество экспертов Из них: – с навыками визуального контроля – без квалификации

53 29 24

Расстояние от экспертов до планшетов при экспериментах (м): – для детального осмотра (определения BVID), только чистые образцы – для общего осмотра (определения VID), чистые и загрязненные образцы

0,7

0,7; 3,0; 5,0

Продолжительность контроля (с) Дистанция 0,7 м Дистанция 3,0 и 5,0 м

40 20


Следует отметить, что на данном этапе не проводились испытания с варьированием таких параметров, как освещенность, угол зрения при осмотре, продолжительность контроля, зависящая от размера бойка, формы дефекта и ряда других.

Статистическая обработка экспериментальных данных

Обработка результатов экспериментов по определению выявляемости ударных

повреждений (вмятин) проведена по специально разработанной методике [3]. Были вычислены параметры α и β функции, принятой для аппроксимации зависимости вероятности обнаружения вмятины p от её характерного размера (глубины h)

max1 exp hp pβ = − − × α

,

где max

1 для средней зависимости;

0,05 для завимости, оцениваемой с надёжностью 0,95np

=

,

n – суммарное число осмотров одной вмятины (число экспертов), или группы вмятин (число экспертов, умноженное на число вмятин в группе).

Минимальный размер (глубина) надёжно обнаруживаемого повреждения определялась с использованием зависимости, соответствующей надёжности 0,95

max

1( ) exp ln ln 1 lnpVID BVIDp

= − − + α β

,

где в соответствии с [1]

BVID – минимальный размер повреждения, надежно (с вероятностью 0,9 при уровне надежности 0,95) обнаруживаемый при детальном осмотре;

VID – минимальный размер повреждения , надежно обнаруживаемый при общем осмотре;

p = 0,9 – вероятность обнаружения вмятины. Под детальным осмотром подразумеваются осмотры чистых образцов с дистан-

ции 0,7 м. В общие осмотры включены осмотры как чистых, так и загрязнённых образцов с разных

расстояний. Полученные в результате обработки оценки параметров аппроксимирующих функций,

соответствующих надёжности 0,95, при детальном и общем осмотрах приведены в табл. 2 и 3. Визуализация этих функций представлена на рис. 10 – 13.


Рис. 10. Детальный осмотр (0,7 м, чистые образцы)

Таблица 2

Детальный осмотр. Значения BVID и коэффициенты влияния

Значения факторов Параметры зависимости BVID, мм

Коэффициент влияния Эксперты Цвет α β рmax

Обобщённая зависимость 0,108 0,778 0,9911 0,33 1 Без квалификации

Серый 0,127 1,285 0,9569 0,29 0,88 Красный 0,221 0,769 0,9569 0,85 2,58 Синий 0,072 0,653 0,9654 0,33 1,0

Инспекторы Серый 0,121 1,286 0,9705 0,26 0,79 Красный 0,210 0,645 0,9705 0,94 2,85 Синий 0,039 0,440 0,9705 0,35 1,06

Все Серый 0,114 1,276 0,9911 0,23 0,70 Красный 0,200 0,670 0,9823 0,78 2,36 Синий 0,042 0,462 0,9823 0,30 0,91

Рис. 11. Общий осмотр, расстояние 0,7 м

00,10,20,30,40,50,60,70,80,9

1

0 0,5 1 1,5 2

Вер

оятн

ость


Серые, БКСерые, инспКрасные, БККрасные, инспСиние, БКСиние, ИнспОбобщённая

00,10,20,30,40,50,60,70,80,9

1

0 0,2 0,4 0,6 0,8 1 1,2 1,4 1,6 1,8

Вер

оятн

ость

обн

аруж

ения


Серый, чистаяСерый, грязнаяКрасный, чистаяКрасный, грязнаяСиний, чистаяСиний, грязнаяОбобщённая


Рис. 12. Общий осмотр, расстояние 3 м

Рис. 13. Общий осмотр, расстояние 5 м

Таблица 3 Значения VID и коэффициенты влияния

Значения факторов Параметры зависимости VID,

мм

Коэфф. влияния

Расстояние, м Поверхность Эксперты Цвет α β рmax

0,7 Обобщённая зависимость 0,12 0,69 0,993 0,42 1,00 Чистая Без

квалификации Серый 0,13 1,29 0,957 0,29 0,69 Красн. 0,22 0,77 0,957 0,85 2,02 Синий 0,07 0,65 0,965 0,33 0,79

Инспекторы Серый 0,12 1,29 0,971 0,26 0,62 Красн. 0,21 0,65 0,971 0,94 2,24 Синий 0,04 0,44 0,971 0,35 0,83

Все Серый 0,11 1,28 0,991 0,23 0,55 Красн. 0,20 0,67 0,982 0,78 1,86 Синий 0,04 0,46 0,982 0,30 0,71

Загрязнённая Все Серый 0,25 0,72 0,991 1,08 2,57 Красн. 0,35 0,90 0,982 1,11 2,64 Синий 0,07 0,47 0,982 0,65 1,55

0

0,1

0,2

0,3

0,4

0,5

0,6

0,7

0,8

0,9

1

0 0,2 0,4 0,6 0,8 1 1,2 1,4 1,6 1,8

Вер

оятн

ость

обн

аруж

ения


Серый, чистаяСерый, грязнаяКрасный, чистаяКрасный, грязнаяСиний, чистаяСиний, грязнаяОбобщённая

0

0,1

0,2

0,3

0,4

0,5

0,6

0,7

0,8

0,9

1

0 0,2 0,4 0,6 0,8 1 1,2 1,4 1,6 1,8

Вер

оятн

ость

обн

аруж

ения


Серый, чистая

Серый, грязная

Красный, чистая

Красный, грязная

Синий, чистая

Синий, грязная

Обобщённая



Значения факторов Параметры зависимости VID,

мм Коэфф.

влияния Расстояние, м Поверхность Эксперты Цвет α β




Все Серый 0,45 2,57 0,986 0,63 0,97 Красн. 0,49 1,46 0,986 0,91 1,40 Синий 0,24 2,51 0,986 0,34 0,52





Все Серый 0,67 2,26 0,986 0,99 0,97 Красн.. 0,7 1,45 0,986 1,31 1,28 Синий 0,288 2,952 0,9650 0,40 0,39


Обобщённые зависимости для отдельных дистанций осмотра получены при обработке

объединённых данных, включающих все цвета и квалификации экспертов, а при общем осмотре и состояния поверхности. Коэффициент влияния – отношение BVID (VID) при определённом сочетании уровней факторов к обобщённому значению этой характеристики.

Анализ результатов статистической обработки экспериментальных данных Результаты проведенных испытаний и расчётов свидетельствуют о следующем. При детальном визуальном контроле значения минимального надежно

обнаруживаемого размера вмятины (BVID) лежат в диапазоне от 0,23 мм до 0,85 мм. Наибольшее влияние на обнаруживаемость дефекта оказывает цвет поверхности. При

этом выявляемость вмятин на красной поверхности значительно ниже, чем на серой и синей. При реализованном в испытаниях соотношении различных цветов значение BVID

составляет 0,33 мм.


Значения минимальных надежно обнаруживаемых размеров дефектов при общем визуальном контроле (VID) при неизменной дистанции в значительной степени зависят от цвета и степени чистоты поверхности и составляют:

дистанция 0,7 м – 0,23 мм – 1,1 мм (обобщенное значение – 0,42 мм) 3,0 м – 0,34 мм – 1,01 мм (0,65 мм) 5,0 м – 0,39 мм – 1,39 мм (1,02 мм) При этом наилучшие результаты “демонстрируют” синие и серые чистые образцы. Зависимость обобщенной (т.е. полученной при объединении всех типов участвующих в

эксперименте образцов и экспертов) величины VID от дистанции контроля представлена на рис. 14.

Рис. 14. Зависимость VID от расстояния осмотра при общем осмотре

(все цвета, чистые и грязные, новички и инспекторы) Существенного влияния степени квалификации экспертов на результаты контроля при

проведенном исследовании выявить не удалось. Необходимо отметить, что, как было указано выше, при проведении эксперимента не

было исследовано влияние ряда факторов. При этом если для каких-то факторов были реализованы заведомо худшие варианты (например, низкая искусственная освещенность, только прямой угол обзора), то для таких факторов, как зависящая от размера бойка, форма вмятины, время общего контроля или степень глянцевости поверхности реализованные варианты были очевидно неконсервативные.

Кроме того, ряд факторов, например, уровень комфортность условий контроля или психофизическое состояние эксперта, не моделируется при проведении такого рода исследований.

Исходя из этого при формировании критериев прочности и программы технического обслуживания при использовании полученных размеров минимальных надежно обнаруживаемых дефектов (обобщенные оценки) целесообразно ввести коэффициент запаса, величина которого с учетом полученных результатов факторного анализа должна составлять не менее К= 2,0.

В частности, величина BVID должна быть принятой не менее чем 0,33 мм × 2,0 ≈ 0,66 мм.

Сравнение полученных результатов с данными зарубежных исследований

Для сравнения полученных результатов экспериментов с зарубежными данными был обобщен опыт работ по определению вероятности визуального обнаружения повреждений на конструкциях из КМ, проведенных ведущими западными авиапроизводителями и авиационными властями, в том числе Boeing [4], Airbus [5], EASA[6] и CAA [7].

y = 0,0222x2 + 0,0352x + 0,4606

0

1

2

3

4

5

6

7

0 2 4 6 8 10 12 14 16

VID

, мм

Расстояние до поверхности осмотра, м

Эксперимент

Экстраполяция

Полиномиальная (Эксперимент)


В табл. 4 приведено сравнение условий проведения экспериментов, перечня влияющих факторов и полученных в настоящей работе результатов с данными аналогичных зарубежных исследований. В нижней строке приведены полученные величины минимально обнаруживаемых размеров вмятин (BVID) при проведении детального осмотра с указанного в скобках расстояния.

Таблица 4 Сопоставление с исследованиями ведущих зарубежных фирм

Параметр ГосНИИ ГА

ЦАГИ Boeing Airbus EASA CAA

Вероятн./ надежн. (%)

90/95 90/95 н.д. 80/ н.д. 90/ н.д.

