СИСТЕМА ДИАГНОСТИРОВАНИЯ ТЕХНИЧЕСКОГО СОСТОЯНИЯ СРЕДСТВ ПОДВЕСКИ АВИАЦИОННОГО ОБОРУДОВАНИЯ Российский патент 2008 года по МПК G01M19/00 

Предлагаемое изобретение относится к области технического обслуживания и эксплуатации сложных дорогостоящих объектов, преимущественно агрегатов и механизмов управления системами вооружения летательных аппаратов, в основном средств подвески под самолетом или вертолетом управляемого и неуправляемого ракетного оружия различного назначения. Оно может быть использовано для оперативного анализа их вибродииамического состояния в части оценки работоспособности, а также для принятия решения о целесообразности дальнейшего применения агрегата или его ремонта.

В частности, оно касается диагностирования (оценки) технического состояния таких агрегатов самолета, как электромеханические катапультные устройства ракет, подвесные установки контейнеров спецоборудования, пусковых устройств реактивных снарядов, бомбодержателей и других устройств, характеризующихся большим числом различного рода механических и электрических соединений.

Оно может быть также применено для оценки технического состояния грузоподъемных механизмов: кранов, манипуляторов, лебедок и других машин, - имеющих возможность свободного освобождения от передвигаемых или подвешиваемых объектов. Предлагаемое решение используется преимущественно для оперативного выявления возможных неисправностей объекта, способных привести к его скорому отказу, т.е. для обеспечения надежной эксплуатации этого объекта по техническому состоянию, - такая технология позволяет существенно увеличить допустимые сроки их эксплуатации.

Решение также может быть использовано для аналогичных задач и в других областях человеческой деятельности, например при определении целесообразности длительной эксплуатации оборудования на автомобильном транспорте, при оценке эффективности работ по испытаниям при сертификации продукции, в том числе военного назначения, для определения рациональных сроков периодического обследования объектов.

Известны и широко применяются аналоги настоящего решения - различные способы и соответствующие средства диагностирования технических объектов и состояния их оборудования в течение установленного (планируемого) срока службы, основанные на проверке исправности в основном их электрических цепей, фактов нарушения сопротивления изоляции и других. Это, например, система, содержащая блок задания тестовых электрических импульсов и индикатор прохождения команд, соединенные через устройство обработки и анализа данных с блоком отображения результатов диагностирования.

Основными недостатками отмеченных, на примере указанной, систем диагностирования являются такие, как невозможность учета влияния механических воздействий на работоспособность аппаратуры авиационного оборудования, в частности широкого класса вибрационных, а также ударных ускорений и других, - диагностируется лишь прохождение электрических сигналов по цепям устройства [Коробов А.И. и др. Испытания радиоэлектронной, электронно-вычислительной аппаратуры. - М.: Радио и связь, 1987]. Такие системы не позволяют определить состояние объекта вследствие воздействия динамических силовых факторов в преддверии отказа.

Известны при этом системы диагностирования, работа которых также основана на искусственном создании тестовых воздействий, в основном механических, в виде статического нагружения наиболее ответственных элементов средств подвески, замерах, в частности с помощью тензоизмерительной аппаратуры, его отклика, например, податливости элементов подвески, их эксплуатационных перемещений. При последующем анализе величины и характера отклика средства подвески путем его сравнения с тестовым значением и отображении полученного результата принимают решение о возможности дальнейшей эксплуатации объекта или проведении необходимых регламентных работ.

Такая система диагностирования является наиболее близким аналогом предложенному техническому решению - его прототипом. Она содержит соединенные последовательно блок задания параметров тестовых воздействий и имитационный стенд, выполненный в виде силового гидравлического цилиндра, к которому подключен блок обработки и анализа данных, содержащий логические устройства. К нему также подключены: по входу - измеритель откликов элементов авиационного оборудования, а по выходу - блок отображения результатов диагностирования, например электронный монитор типа Flatron 775FT [Ищенко В.В. Испытания установок вооружения летательных аппаратов: Учебник - М.: Изд-во МАИ, 1999. - 88 с.: ил.].

К основным недостаткам такой системы-прототипа можно отнести его узкие возможности по анализу текущих технических параметров подвески, в частности при проведении диагностирования невозможно достаточно точно и оперативно определить техническое, в смысле возможного (ожидаемого) отказа состояние подвески авиационного оборудования. Испытания позволяют выяснить лишь факт выхода ее параметров за предельный допуск и не дают информации о будущем поведении средства подвески в условиях силовых динамических воздействий, когда возможны ее отказ и даже неожиданное лавинообразное разрушение конструкции.