Диаметр бойка (мм)

25,0 25,4 – 152,4 6,0 – 120,0 25,0 – 320,0 25,0 – 87,0

Энергия удара (дж)

5 – 107 5 – 170 н.д. 10 – 75 5 – 70

Глубина вмятин (мм)

0,04 – 1,68 н.д. 0,3 – перфор. 0,01 – 0,32 0,03 – 2,11

Количество вмятин

80 79 н.д. 20 32

Цвета светло-серый, синий,

красный

светло-серый,

голубой

белый, серый,

голубой, зеленый

красный, голубой

белый, серый, голубой

Поверхность глянцевая глянцевая, матовая

глянцевая, матовая



Состояние поверхности

чистая, загрязненная

чистая н.д. чистая, загрязненная

чистая

Освещенность (Лк)

250 – 350 (комбинир.)

н.д. (естест. искус.)

н.д. (естест., искус.)

200 – 400 (искусствен.)

н.д. н.д.

Расстояние (м) 0,7; 3,0; 5,0 1,5; 5,0; 20,0 0,5 – 1,0 0,5 – 1,0 1,2 Эксперты (кол-во)

53 (2 категории)

н.д. (н.д.)

100 (н.д.)

100 (2 категории)

100 (без квалиф.)

BVID (мм) (расстояние (м))

0,23 – 0,85 (0,7)

0,25 – 0,5 (1,2)

н.д. 0,12 (0,5 – 1,0)

0,25 – 0,7 (1,2)

Как видно из представленных данных, и условия проведения исследований, и

полученные величины размеров надежно обнаруживаемых ударных повреждений в целом согласуются с данными аналогичных зарубежных исследований.

В то же время следует отметить, что эти данные в большей степени приведены для ориентировочной оценки, так как их прямое сравнение является некорректным ввиду отсутствия полной и подробной информации о зарубежных исследованиях и невозможности точного сопоставления условий эксперимента и факторов, при которых эти данные были получены.

Кроме того, ввиду отсутствия в настоящее время единого стандарта имеются определенные различия в принимаемых уровнях надежности, исследуемых факторах, алгоритмах обработки экспериментальных данных и т.д.


Отметим также, что в литературе практически отсутствуют данные об экспериментально полученных величинах дефектов, надежно обнаруживаемых при общем визуальном контроле с различных дистанций.

Все это лишний раз подтверждает справедливость высказанного в работе [1] тезиса о том, что оценка надежности выявления поверхностных дефектов при визуальном контроле конструкции в эксплуатации и формирование соответствующих критериев остаточной прочности вновь проектируемого ВС не могут быть основаны только на литературных данных, а должны определяться по результатам собственных исследований, учитывающих специфику разрабатываемой конструкции и программы ее технического обслуживания в эксплуатации.

Выводы Впервые в отечественной практике проведены экспериментальные исследования

надежности выявления поверхностных дефектов композитной конструкции при визуальном эксплуатационном контроле.

Исследования проведены в соответствии с предварительно разработанными общей методологией и рабочими методиками проведения экспериментов и статистической обработки их результатов, учитывающими различные эксплуатационные факторы, потенциально влияющие на выявляемость дефектов при проведении общего и детального визуального контроля в процессе технического обслуживания воздушного судна.

В результате проведенного исследования получены зависимости вероятности визу- ального обнаружения поверхностного ударного дефекта (вмятины) от его размера при различных сочетаниях эксплуатационных факторов.

С использованием вероятностных зависимостей получены оценки минимальных величин надежно (с вероятностью 90% при уровне надежности 95%) обнаруживаемых дефектов при детальном контроле и их зависимость от расстояния до объекта при общем визуальном контроле

Результаты анализа имеющихся литературных данных свидетельствую о том, что условия проведенных исследований и полученные величины размеров надежно обнаруживаемах ударных повреждений в целом согласуются с данными аналогичных зарубежных исследований.

При формировании критериев прочности и программы технического обслуживания с использованием полученных обобщенных оценок размеров минимальных надежно обнаруживаемых дефектов целесообразно ввести коэффициент запаса, величина которого с учетом полученных результатов факторного анализа должна составлять не менее К= 2,0.

В частности, величина BVID должна быть принята равной не менее чем 0,66 мм. Для получения менее консервативных оценок целесообразно продолжить иссле-

дования, уделив особое внимание влиянию на надежность выявления дефектов таких факторов, как зависящая от диаметра бойка форма дефекта, степень глянцевости поверхности, продолжительность контроля, природа и интенсивность освещения, угол зрения при осмотре, расширенная цветовая гамма, специальная подготовка персонала.

Снижению величин минимальных размеров надежно обнаруживаемых дефектов при детальном (BVID) и общем (VID) осмотрах могут способствовать специальные требования разработчика по покраске конструкции, по условиям и технологии проведения контроля, по специальному обучению персонала и пр.



1. Фейгенбаум Ю.М., Дубинский С.В. Надежность выявления поверхностных дефектов композитной конструкции при визуальном эксплуатационном контроле // Научный вестник ГосНИИ ГА. 2016. 12 (323). С. 68-80.

2. Фейгенбаум Ю.М., Миколайчук Ю.А., Метелкин Е.С. Методика проведения исследований по оценке надежности выявления поверхностных дефектов при визуальном контроле конструкции. Подготовка и проведение тестирования // Научный вестник ГосНИИ ГА. 13 (324). 2016. С. 21-28.

3. Авиационный стандарт. Конструкционные полимерные композиционные материалы. Метод испытаний на сопротивление разрушению ПКМ с полимерной матрицей при ударе падающим грузом (проект). ФГУП ЦАГИ.

4. Fawcett A, Oakes G: Boeing composite airframe damage tolerance and service experience. Presentation at the Composite Damage Tolerance and Maintenance Workshop, Chicago, July 19-21, 2006.

5. Fualdes, C: Composites @ Airbus - Damage tolerance methodology. Presentation at the Composite Damage Tolerance and Maintenance Workshop, Chicago, July 19-21, 2006.

6. Cook L, Boulic A, Harris D, Bellamy P, Irving P E: Reliability of Damage Detection in Advanced Composite Aircraft Structures. CAA Paper 2013/03. January 2013.

7. Study on visual inspection of composite structures. Final report EASA 2007.3

REFERENCES

1. Feygenbaum Yu.M., Dubinskiy S.V. Reliability of composite skin defect visual detection during in-servise inspections. Nauchnyj vestnik GosNII GA - Scientific Bulletin of The State Scientific Research Institute of Civil Aviation, 2016, no. 12(323), p.p.68-80. (In Russian)

2. Feygenbaum Yu.M., Mikolaychuk Yu.A., Metelkin E.S. Method of research assessment reliable detection of surface defect by visual inspection structure. Preparation and testing Nauchnyj vestnik GosNII GA - Scientific Bulletin of The State Scientific Research Institute of Civil Aviation, 2016, no.13(324), p.p. 21-28. (In Russian)

3. Aviacionniy standart. Konstrukcionnie polimernie kompozicionnie materiali. Metod ispitaniy na sopronivlenie razrusheniyu PKM s polimernoy matricey pri udare pada.yushim gruzom. (proekt), FGUP CAGI. (In Russian)

4. Fawcett A, Oakes G: Boeing composite airframe damage tolerance and service experience. Presentation at the Composite Damage Tolerance and Maintenance Workshop, Chicago, July 19-21, 2006.

5. Fualdes, C: Composites @ Airbus - Damage tolerance methodology. Presentation at the Composite Damage Tolerance and Maintenance Workshop, Chicago, July 19-21, 2006.

6. Cook L, Boulic A, Harris D, Bellamy P, Irving P E: Reliability of Damage Detection in Advanced Composite Aircraft Structures. CAA Paper 2013/03. January 2013.

7. Study on visual inspection of composite structures. Final report EASA 2007.3


Фейгенбаум Юрий Моисеевич, кандидат технических наук, главный научный сотрудник, ФГУП Государственный научно-исследовательский институт гражданской авиации, Министерство транспорта Российской Федерации, ул. Михалковская 67, корпус 1, Москва, Российская Федерация, 125438; e-mail: [email protected]

Метелкин Eвгений Сергеевич, заместитель начальника отдела – начальник лаборатории, ФГУП Государственный научно-исследовательский институт гражданской авиации, Министерство транспорта Российской Федерации, ул. Михалковская, 67, корпус 1, Москва, Российская Федерация, 125438; e-mail: metelkin_es@ ncplg.ru

Миколайчук Юрий Александрович, начальник отдела ФГУП Государственный научно-исследовательский институт гражданской авиации, Министерство транспорта Российской Федерации, ул. Михалковская, 67, корпус 1, Москва, Российская Федерация, 125438; e-mail: [email protected].



Сеник Виталий Яковлевич, кандидат технических наук, ведущий научный сотрудник, ФГУП Центральный аэрогидродинамический институт им. проф. Н.Е. Жуковского (ЦАГИ), Министерство промышленности и торговли Российской Федерации, ул. Жуковского, 1, Жуковский, Московская обл., Российская Федерация, 140180; e-mail: [email protected]

Дубинский Станислав Вячеславович, кандидат физико-математических наук, заместитель начальника отделения Центрального аэрогидродинамического института им. проф. Н.Е. Жуковского (ЦАГИ), Министерство промышленности и торговли Российской Федерации, ул. Жуковского, 1, Жуковский, Московская обл., Российская Федерация, 140180, e-mail: [email protected]

Гвоздев Сергей Алексеевич, инженер отделения Центрального аэрогидродинами-ческого института им. проф. Н.Е. Жуковского (ЦАГИ), Министерство промышленности и торговли Российской Федерации, ул. Жуковского, 1, Жуковский, Московская обл., Российская Федерация, 140180, e-mail: [email protected]

Хлебникова Инна Григорьевна, старший научный сотрудник, ФГУП Центральный аэрогидродинамический институт им. проф. Н.Е. Жуковского (ЦАГИ), Министерство промышленности и торговли Российской Федерации, ул. Жуковского 1, Жуковский, Московская обл., Российская Федерация, 140180; e-mail: [email protected]

ABOUT THE AUTHORS Feygenbaum Yury M., Chief Scientist of The State Scientific Research Institute of Civil

Aviation (GosNII GA), Ministry of Transportation of Russian Federation, Mikhalkovskaya Street, 67, bld. 1, Moskow, Russian Federation, 125438; e-mail: [email protected].

Metelkin Evgeniy S., Chief of Laboratory, The State Scientific Research Institute of Civil Aviation (GosNII GA), Ministry of Transportation of Russian Federation, Mikhalkovskaya Street, 67, bld. 1, Moscow, Russian Federation, 125438; e-mail: metelkin_es @ncplg.ru.

Mikolaychuk Yury A. Head of department, The State Scientific Research Institute of Civil Aviation (GosNII GA), Ministry of Transportation of Russian Federation, Mikhalkovskaya Street, 67, bld. 1, Moscow, Russian Federation, 125438; e-mail: [email protected].

Senik Vitali Ya., Scientist of the Departament of Central Aerohydrodynamic Institute named after N.E. Zhukovsky (TsAGI), Ministry of Industry and Trade of Russian Federation, Zhukovsky Street, 1, Zhukovsky, Moskow Region, Russian Federation, 140180; e-mail: [email protected]

Dubinskiy Stanislav V., Ph.D., Deputy Head of the Department of Central Aerohydrodynamic Institute named after N.E. Zhukovsky (TsAGI), Ministry of Industry and Trade of Russian Federation, 1 Zhukovsky Street, Zhukovsky, Moscow Region, Russian Federation 140180, e-mail: [email protected]

Gvozdev Sergey A., Engineer of Departament of Central Aerohydrodynamic Institute named after N.E. Zhukovsky (TsAGI), Ministry of Industry and Trade of Russian Federation, Zhukovsky Street, 1, Zhukovsky, Moskow Region, Russian Federation, 140180; e-mail: [email protected]

Khlebnikova Inna G., Scientist of the Departament of Central Aerohydrodynamic Institute named after N.E. Zhukovsky (TsAGI), Ministry of Industry and Trade of Russian Federation, Zhukovsky Street, 1, Zhukovsky, Moskow Region, Russian Federation, 140180; e-mail: [email protected]





2016 НАУЧНЫЙ ВЕСТНИК ГосНИИ ГА 14 УДК 629.735.015.4:533.69.048.5

СРАВНЕНИЕ ХАРАКТЕРИСТИК ПОВТОРЯЕМОСТИ ВОЗДУШНЫХ ВЕРТИКАЛЬНЫХ ПЕРЕГРУЗОК ∆ny ≥ 0 C РЕГИСТРАТОРОВ К3-63

И МСРП–64 НА ОСНОВЕ ЛОГНОРМАЛЬНОГО ЗАКОНА ВЕРОЯТНОСТЕЙ

В.С. КОРОЛЕВ

Государственный научно-исследовательский институт гражданской авиации,

г. Москва, Российская Федерация

Аннотация. В статье приводятся результаты обработки полетной информации канала ∆ny ≥ 0 для 5 типов самолетов (транспортная категория: ЯК 42, ТУ-134А, ТУ-154Б, Ил-76, Ил-62), полученной с аналогового самописца К3-63 (типа V-g-H-t) или с цифрового аварийного самописца МСРП-64, который опрашивает ∆ny с частотой 8 Гц. Так как в основном периоды эксплуатации самолета с бортовой записывающей аппаратурой (К3-63 или МСРП-64) не совпадают, то в этом случае (для типового полета или одного часа крейсерского полета) рассчитаны отношения данных с К3-63 к данным с МСРП-64 для интегральной повторяемости ∆ny ≥ 0, усталостной повреждаемости и усталостного ресурса крыла.

Ключевые слова: сравнение, аналоговый, цифровой, самописец, отношение, интегральная

повторяемость, перегрузка, усталостная повреждаемость, усталостный ресурс, крыло, логнормальный закон, вероятность.

СOMPASITION OF CHARACTERISTICS OF INCREASES AIR

OVERLOADING ∆ny ≥ 0 FROM RECORDERS K3-63 AND MCРП-64 BE FOUNDED ON LOGNORMAL LOAD OF PROBABILITY

V.S. KOROLEV

The State Scientific Research Institute of Civil Aviation, Moscow, Russian Federation

Abstract. In the article bring of results processing of flight information by channel ∆ny ≥ 0 for 5 types aeroplanes (transport category: Yak-42, Tu-134A, Tu-154B, Il-76, Il-62) to obtain from analogue recorder K3-63 (type V-g-H-t) or digital crash recorder MCРП-64 which calling ∆ny with frequency 8 Hz. Since generally periods of explotation aeroplan with aircraft recorder equipment (K3-63 or MCРП-64) «lack of coordination» in that ease (for standart flight or one hour of cruising flight) calculated ratio data by K3-63 to data by MCРП-64 for integral repeated ∆ny ≥ 0, fatigue damage and fatigue life of wing.

Keywords: comparison, analogue, digital, recorder, ratio, integral repeated, overloading, fatigue

damage, resource, wing, lognormal law, probability.

Сравнение характеристик повторяемости воздушных вертикальных перегрузок ∆ny ≥ 0 c регистраторов К3-63 и МСРП-64 на основе логнормального закона вероятностей… 91

В отчете [1] для пяти типов самолетов транспортной категории ЯК 42, ТУ-134А,

ТУ-154Б, Ил-76, Ил-62 приведены графики повторяемости абсолютных значений перегрузок ny для режимов набора высоты, эшелона, снижения, типовой полет (в отдельных случаях даны таблицы и графики повторяемостей раздельно для ∆ny > 0 и ∆ny < 0), полученные расшифровкой «аналоговых» записей ny с самописца К3-63 и с аварийного самописца МСРП-64, на котором применяется дискретно-цифровая расшифровка записей ∆ny (с частотой опроса канала ny 8 раз в секунду).

Термин абсолютное значение | ny | официально введен в [2] и под ним понимается модуль прироста перегрузки. с повторяемостью равной полусумме повторяемостей равноотстоящих от ∆ny = 0 значений ∆ny > 0 и ∆ny < 0.

Из данных [1] даже удовлетворительного совпадения повторяемостей ∆ny с К3-63 и МСРП-64 на единицу режима, т.е. на час полета или за один полет не отмечается из-за:

1. Несовпадений периодов эксплуатации самолетов с К3-63 и с МСРП-64 (на наши запросы данных по одновременным записям ∆ny на эти регистраторы в ряд ОКБ, где они могли быть, мы не получили положительных отзывов).

2. Различия в местах установки датчиков перегрузок этих регистраторов. 3. Разных методов расшифровок записей с К3-63 и МСРП-64. В связи с тем, что данные по повторяемости | ny | могут приводить к погрешности в оп-

ределении максимальной перегрузки цикла «Земля-Воздух-Земля» для крыла самолета, в статье приводятся сравнения данных по повторяемости ny с К3-63 и МСРП-64 при ∆ny > 0 и на основе логнормального закона представления повторяемостей воздушных вертикальных ∆ny [3].

Предварительно, учитывая что «динамическая» реакция на ∆ny датчиков перегрузок МП-95 систем МСРП-64 и К3-63, находящихся рядом в ц.т. самолета одинаковы (это нами было отмечено при проведении летных испытаний пассажирского самолета при полетах в «болтанку», воздушных маневрах и «ударах» на посадке в 60–х гг. XX века), мы провели увеличенную в 17 раз расшифровку осциллограммы записей ∆ny с датчика МП-95 при поле-тах ТУ-154Б в зоне умеренной болтанки на повторяемость как это делается при обработке информации с лент К3-63 и МСРП-64 по программе [4].

На рис. 1a приведен одноминутный участок этой записи. На увеличенной записи один разряд ∆ny = 0,1 равен 38 мм, а при частоте опроса 1/8 с расстояние между вертикалями по оси времени шириной в 0,125 с равнялось 4,625 мм. Максимум ∆ny > 0 и точки пересечения вертикалей с записью ∆ny > 0 (рис. 1б) снимались непосредственно с увеличенной записи. На рис. 1в приведены интегральные повторяемости ∆ny > 0 для случаев типовой расшифровки с К3-63 и МСРП-64 по [4] и повторяемость «урезанных» локальных максиму-мов ∆ny на ширине ∆t =0,125 с или 4,625 мм (симметрично относительно пика ∆ny) для априорной оценки возможной погрешности определения локального пика ∆ny при примене-нии дискретно-цифровой расшифровки с МСРП-64.

Из рис. 1 следует, что при установке К3-63 и МП-95 в центре тяжести самолета кривые интегральной повторяемости ∆ny > 0 в непрерывной болтанке эквидистантны. Последующие вычисления по примерно 100 экспериментальным точкам рис. 1 показали, что кривые рис. 1в описываются формулами (1), (2) (см далее); а матожидания М и с.к.о. σ равны:

1) при расшифровках по типу К3-63: М=0,14895; σ =0,0854; 2) при расшифровках по типу [4] как на МСРП: М=0,1396; σ =0,08486; 3) при «урезанных» локальных максимумах: М=0,12136; σ =0,0853. При несущественных отличиях в σ матожидания в случае 1) больше матожидания случая

2) в 1,067 раза, а в случае 1) > случая 3) в 1,227 раза. Из увеличенных записей ∆ny рис. 1 в области умеренной болтанки с ∆ny ≈ 0,4 отдельные

пиковые значения 1) превышали значения 2) в 1,27 раза; а случай 1) превышал 3) в 1,38 раза.

92 В.С. Королев

Рис. 1. Осциллограмма записи перегрузок в центре тяжести самолёта ТУ-154Б при полёте в

болтанку 9.06.84 Н=2300 м. Vпр=515 км/ч и график интегральной повторяемости N (∆ny) при расшифровке записей по типу КЗ-63 и программе [4] по типу МСРП

Эти данные (даже с учетом различия в местах установки датчиков ∆ny К3-63 и МП-95 и

разницах в объеме измерений) отражаются на поведении прямых квантилей с ln ∆ny (см. ниже формулу (2)).

Например, на рис. 2 на «вероятностной бумаге» логнормального закона для самолетов ТУ-134А и ТУ-154Б приведены прямые квантилей при ∆ny > 0 интегральных повторяемостей (1), (2) за типовые полеты, полученные с регистраторов К3-63 и МСРП, и максимальных за полет ∆ny

max , также описываемых формулами (1), (2) при значении Nоф=1,0. («Светлые»

экспериментальные точки соответствуют данным с К3-63, «черные» – данным с МСРП; объемы измерений, значения Nоф, k, L формулы (2) см. далее в табл. 1). По рис. 2 отметим существенную особенность поведения квантилей (2) для ∆ny

max по самолетам Ту-134А и ТУ-154Б по статистическим данным с К3-63 за 41658 и 99754 полетов (впрочем особенность эта отмечается и для других типов самолетов Як-42, Ил-62, Ил-76 [5] при достаточном объеме измерений) в некоторой точке значения ∆ny

maxизл прямая (2) имеет другой наклон и

при ∆nymax>∆ny

max изл уменьшается количество полетов (период встречи, как это определяется

в теории экстремальных значений) для достижения больших значений ∆nymax по сравнению с

продолжением прямой (2) по первоначальному наклону.


Рис. 2. Положение экспериментальных точек относительно прямых квантилей для самолётов ТУ-134А и ТУ-154Б на вероятностной бумаге логонормального закона

Обозначения: 1. «Светлые» точки с данных КЗ-63. «Черные» точки с МСРП. 2. ∆, , ,∇ – самолёт ТУ-134А. Номера строк табл. 1 и литература: 23,25 – [5]; 24, 26 – [1]; 13

– [8]; 14 – [1]. 3. ,,,, – самолёт ТУ-154Б 27, 29 – [5]; 28,30 – данные НЦ-13 ГосНИИ ГА (Зорич Е.А.,

Семин А.В.) 32 – [1]; 17 – [8]; 22 – [1]. Номера прямых формулы (2) соответствуют номерам строк табл. 1 с 1=1датчика. Указанная особенность, отмеченная нами ранее [5; 6; 7] имеет большое значение при

анализе вероятностей достижения редких событий, в том числе и природных. На рис. 2 по статистическим данным по повторяемости ∆ny

max за полет с МСРП-64 по самолету


ТУ-134А [1] перелом в поведении квантилей «присутствует» с N=3952 полетов, по самолету ТУ-154Б [1] за N=10040 полетов прямая квантилей излома не имеет, но максимальное значе-ние ∆ny

max = 1,0 лежит выше основной прямой (в «области больших периодов»). А по данным НЦ-13 ГосНИИ ГА по самолету ТУ-154Б, (представленных по просьбе автора) данные обработки повторяемостей ∆ny

max с МСРП-64 за 2001-2009 годы эксплуатации и объемом в N = 90832 полетов (сопоставимом с объемом N=99754 полетов с К3-63 [5]) прямые квантилей имеют излом (разный наклон), а самое максимальное значение ∆ny

max ≤ 1,0 так же лежит в области больших периодов, что, вообще говоря, может быть объяснено неопределенностью в отбраковке отдельных больших значений ∆ny

max при использовании программы [4], ибо условия эксплуатации ТУ-154Б довольно стабильны по характеристикам типового полета для данных [1] и [5].

Значения интегральной повторяемости ∆ny > 0 для указанных выше пяти самолетов

выбирались из материалов к отчетам [1; 5; 8; 9; 10]. Ниже приводятся предлагаемые нами аналитические зависимости и формулы для

сравнения характеристик повторяемости ∆ny с регистраторов К3-63 и МСРП-64. Интегральная повторяемость N(∆ny) на основе логнормального закона вероятностей

представляется формулой [3; 6]

N(∆ny) = Nофц.т.(о) 1– 1

2πny

оф

kx

∆

∆∫ exp [– (k ln x + L)2 /2] dx, (1)

где Nофц.т – число нулевых значений ∆ny за один час полета на эшелоне или за типовой

полет; ∆оф – см. далее формулы (13а, 13б); k и L – числовые коэффициенты прямой квантиля q логнормального распределения ∆ny > 0:

q = k ln ∆ny + L. (2)

Значение Nофц.т по эмпирической зависимости из [3], полученной нами из материалов

летных испытаний

Nофц.т = 1,172333 · Nо · exp (– 0,0424 · y·kц.т.), (3)

где Nо и y – коэффициенты экспоненциальной зависимости (4) повторяемостей N (∆ny) в окрестности ∆ny=0 и ∆nyо, определяемые по повторяемости N (∆nyо) и N (∆nyо + 0,1) при ∆nyо=0,25, если повторяемость дана по КЗ-63 и при ∆nyо=0,1 в случае повторяемости с МСРП-64.

N (∆ny) = Nо · exp (– y·∆ny) (4)

α

α

α


После несложных преобразований из (4) получим

– y = 10 · ln [ N (∆nyо) / N (∆nyо + 0,1)]; No = N (∆nyо) exp ( y ·∆nyо) . (5)

kц.т. – коэффициент, устанавливающий линейную связь между ∆ny в центре тяжести самолета и ∆ny в месте фактической установки датчика перегрузок устойчивого по перегрузке самолета [5]:

∆ny датч = kц.т · ∆ny ц.т. = (1 ± bg · bcax· σH/ iz2), (6)

где bg – расстояние датчика · ny от центра тяжести самолета;

bcax – средняя динамическая хорда самолета; σH – запас продольной устойчивости; iz

2 – квадрат радиуса инерции самолета для данного режима полета. Для рассматриваемых типов самолетов с коэффициентом корреляции r > 0,9 iz

2 есть линейная функция отношения веса топлива на режиме к весу самолета на этом режиме.

Так как придерживаться принципа: один вертикальный порыв – один прирост ∆ny, как это дано в [2], вообще говоря не корректно, то и формула (6) лишь несколько уточняет измерения, а потому рекомендуется нами к применению. В частности свободный член в (2) с использованием (6) может быть преобразован таким образом:

qц.т. = k · ln∆ny ц.т. + Lдатч + k ln kцт = k ln ∆ny ц.т. + Lц.т. (7)

По таблицам или графикам интегральной повторяемости N (∆ny), полученными с К3-63

или МСРП-64 и формулам (1) – (7) можем вычислить параметры логнормального закона и сравнивать повторяемости ∆ny в «усталостном» и «статическом» диапазоне ∆ny. Для этого выбраны уровни ∆ny = 0,1; 0,25; 0,45; 0,65; 1,0; 1,5. Последнее значение ∆ny=1,5 является нормируемым значением для самолетов в соответствии с АП-25.

По значениям k и L (2), (7) матожидание М и с.к.о. σ для N (∆ny) определяются по формулам

M = exp (– L/k + 1 / 2 / k2) ; (8)

σ2 = (exp (1/ k2) – 1) · M2 . (9)

Результаты расчетов по формулам (1) – (9) характеристик повторяемостей для 5-ти типов самолетов приведены в табл. 1 указанием объема измерений N, времени типового полета τn[ч], полета на эшелоне τэ[ч], высоты эшелона Hэш [км], ∆ny

max – максимальной ∆ny в данной N (∆ny ); количества точек ni (в методе наименьших квадратов при определении q (2)); T1.5 – количества полетов или летных часов при которых ожидается нормируемое АП-25 значение ∆ny = 1.5. Нечетные строки таблицы 1 относятся к данным, полученным с К3-63, обозначаемые буквой Kп – если они относятся к типовому полету или Kэш – если к эшелону; четные строки относятся к данным с МСРП-64, обозначаемые буквой Mп и Мэш, соответствующих режимов.

αα


Таблица 1 Объем измерений и характеристики интегральной повторяемости

∆ny > 0 с данных К3-63 и МСРП-64 на основе логнормального закона вероятностей

Самолет N (полет)

τ (час)

Kц.т. ∆ny max

Nоф ni k Lц.т. M σ T1.5 10-6 [ПОЛЕТ]

Як-42

Hэш=8,64

P=349*

Кп Мп Кэш Мэш

4638 22332 965 6830

1,55 2,09 0,93 1,0

1,08 1,0

1,08 1,0

0,95 1,1

0,85 0,7

237,95 123,90 32,923 29,776

6 7 4 6

1,783 1,86076 1,89525 1,83936

5,0096 4,8887 5,0298 51037

0,0705 0,0835 0,0809 0,0723

0,04286 0,04832 0,04589 0,0424

0,84051 0,96335 9,20419 13,93323

Ил-62

Hэш=10,3

P=527


44581 954

20754 954

4,303 6,453 3,85 5,673

0,8584 0,982 0,8584 0,982

1,05 0,8

0,75 0,6

44,0761 133,7806 4,91905 4,2596

7 6 6 5

2,174652 2,012255 2,07451 1,5347

4,35336 4,67752 4,54707 4,18025

0,15015 0,11756 0,12547 0,08114

0,07286 0,06020 0,06417 0,05901

0,26719 0,43459 5,39122 0,29537

Ил-76

Hэш=9,8

P=507


3486 1623 2085 1623

2,678 2,518 1,8

1,666

1,05 1,0

1,05 1,0

0,95 0,7 0,6 0,6

62,394 75,814 6,7304 7,3949

8 6 4 6

2,14561 2,25317 2.12104 1,71136

4,65892 4,94083 4,92029 4,42720

0,127103 0,12315 0,10985 0,08926

0,062606 0,05746

0,054808 0,05694

0,997793 5,73483 40,084

0,896147

ТУ-134А

Hэш=9,54

P=396


39444 8708

39444 8708

1,667 1,615 0,92 0,893

1,043 1,0254 1,056 1,0335

1,25 0,7

0,85 0,7

74,093 114,157 5,5528

10,3035

10 6 7 6

1,954805 2,265062 1,96988 2,002964

4,508843 5,02137 4,54907 4,68298

0,11353 0,120101 0,12795 0,10933

0,062092 0,055715 0,069396 0,058168

0,226073 5,09372 3,88122 4,92661

ТУ-154Б

Hэш=10,5

P=496


67449 10026 67449 10026

2,523 2,765 1,818 2,117

0,927 1,0

0,935 1,0

1,15 1,0

0,85 1,0

124,708 122,036 6,41358 12,3810

10 10 7 9

1,85765 1,7380

1,716491 1,516952

4,72828 4,53695

4,631701 4,32573

0,09068 0,086726 0,07577

0,071769

0,052574 0,05433

0,050707 0,052948

0,376467 0,099795 3,015542 0,210 44

ТУ-154Б Кп Мп

9960 17975

- 1,939

0,927 1,0

1,05 0,9

52,874 91,597

9 6

1,64262 2,08621

4,45123 4.73433

0.080096 0,115965

0,053648 0,058938

0,12265 0,929375

ТУ-134А 1 ветвь

ТУ-134А 2 ветвь

Кп Мп Кп Мп

41658 3952

41658 3952

- - - -

1,043 1,025 1,043 1,025

0,589 0,591 1.6 0,9

1.0 1,0 1,0 1,0

5 6 8 3

3,400382 1,99079 1,474459 1,281871

4,50683 3,850714 3,487793 3,478185

0,27744 0,163965

- -

0,083388 0,087841

- -

- -

0,034946 0,031339

ТУ-154Б 1 ветвь

ТУ-154Б 2 ветвь

Кп Мп Кп Мп

99754 90832 99754 90832

- - - -

0,9273 1,0

0,9273 1.0

0,739 0.408 1,3 1,0

1,0 1,0 1,0 1,0

4 3 4 5

3,67699 3,494796 0,885809 1,721071

4,798428 4,689069 3,954578 3,098024

0,28179 0,272316

- -

0,07796 0.079543

- -

- -

0,169066 0,013599

Ту-154Б Одна ветвь

- Мп

10040 - 1,0 1,0 1,0 9 2,020089 3,630800 0,187342 0,098722 0,232611

*p – удельная нагрузка на крыло для взлетного веса типового полета [кг/м2]

По данным табл. 1 получена табл. 2 – отношения повторяемостей N (∆ny ц.т) с данных по К3-63 к данным по МСРП для намеченных выше уровней ∆ny , включая и отношение N (о) при ∆ny = 0, для типового полета или полета на Hэш, а также отношения матожиданий ∆ny данных с этих сампописцев.

ц.т. оф.


Таблица 2

Отношения интегральной повторяемости ∆ny усталостных повреждаемостей и ресурса крыла (при m=4 и m=6), полученных по данным с К3-63 к данным по МСРП

∆ny

Типовой полет Эшелон Як-42 Ил-62 Ил-76 Ту134 Ту154 Ту154 Ту154 Як-42 Ил62 Ил76 Ту134 Ту154 1;2 1) 5;6 9;10 13;14 17;18 21;18 17;22 3;4 7;8 11;12 15;16 19;21

0 2) 1,92 0,329 0,823 0,649 1,0219 0,4333 1,3615 1,1057 1,55 0,91 0,539 0,518 0,1 1,286 0,4546 0,841 0,562 1,1213 0,3697 0,8488 1,4527 2.522 1,406 0,566 0,635

0,25 1,024 0,843 1,098 0,775 0,96 0,3867 0,6538 1,6858 2.723 1,0395 0,653 0,480 0,45 0,9352 1,169 1,565 1,564 0,7349 0,4477 0,7477 1,7484 1,464 0,5183 0,757 0,313 0,65 0,9003 1,357 2.155 2,877 0,5777 0,5185 0,9328 1,7113 0,686 0,2506 0.866 0,217 1,0 0,9730 1,414 3,561 8,661 0,3967 0,6487 1,3964 1,558 0,215 0,0824 0,941 0,1257 1,5 1,145 1,6265 5,746 22,53 0,265 0,8137 2,4687 1,5203 0,055 0,0223 1.269 0,069

Мк3/Ммсрп 3) 0,844 1,277 1,032 0,945 1,0456 1,1114 0,782 1,118 1.546 1,2306 1,1703 1,111 m=4 4) 1,3568 0,5484 0,9165 0,6367 1,05995 0,4477 0.8508 1,3906 2,555 1,2109 0,5894 0,619 m=6 4) 1,1934 0,7055 1,0197 0.738 0,97845 0,4758 0,7535 1,5141 1,356 1,065 0,6324 0,472 m=4 5) 1,009 1,0065 1.0333 1,0049 0,9803 0.8889 0,9408 m=6 5) 1,0014 1,0097 1,0504 1.0074 0,9706 0,8381 0,9125 m=4 6) 0,8296 1,3493 1,0308 1.327 0,9766 1,5460 1,1267 m=6 6) 0,9618 1,0465 0,957 1,081 1,0286 1,3035 1,1409

Примечание к табл. 2: 1) По горизонтали указаны номера строк табл. 1. 2) В строках ∆ny = 0; 0,1…1,5 даны отношения повторяемостей N(∆ny) (1) данных с

К3-63 к данным с МСРП-64. 3) Отношение матожиданий с К3-63 к МСРП-64. 4) При показателях степени кривой усталости m=4 и m=6 даны отношения усталостных

повреждаемостей от воздушных перегрузок по данным К3-63 к данным по МСРП-64. 5) Отношения усталостной повреждаемости цикла «З-В-З» по К3-63 к МСРП-64. 6) Отношения «усталостного» ресурса нижней поверхности крыла по данным с К3-63 к

данным по МСРП-64.

Из этих данных табл. 2 можно заключить, что удовлетворительного совпадения данных по повторяемости ∆ny во всем диапазоне ожидаемых значений ∆ny не отмечается. Более или менее удовлетворительным совпадение повторяемостей может быть отмечено в диапазоне 0,1<∆ny<0,45.

В этот же интервал попадает и отношение матожиданий М (но только для вариантов с достаточным объемом измерений и близкими значениями τn или τэш).

Для сокращения объема статьи в табл. 2 включены некоторые отношения по усталостной повреждаемости и ресурсу (пункты 4), 5), 6) примечания к табл. 2), связанные с данными табл. 3 (см. далее).

В связи с существенными отличиями по N(∆ny) c регистраторов К3-63 и МСРП-64 необходимо рассмотреть насколько существенны отличия по усталостной повреждаемости и по ресурсу (например, для нижней поверхности крыла самолетов) при представлении этих повторяемостей N(∆ny) формулой (1).

Для этих сравнений при ∆ny>0 используем предельную диаграмму усталости Одинга и степенной вид кривой усталости для симметричного цикла нагружения с показателями степени m=4 и m=6 [5; 11].

Разрушающее значение перегрузки для 5-ти рассматриваемых самолетов принимаем равным 4,5 (т.е. эксплуатационному значению nyэ=2,5 норм АП-25 [12], умноженному на коэффициент безопасности f=1,5 [12] и с увеличенной расчетной перегрузкой ny расч=3,75 на 20%, учитывая разрушающее напряжение на растяжение при статиспытаниях).


Уравнение усталостной кривой при коэффициенте нагрузки k-1 симметричного цикла записывается в виде [5; 11]

N(k-1) k-1

m = A (m), (10)

где N(k-1) – количество циклов до разрушения по усталости при k-1. Постоянная A при m=4 равна примерно A(4)=102,1104; при m=6 A(6)=2,9376 [5]. По Одингу

k-12 = kпер

2 + kпер kср = kпер (kпер + kср) . (10а)

Представляя коэффициенты kпер (амплитуда переменной нагрузки), kср – (среднее значение коэффициента нагрузки) через амплитуду ∆ny и среднее значение ny=1 (горизонтальный полет в неспокойном воздухе) и ny разр=4,5, получим формулу

k-1 = (∆ny

2 + ∆ny)1/2 / 4,5 . (11)

Из (10) и (11) следует, что при m=4 и m=6 «единичное» усталостное повреждение от значения x=∆ny

равно (здесь и далее мы используем линейную гипотезу суммирования повреждений)

ξ1(m=4)=2,3884·10-5 · (x2 + x)2; ξ1 (m=6)=4,0995·10-5 · (x2 + x)3. (12)

Дифференцируя интегральную повторяемость (1) по верхнему пределу, получим

дифференциальную повторяемость ∆ny, умножая ее на значения формул (12) и интегрируя в пределах от ∆оф до x=∆ny=0,1;…1,5, получим значения интегральной усталостной повреждаемости ξн.в. от воздушных перегрузок при каждом из этих значений ∆ny

при m=4

ξ н.в.. (∆ny) = 9,52834·10-6 · Nоф (о) · (x+1)2 · x · k exp ((-k ln x + L)2 / 2)dx ; (13а)

при m=6 ξ н.в. (∆ny) = 1,63547·10-5 · Nоф (о) · (x+1)3 · x2 · k exp ((-k ln x + L)2 / 2)dx . (13б)

Нижний предел интегрирования ∆оф =0,03 (выбран по зависимости ∆оф = ln (Nоф ц.т. / No): – y округленно по 5-ти типам самолетов). Наибольшее значение верхнего предела

∆ny=1,5. Дифференцируя подинтегральные функции в (13а) и (13б) и приравнивая производную

нулю, получим уравнения для определения экстремума ∆nyэ – прироста ∆ny

соответствующего максимуму дифференциальной повреждаемости. После тривиальных преобразований эти уравнения имеют вид

при m=4 k2 · ln ∆ny + k · L – (3∆ny + 1) / ( ∆ny + 1) = 0 ; (14а)

при m=6 k2 · ln ∆ny + k · L – (5∆ny + 1) / ( ∆ny + 1) = 0 (14б)

и решаются методом приближения Ньютона (функция «Solve» на научных калькуляторах).

α

ny

оф

∆

∆∫

ny

оф

∆

∆∫


Из деления значений ξн.в. (∆ny=1,5) формул (13а,б) на значения ξ1 формул (12) при x=∆nyэ

найдем nj – количество ∆nyэ, эквивалентное по повреждаемости ξн.в. ∆ny=1,5), принятой за

100% повреждаемости от воздушных ∆ny. Отношение

ξн.в. (∆ny<1,5) / ξн.в. (∆ny=1,5)

дает долю повреждаемости от ∆ny<1,5. Для иллюстрации влияния показателя m кривой усталости (10) на существенный по повреждаемости диапазон «усталостных» ∆ny вводится значение ∆ny

0,95 – верхнее значение ∆ny, при котором теряется 5% от ξн.в. (∆ny=1,5). При формировании цикла «З-В-З» – «Земля-Воздух-Земля» минимальное значение

nymin

звз определяем по эмпирическим формулам из [6] по значениям z – относительной координаты консольного сечения нижней поверхности крыла и удельной нагрузки p данного самолета. Коэффициент нагрузки kmin = nyзвз

min/4,5. Максимальный прирост ∆ny звз

max к значению ny=1, формирующей максимальное значение коэффициента нагрузки kmax= (1+∆ny звз

max) /4.5, найдем из формулы (1) при N (∆nзвз

max)=0,7 (в свое время, так рекомендовалось в отчете ЦАГИ 1578, 1976г. и для проведения сравнительных расчетов это приемлемо), так из (1) при N (∆ny звз

max)=0,7 следует вероятность P (qзвз max)=0,3 т.е. квантиль qзвз max= – 0,5322274, для которого из (2) при k, Lц.т. табл. 1 типового полета данного самолета найдем ∆ny звз

max

∆ny звзmax = exp[(q max

звз – Lц.т.) / k] . (15)

По kmax и kmin найдем среднее и переменное значение коэффициентов нагрузки цикла «З-В-З», т.е. коэффициент k-1

звз эквивалентного симметричного цикла из формулы (10а). Усталостная повреждаемость цикла «Земля-Воздух-Земля» следует из формулы (10)

ξзвз = k-1m / A (m) (16)

Суммируя повреждаемость от полетных нагрузок формул (13а, б) ξн.в.(∆ny = 1,5);

(m=4 или m=6) со значениями ξзвз (m=4 или m=6) формулы (16), получили суммарную повреждаемость сечения нижней поверхности крыла данного самолета

ξсум = ξн.в.+ ξзвз (17а)

По линейной гипотезе суммирования усталостных повреждений количество полетов до

разрушения или появления усталостных трещин («расчетный ресурс»)

T = 1/ ξсум (17б)

Результаты усталостных расчетов по формулам (10)…(17б) приведены в табл. 3. Вместо значений ξн.в. и ξЗВЗ в таблице 3 приведены их относительные значения

ξн.в. = ξн.в./ ξсумм; ξЗВЗ = ξЗВЗ / ξсумм.

В табл. 3 также включено отдельно значение ξэш – относительное значение усталостного

повреждения ξ, вносимое воздушными ∆ny при полете на эшелоне (в строках Kэш и Mэш), вошедшее в ξн.в..


Таблица 3 Результаты «усталостных» расчетов сечения крыла по повторяемости воздушных ∆ny>0 с

регистраторов К3-63 и МСРП-64 при двух значениях показателя степени m «кривой усталости»

Самолет Буква

самописца N

[полет] τреж

(час) nmax

звз m ξн.в. ξЗВЗ Tрасч [полет]

∆nyэ nj

экв ∆ny0,95

Як-42 z=0161 nmin

звз= -0,377


4638 22332 965 6830

1,552 2,09 0,93 1,0

1,282 1.282

4 6 4 6 4 6 4 6

0,647 0,231 0,574 0,202

0,353 0,769 0,426 0,798

13071 15570 15755 16189

0,087 0,126 0,101 0,143 0,098 0,135 0,087 0,124

233 128 121 68,7 36 17,5 29,2 16,7

0,35 0,50 0,37 0,60 0,35 0,47 0,33 0,49

Ту-134A z=0,326 nmin

звз= -0,384


39444 8708 39444 8708

1,667 1,615 0.92 0,893

1,331 1,329

4 6 4 6 4 6 4 6

0,577 0.244 0,683 0,306 0,039 0,016 0,048 0,023

0,423 0.756 0,317 0,694

13606 12402 10254 11471

0,138 0,191 0,139 0,176 0,137 0,188 0,131 0,150

72 41 111 74 4,97 2,86 8,97 9,51

0,45 0,65 0,39 0,55 0,42 0,63 0,42 0,58

Ту-154Б z=0,306 nmin

звз= -0,512


67449 10026 67449 10026

2,523 2,765 1,818 2,117

1,307 1,315

4 6 4 6 4 6 4 6

0,568 0,197 0,549 0,196 0,043 0,015 0,082 0,035

0,432 0,803 0,451 0,804

12794 11651 13101 11327

0,111 0,158 0,109 0,164 0,101 0,158 0,095 0,164

122 68 119 61 11,4 5,8 24 11

0,39 0,56 0,42 0,71 0,40 0,65 0,49 0,85

Ил-76 z=0,095 nmin

звз= -0,643


3486 1623 2085 1623

2,678 2,519 1,8 1,665

1,331 1,318

4 6 4 6 4 6 4 6

0,511 0,177 0,541 0,181 0,071 0,020 0,053 0,019

0,489 0,823 0,459 0,819

11869 8872 11515 9269

0,150 0,196 0,143 0,181 0,129 0,168 0,114 0,173

60,7 38 79 49 12 7,5 12 5,9

0,41 0,57 0,39 0,50 0,39 0,50 0,46 0,71

Ил-62 z=0,16 nmin

звз= -0,643


44581 954 20754 954

4,303 6,453 3,85 5,673

1,363 1,360

4 6 4 6 4 6 4 6

0,428 0,132 0,579 0,178 0,128 0,033 0,062 0,034

0,572 0,868 0,421 0,822

12819 8302 9500 7933

0,178 0,256 0,157 0,248 0.150 0.200 0,109 0,188

32 16,5 100,4 51 14 7 18,6 9,5

0,52 0,74 0,42 0,57 0,42 0,76 0,59 1,0

Ту-154Б z=0,306

Кп Мп

9960 10026

– 2,177

1,270 1,315

4 6 4 6

0,380 0,121 0,549 0,136

0.620 0,879 0.451 0,804

20255 14765 13101 11327

0,103 0,163 0.109 0.164

52 24 119 61

0,46 0,75 0,42 0.71

Для сокращения объема статьи некоторые данные табл. 3 переведены в «сравнительную»

табл. 2. Это касается отношений усталостных повреждаемостей ξн.в., ξЗВЗ, ξэш за типовой


полет и ресурса T рассчитанных по данным с К3-63 к аналогичным данным с МСРП при показателях степени кривой усталости (10) m=4 и m=6.

В последнем вертикальном столбце табл. 3 приведены вышеупомянутые значения ∆ny0,95.

При систематизации данных этого столбца при сравнении расчетов по К3-63 и МСРП по 5-ти самолетам отметим:

– для типового полета с МСРП среднее значение при m=4 ∆ny0,95

m=4 = 0,398; с.к.о. σm=4 = 0,0194; при m=6 ∆ny

0,95m=6 = 0,586; σ = 0,070;

– для типового полета с К3-63 ∆ny0,95

m=4 = 0,424; σ = 0,05783; ∆ny0,95

m=6 = 0,604; σ = 0,00831.

Отношения, для примера, величин (∆ny + σ) по К3-63 к МСРП при m=4 равно 1,154; при m=6 – 1,0474 отличаются несущественно; но отношения (∆ny m=6 + σ) / (∆ny m=4 + σ) для любого регистратора равны 1,4…1,6, т.е. с ростом показателя степени кривой усталости происходит сдвиг ∆ny

0,95 в сторону больших значений ∆ny, вносящих максимальную повреждаемость, аналогичный вывод следует и из рассмотрения ∆ny

э табл. 3, с соответствующими изменениями количества nj этих значений ∆ny

э, что существенно может повлиять на программу лабораторных усталостных испытаний типа самолета.

Для уточнения нормируемого значения вертикальной перегрузки норм прочности ис-пользуют обычно данные по повторяемости, максимальной за полет ∆ny

maxц.т.. С этой точки

зрения по данным табл. 1 и рис. 2 по самолету Ту-134А за N=41658 полетов в процессе экс-плуатации с К3-63 была зарегистрирована ∆ny

max = 1,6 [5]. По оценке аппроксимированных этих данных логнормальным законом (см. ниже строки табл. 1) нормированное значение ∆ny

ц.т. = 1,5 могло быть отмечено за 44957 полетов. По данным с МСРП – 64 за N=3952 полета наибольшее значение ∆ny, отмеченное не один раз ∆ny=0,9.

По аппроксимации этих данных ∆ny=1,5 могло быть зарегистрировано за 31339 полетов т.е. в 1.435 раза меньшее количество полетов, чем для данных с К3-63.

По самолету Ту-154Б за N=99754 полетов при эксплуатации с К3-63 была зарегистрирована ∆ny

max = 1,3. По оценке логнормальным законом нормируемое значение ∆ny

maxц.т.=1,5 могло бы быть отмечено за 124684 полета. При эксплуатации Ту-154Б с

МСРП-64 за N=90832 полета в период 2001-2009 годы зарегистрирована ∆nymax=1,0, а по

аппроксимированным данным логнормальным законом ∆nyц.т.=1,5 могло быть зарегистрировано за 13599 полетов, что мало достоверно и говорит о том, что принятая программа [4] расшифровки записей МСРП дает «неверные» значения в области ∆ny>1,0. При эксплуатации самолета Ту-154Б за N=10040 полетов в последние годы XX столетия также зарегистрирована ∆ny

max=1,0, а нормируемый прирост ∆ny= 1,5 по аппроксимируемым данным мог бы быть отмечен за 232611 полетов.

Такая нестабильность оценок еще раз подтверждает непригодность программы [4] для

использования статистики ∆ny с данных МСРП в нормистских целях, в том числе для получения более или менее достоверных данных по нормируемым вертикальным порывам турбулентной атмосферы.

Выводы Несмотря на существенную числовую разницу в интегральной повторяемости

воздушных ∆ny, определяемую с регистраторов К3-63 и МСРП-64 за типовой полет или час полета на Hэш с применением логнормального закона, описания этой повторяемости существенной разницы в усталостных расчетах ресурса нижних сечений крыла не отмечено.

Вероятностные оценки, основанные на данных с МСРП-64 (с частотой опроса ∆ny 8 раз в секунду) количества полетов самолетов транспортной категории, при котором можно ожидать достижения нормируемого АП-25, значения ∆ny=1,5 существенно отличаются от таковых с аналогового самописца К3-63.


Рекомендуется провести сравнительные расчеты по формулам настоящей статьи данных по повторяемости воздушных ∆ny, получаемых с регистраторов К3-63 и МСРП-64 за одновременные периоды эксплуатации.

При усталостных расчетах ресурса и составлении программы лабораторных испытаний на усталость необходимо учитывать увеличение уровня «усталостных перегрузок», вносящих основную долю повреждения с ростом показателя степени m кривых усталости.

Считаем целесообразным применение автономного счетчика воздушных ∆ny, синхронизированного с установкой и заменой носителей информации аварийных самописцев режимов полета и расположенного рядом с их датчиком перегрузок в соответствии с требованиями п. 25. 1459 (2) АП-25.


1. Сравнительные результаты обработки полетной информации бортовыми регистраторами К3-63 и МСРП-64 (канал перегрузки): научно-технический отчет АНТК им. А.Н. Туполева, ГосНИИ ГА, ЦАГИ. Инв 4493. М.: ЦАГИ, 1996.

2. ОСТ 102514 – 84. Модель турбулентности атмосферы. Характеристики. 3. Королев В.С. Аппроксимация интегральных кривых повторяемости вертикальных перегрузок

в центре тяжести магистральных самолетов логарифмически нормальным законом распределения вероятностей // Научный вестник ГосНИИ ГА. 2011. 1. С. 186 – 192.

4. Программа первичной статистической обработки на устройстве «Луч-74» информации, регистрируемой системой МСРП-64-2 на рейсовых самолетах авиапредприятий ГА: отчет ГосНИИ ЭРАТ ГА, утв. 19.05.81. Ответственный исполнитель Лурье Б.А.

5. Использование статистических данных по максимальным перегрузкам в полете и на посадочном ударе эксплуатируемых самолетов для прогнозирования нагруженности новых пассажирских самолетов и экспресс оценки ресурса крыла: отчет ГосНИИ ГА по работе 1.01.02.55 п. 4, утв. 26/VI-1987. Ответственный исполнитель Королев В.С.

6. Королев В.С. Прогнозирование нагружения магистральных самолетов и оценка ресурса их крыльев по статистике перегрузок в эксплуатации: дисс. … канд. техн. наук. М., 1994. 197 с.

7. Королев В.С. Особенности функций распределения максимальных за полет приростов воздушных перегрузок и перегрузок посадочного удара магистральных самолетов ГА и распространение их в область некоторых природных явлений // Проблемы безопасности полетов. ВИНИТИ. 2010. Вып. 9. С 42 -50.

8. Исследование нагруженности самолетов ГА и ВВС в условиях эксплуатации (самолеты ГА): отчет 30. Сиб. НИИА, 1980.

9. Экспериментальные характеристики параметров полетов, определяющих нагруженность самолетов Як-42 на всех режимах эксплуатации по данным штатного бортового регистратора МСРП-64-2 за период 1999-2004 гг.: научно-технический отчет ЦАГИ. М., 2004.

10. Анализ повторяемости перегрузок на воздушных режимах эксплуатации воздушных судов гражданской авиации России, разработанных на ОАО АК им. С.В. Ильюшина АНТК им. О.К. Антонова и ОАО «ОКБ им. А.С. Яковлева»: научно-технический отчет ЦАГИ 66/02. М., 2003.

11. Одинг И.А. Допускаемые напряжения в машиностроении и циклическая прочность металлов. М.: Машгиз, 1947. 260 с.

12. Авиационные правила. Часть 25. Нормы летной годности самолетов транспортной категории М.: МАК, 2009.

REFERENCES

1. Comparative results of flight data recorders onboard K3-63 and MSRP-64 (overload channel) scientific and technical report ASTC A.N. Tupolev. State Research Institute of Civil Aviation, TsAGI. Inv. number 4493, TsAGI, Moscow, 1996. (In Russian)

2. 102514 OST - 84. The model of atmospheric turbulence. Characteristics. (In Russian)


3. Korolev V.S. Approximation of the integral curves of the repeatability of the vertical accelerations at the center of gravity of the main aircraft log-normal probability distribution law. Nauchnyj vestnik GosNII GA - Scientific Bulletin of The State Scientific Research Institute of Civil Aviation, 2011, no. 1, p.p.186 - 192. (In Russian)

4. The program is the primary statistical processing on the device «Luch-74» information recorded system-INEM 64-2 on regular flights of airlines GA. Report Research Institute of Civil Aviation Erato CA approved. 05.19.81. The executive Lurie B.A. (In Russian)

5. Using statistical data on maximum overload in the air and landing on aircraft operated blow to predict loading of new passenger aircraft and rapid assessment wing of the resource. Report on the State Research Institute of Civil Aviation 1.01.02.55 claim 4 Approved. 26. VI-1987. The executive Korolev V.S. (In Russian)

6. Korolev V.S. Prognozirovanie nagruzheniya magistral'nykh samoletov i otsenka resursa ikh kryl'ev po statistike peregruzok v ekspluatatsii. Diss. cand. tekhn. Nauk [Prediction of load-haul aircraft and the resource estimate their wings on statistics overload operation. Cand. tech. sci. diss.]. Moscow, 1994. 197 p. (In Russian)

7. Korolev V.S. Features of distribution functions for maximum flight increments air congestion and overloading the landing shock CA-haul aircraft and distributing them to some natural phenomena. Nauchno-tekhnicheskii zhurnal «Problemy bezopasnosti poletov». VINITI – «Safety Issues» Scientific and Technical Journal. VINITI, 2010, no. 9, p.p. 42 – 50. (In Russian)

8. Study loading of CA aircraft and the Air Force in service (CA aircraft). Report number 30. Sib. SRI of Astronomy 1980. (In Russian)

9. Experimental flight characteristics parameters determining the loading of aircraft Yak-42 in all modes of operation according to standard on-board recorder MSRP-64-2 for the period 1999-2004. Scientific and Technical Report TsAGI. Moscow, 2004. (In Russian)

10. Analysis overload repeatability air modes of operation of aircraft of Russian civil aviation, developed by JSC AK them. SV Ilyushin ASTC. OK. Antonova and JSC «Yakovlev Design Bureau. AS Yakovlev», Scientific and Technical Report TsAGI 66 . 02. Moscow, 2003. (In Russian)

11. Oding I.A. Dopuskaemye napryazheniya v mashinostroenii i tsiklicheskaya prochnost' metallov [Allowable stress in mechanical and cyclic strength of metals]. Moscow, Mashgiz Publ., 1947. 260 p. (In Russian)

12. Aviation rules. Part 25. Standards of airworthiness of aircraft of transport category Moscow, IAC 2009

СВЕДЕНИЯ ОБ АВТОРЕ

Королев Валентин Семенович, кандидат технических наук, ведущий инженер отдела

Авиационного сертификационного центра, ФГУП Государственный научно-исследовательский институт гражданской авиации, Министерство транспорта Российской Федерации, ул. Михалковская, 67, корп. 1, Москва, Российская Федерация, 125438.

ABOUT THE AUTOR

Korolev Valentin S., Candidate of Technical Sciences, Lead Engineer of Department Flight, Control Systems and Structure, The State Scientific Research Institute of Civil Aviation, Ministry of Transport of the Russian Federation, Mikhalkovskaya Street, 67, building 1, 125438 Moscow, Russian Federation.

2016 НАУЧНЫЙ ВЕСТНИК ГосНИИ ГА 14 УДК 330.131.7.00.57

МОДЕЛЬ ОЦЕНКИ РИСКОВ ПРИ ФОРМИРОВАНИИ И ИСПОЛНЕНИИ ПРОЕКТОВ В ПРОЦЕССЕ УПРАВЛЕНИЯ ПОЛНЫМ

ЖИЗНЕННЫМ ЦИКЛОМ СЛОЖНОЙ ТЕХНИЧЕСКОЙ СИСТЕМЫ

М.В. ВОЛКОВ 1, С.В. КОНДРАТЬЕВ 2, М.Ю. ЗАМАЛДИНОВ 2

1Закрытое научно-производственное акционерное общество «Отделение проблем военной экономики и финансов», г. Тверь, Российская Федерация

2Открытое акционерное общество «Авиатехприемка», г. Москва, Российская Федерация Аннотация. Рост масштабов программ управления развития сложных технических систем,

особенно в госсекторе, требуют от государственных органов управления не только коренных изменений в функциональном и организационно-правовом отношениях, но и новых подходах к вопросам аналитической поддержки принятия решений. Современные условия формирования и исполнения проектов характеризуется рядом особенностей, касающихся нестационарностью макроэкономических процессов в стране и мире в сфере бюджетной политики, нелинейностью экономических процессов и расширением спектра факторов рисков, которые необходимо учитывать при выполнении проектов на всех стадиях жизненного цикла. В этих условиях для выработки качественных управленческих решений необходимо развивать математические модели оценки рисков в процессе формирования и исполнения программ и проектов. Актуальность данной проблемы подтверждается рядом федеральных законов и других основополагающих документов.

Ключевые слова: оценка рисков, полный жизненный цикл, сложная техническая система.

THE RISK ASSESSMENT MODEL IN THE FORMATION AND EXECUTION OF PROJECTS IN THE PROCESS OF MANAGING THE

ENTIRE LIFE CYCLE OF COMPLEX TECHNICAL SYSTEM

M.V.VOLKOV 1, S.V.KONDRATYEV 2, M.Yu. ZAMALDINOV 2

1Closed Research-and-ProductionJoint-Stock Company "Department of Problems of Military

Economics and Finance" Tver, Russian Federation 2OpenJoint Stock Company "Aviatechpriemka"

Moscow, Russian Federation

Abstract. The increase of control software development of complex technical systems, especially in the public sector, demand from the public administration is not only fundamental changes in the functional and organizational-legal relations, but also new approaches to analytical decision support. Modern conditions of formation and execution of projects is characterized by several features related to non-stationarity of macroeconomic processes in the country and the world in the field of budgetary policy, the non-linearity of economic processes and expanding the range of risk factors that must be considered when executing projects at all stages of the life cycle. In these conditions, to develop quality management decisions necessary to develop mathematical models of risk assessment in the process of formation and execution of programmes and projects. The urgency of this problem confirmed by a number of Federal laws and other fundamental documents.

Keywords: risks evaluation, full life cycle, complex technical system.

Модель оценки рисков при формировании и исполнении проектов в процессе управления полным жизненным циклом сложной технической системы 105

Риск – это количественная оценка ущерба из-за отклонения проекта от цели и планов его реализации. Под целью проекта понимается достижение заданных в паспорте проекта показателей качества в заданное время при фиксированном объеме финансирования, а неопределенность – неполнота или неточность информации об условиях реализации.

Нормативное обеспечение оценки рисков проектов включает в себя: ГОСТ Р 52806-2007. Менеджмент рисков проектов. Общие положения. ГОСТ Р ИСО 31000-2010. Менеджмент риска. Принципы и руководство. ГОСТ Р ИСО/МЭК 31010-2011. Менеджмент риска. Методы оценки. ГОСТ Р 54500.3-2011/Руководство ИСО/МЭК 98-3:2008. Неопределенность измерения.

Часть 3. Руководство по выражению неопределенности измерения. Бизнес логика формирования и контроля исполнения проектов с учетом рисков

представлена на рис. 1 [1]. С целью минимизации потерь при реализации проектов оценка рисков должна

проводиться на этапах формирования, размещения и в ходе исполнения. В процессе формирования проектов оценку рисков целесообразно проводить после выбора одного или нескольких вариантов реализации проекта, рациональных по критерию эффективность-стоимость. Такая оценка производится для учета неопределённости условий принятых при формировании проектов и создания плана работ по управлению рисками.

Оценка рисков при размещении мероприятий проекта необходимо проводить с целью определения исполнителя, способного выполнить работы по проекту с заданной эффективностью с минимальным риском для заказчика. В существующих методиках выбора победителей конкурсов оценка рисков не предусмотрена. Однако при переходе на федеральную контрактную систему целесообразно проведение оценки рисков на этапе выбора исполнителей проектов.

Рис. 1. Бизнес логика формирования и контроля исполнения проектов с учетом рисков

При проведении контроля за ходом исполнения целесообразно проводить оценку рисков

после получения информации о результатах исполнения этапов проекта для своевременного устранения рисков, на основании разработанного при формировании проекта плана управления рисками.

106 М.В. Волков, С.В. Кондратьев, М.Ю. Замалдинов

Структурная схема оценки рисков при формировании и исполнении проектов представлена на рис. 2.

Каждый проект для оценки рисков должен быть представлен: • целеполаганием; • бюджетом; • сетевым графиком исполнения; • ресурсами необходимыми для его реализации; • описанием процессов, происходящих при реализации каждого мероприятия проекта; • внешней средой, описанной макропоказателями. Для оценки рисков в первую очередь создаются объекты оценки. Объект оценки рисков – это совокупность размещенных в базе данных мероприятий,

связанных между собой, с целью получения результата, предусмотренного проектом. Объект оценки рисков создается научно-исследовательские учреждения заказчиков,

государственными заказчиками или федеральными органами исполнительной власти путем установления взаимосвязей мероприятий, проекта.

Рис. 2. Структурная схема оценки рисков проекта При этом используются следующие связи: • связи, установленные в сквозном плане создания продукции; • связи между мероприятиями проекта, установленные в комплексной целевой

программе; • информация, имеющаяся у пользователя о структуре и плане исполнения проекта. Каждое мероприятие, включаемое в объект оценки, описывается перечнем основных

показателей его характеризующих. Оценка рисков начинается с анализа и идентификации базовых факторов рисков. Базовые факторы риска тесно связаны с процессами реализации


мероприятий, входящих в состав объектов оценки рисков. Чтобы оценить риск объекта необходимо провести анализ рисков каждого мероприятия, входящего в объект оценки, и взаимосвязей между отдельными мероприятиями объекта.

Анализ каждого мероприятия, входящего в объект оценки, производится с применением комплекса методик, характеризующих процессы исполнения мероприятия. Для такого анализа требуется большой объем исходных данных. Поэтому все процессы, происходящие при выполнении прогноза исполнения мероприятий, сгруппированы по воздействию их на объект оценки.

Прогнозирование исполнения мероприятий проекта проводится: • по финансированию; • по сбалансированности планов; • по угрозе банкротства исполнителей; • по наличию необходимых технологий; • по наличию производственных мощностей; • по обеспечению трудовыми ресурсами; • по обеспечению материалами и комплектующими; • по обеспечению энергоресурсами; • по материально-техническому обеспечению и другим выбранным пользователем

показателям. Оценка факторов рисков каждого мероприятия производится с применением моделей

(рис. 3), основанных на экспертных оценках, методе аналогий, методе декомпозиции, моделях производственных процессов.

Рис. 3. Модели оценки факторов рисков проекта


Построенный на приведенных выше принципах реестр базовых рисков включает: • уровень иерархии объекта оценки; • фазу жизненного цикла объекта (разработка, серийное производство, эксплуатация,

утилизация); • перечень факторов риска; • вероятность возникновения и воздействия базового фактора риска на мероприятие; • ущерб от воздействия фактора на объект по времени, стоимости, целевому

индикатору качества. Ущерб по целевому индикатору для НИОКР оценивается только своевременностью

исполнения мероприятий, заданных в ведомости исполнения исполнителя. Для счетных целевых индикаторов ущерб исчисляется недопоставками (% исполнения плана).

Для проведения оценки последствий влияния базовых факторов рисков на показатели проекта применяется модель интегральной оценки на основе статистического моделирования по методу Монте-Карло. В качестве исходных данных для моделирования принимаются базовые факторы рисков и базовые меры. Параметры проекта могут задаваться как точечными значениями, так и законами распределения ущерба и вероятности. При этом имеется возможность прогнозирования последствий реализации рисков для тех частей объекта оценки, для которых мероприятия проекта не заданы. Для этого исходные данные по рискам исполнения заданных мероприятий пролонгируются на неопределенные части проекта.

Выходная информация при такой схеме оценки рисков готовится в графическом и текстовом виде и включает документы, отражающие следующие оценки:

• результаты оценки рисков; • эффективность принятых мер; • неустранимые и остаточные риски. В качестве показателей для оценки рисков проекта выбраны: • коэффициент исполнения плана по интегральному целевому индикатору и целевым

индикаторам, заданным в паспорте проекта; • разница между запланированным временем окончания проекта и прогнозируемым с

учетом рисков; • разница между планируемой стоимостью проекта и прогнозируемой с учетом рисков. Дорожная карта оценки рисков и выбора мер на этапе формирования проекта (рис. 4)

включает этапы [2]: • обоснование проекта в детерминированных условиях; • оценки и анализа ситуаций, состоящие из оценки рисков и прогнозирование

состояния проекта без учета мер по парированию рисков; • формирования решений для различных вариантов мер по парированию рисков. Формирование рекомендаций руководителю производится исходя из сценариев,

принятых при формировании проекта. Если для парирования рисков выделен резервный фонд, то решается задача его оптимального распределения для получения максимума эффективности проекта. Если резервный фонд не выделен, то решается задача минимизации остаточного риска и минимальных затрат на меры. Если лимиты проекта не заданы и резервный фонд для компенсации рисков не задан, решается задача по критерию Парето.

Дорожная карта оценки рисков на этапе размещения мероприятий проекта включает этапы анализа информации о заказе, оценки степени доверия предприятию – участнику конкурса, оценки вероятности исполнения контракта, контроля ценообразования. Результатом оценки является выработка предложений государственному заказчику по способу размещения заказа и выбору головного исполнителя мероприятий оборонного проекта.


Рис. 4. Дорожная карта оценки рисков и выбора мер на этапе формирования проекта

Рис. 5. Дорожная карта оценки рисков и выбора мер на этапе реализации проекта


Дорожная карта оценки рисков и выбора мер на этапе реализации проекта (рис. 5) состоит в оценке отклонений проекта от плановых показателей по стоимости, срокам исполнения и качеству, прогнозировании последствий отклонений от плана и принятии адекватных мер по парированию отклонений от плана [2].

Решение задач анализа и оценки рисков, возникающих при выполнении проекта, производится с использованием методического аппарата ситуационного управления. При этом решаются следующие частные задачи:

• моделирование проблемной ситуации в соответствии с данными, полученными при оценке рисков с учетом основных показателей выполнения проектов, подвергшихся воздействию финансовых рисков;

• разработка сценариев развития ситуации на перспективу; • определение факторов риска, связанных с проблемной ситуацией с учетом сценариев

ее развития; • выбор стратегии и мер по разрешению проблемной ситуации с учетом установленной

системы приоритетов при реализации проекта и соотношения затрат на реализацию соответствующей стратегии и потенциального выигрыша от разрешения проблемной ситуации;

• синтез сценария управления, реализующего выбранную стратегию управления; • оценка сценария управления. В результате решения задач ситуационного управления может быть принято решение о

корректировке проекта или о разработке нового проекта в соответствии с требованиями действующих нормативных правовых актов в области управления проектами.

Наши оценки показывают, что применение предлагаемых методов может значительно снизить ущерб государственных заказчиков и федеральных органов исполнительной власти от несвоевременного и некачественного исполнения проектов на некоторых стадиях жизненного цикла сложных технических систем.

ЛИТЕРАТУРА 1. Методические указания по разработке и реализации государственных программ Российской

Федерации: утв. приказом Министерства экономического развития РФ от 22 декабря 2010 г. 670. 2. Минаев В.Н., Латышев Н.В. Теоретические основы автоматизации процессов управления

программами в сфере оборонно-промышленного комплекса с учетом рисков их реализации. Тверь: Экслибрис, 2012. С. 210-212.

REFERENCES

1. Guidelines for the development and implementation of state programmes of the Russian Federation(appr. by order of the Ministry of economic development of the Russian Federation of December 22, 2010 670). (In Russian)

2. Minaev, V. N., Latyshev N. In. Teoreticheskie osnovy avtomatizatsii protsessov upravleniya programmami v sfere oboronno-promyshlennogo kompleksa s uchetom riskov ikh realizatsii [Theoretical bases of automation of processes of programme management in the sphere of military-industrial complex taking into account the risks of their implementation]. Tver: Ex-Libris Publ. 2012, p.p. 210-212 (In Russian).



Волков Михаил Владимирович, кандидат технических наук, коммерческий директор, ЗНП АО «Отделение ПВЭиФ», ул. Хрустальная, 2, корпус 4, Тверь, Российская Федерация, 170021; e-mail: [email protected].

Кондратьев Сергей Вячеславович, специалист, АО «Авиатехприемка», Электрический пер., 1, стр. 12, Москва, Российская Федерация, 123557; e-mail: [email protected].

Замалдинов Максим Юрьевич, главный специалист, АО «Авиатехприемка», Электрический пер., 1, стр. 12, Москва, Российская Федерация, 123557; e-mail: [email protected].

ABOUT THE AUTHORS

Volkov Mikhail V., Candidate of Technical Sciences, Commercial Director, SNP JSC «Office PVA@F», Khrustal'naya Street, 2, building 4, 170021 Tver, Russian Federation; e-mail: [email protected].

Kondratyev Sergey V., Specialist, OJSC «Aviatekhpriemka», Elektricheskii lane, 1, building 12, 123557 Moscow, Russian Federation; e-mail: [email protected].

Zamaldinov Maxim Yu., Chief expert, OJSC «Aviatekhpriemka», Elektricheskii lane, 1, building 12, 123557 Moscow, Russian Federation; e-mail: [email protected].

Зарегистрирован Федеральной службой по надзору в сфере связи, информационных технологий и массовых коммуникаций (Роскомнадзор) Свидетельство о регистрации ПИ ФС77-61476 от 24 апреля 2015 г.

Подписано в печать 19.09.2016 Печать офсетная Формат 60/84/8 6,94 уч.-изд. л. 12,94 усл. печ. л. Заказ 1627 Тираж 110 экз. _______________________________________________________________________________________

Оформление и изготовление ООО «ИПП «ИНСОФТ» +7 (495) 620-49-01

Верстка Ирины Смирновой

Documents

НАУЧНЫЙ ВЕСТНИК ГосНИИ ГАgosniiga.ru/wp-content/uploads/2018/04/14-2016.pdf · Scientific Bulletin of The State Scientific Research Institute of Civil Aviation