Кроме того, основные методические недостатки прототипа определяются тем, что при диагностировании технического состояния подвески не имитируются реальные силовые динамические воздействия, в частности виброударные нагружения W(t), позволяющие по отклику U(t) конструкции подвески авиационного оборудования на возбуждения W(t), вызванные сбросом объекта, судить об изменении с течением времени Т эксплуатации ее технического состояния при накоплении дефектов, приводящих в последующем к отказу. Развитие предотказного состояния средства подвески оборудования, в таком случае характеризуется разностью бA амплитуд колебаний

откликов U(t) на виброударные воздействия W(t) диагностируемого средства подвески оборудования при его сбросе, соответственно U₀(t) - перед началом его ввода в эксплуатацию (на заводе Т=0) и U₁(t) - с течением проработанного времени (Т→∞).

Величина бA неизбежно возрастает при накоплении разрушений элементов, люфтов в соединениях и других факторов, снижающих механическую прочность конструкции испытываемого средства подвески, и достигает перед его отказом (возможным разрушением в работе его конструкции) значения бA_доп, устанавливаемого, например, на основе технической экспертизы или статистических эксплуатационных данных.

При этом наблюдается также разброс бU(t) по времени пиковых значений откликов U(t) относительно друг друга, вызванный разнесением резонансных явлений в конструкции испытуемого средства подвески вследствие развития в нем предотказного состояния до допустимого уровня бt_доп, вызванного совокупностью различных нарушений в образце, и фиксируемый соответствующими датчиками по откликам U(t), как

Таким образом, получаем ясную картину развития с течением времени Т→∞ вибродинамического (технического) состояния средства подвески, диагностирования его предотказного уровня и векторный критерий оценки необходимости передачи средства подвески на регламентные работы в виде

где значения бA_доп и бt_доп для различных видов диагностируемого средства подвески авиационного оборудования могут быть также заданы на основе предварительных их обследований или экспертных оценок.

Важно отметить, что при практической реализации такой системы диагностирования технического состояния средства подвески объекта в качестве эталонного ударного воздействия целесообразно использовать эффект свободных сбросов объекта (авиационного оборудования) или его весового макета. Это позволяет оперативно реализовать такой метод в полевых (на аэродроме) условиях, в том числе широко тиражировать подобные достаточно дешевые системы диагностирования.

Применительно к задаче, решаемой настоящим предложением, его целью является расширение функциональных возможностей системы по анализу текущего технического состояния средства подвески авиационного оборудования, увеличению точности и оперативности диагностирования его предотказного технического уровня.

Указанные результаты при осуществлении предложенного технического решения достигаются тем, что в известной системе диагностирования технического состояния средства подвески авиационного оборудования, содержащей соединенные последовательно блок обработки и анализа данных и устройство отображения результатов диагностирования, а также элемент измерения откликов на тестовое воздействие, установленный на средстве подвески, дополнительно введены устройство задания экспертных данных, содержащее параллельно включенные в него модули ввода параметров об уровнях допустимых разности амплитуд откликов и интервалов времени их достижения соответственно, и блок ввода исходных характеристик средства подвески, содержащий задатчики исходных амплитуды и времени достижения максимума отклика на воздействие, по своим выходам связанные с первыми входами содержащихся в блоке обработки и анализа данных первого и второго устройств сравнения, выходы которых подключены к первому и второму блокам анализа состояния средства подвески, связанные соответственно с выходами модулей ввода параметров об уровнях допустимых разности амплитуд откликов и интервалов времени их достижения, входящих в устройство задания экспертных данных, при этом элемент измерения связан через сглаживающий фильтр с измерителем максимума отклика на воздействие, входящим в блок обработки и анализа данных, и соединен с первым элементом сравнения, а средство подвески оснащено сигнализатором отделения оборудования, подключенным к измерителю максимума отклика на воздействие непосредственно и к второму устройству сравнения через счетчик времени.

Кроме того, с целью упрощения конструкции и обслуживания системы, элемент измерения откликов на тестовое воздействие выполнен в виде линейного акселерометра и установлен вблизи центра масс средства подвески, а первый и второй блоки анализа представляют собой компараторы сигналов.

Для иллюстрации применения критерия (3) на фиг.1 представлен отклик средства подвески (авиационного катапультного устройства - АКУ) при сбросе изделия как виброударное нагружение АКУ, а на фиг.2 - переходный процесс, полученный из той же зависимости после сглаживающего интегрирующего фильтра. На фиг.3 приведена структурная схема системы диагностирования технического состояния средства подвески авиационного оборудования.

Система диагностирования технического состояния средства подвески авиационного оборудования содержит соединенные последовательно блок 1 обработки и анализа данных и устройство 2 отображения результатов диагностирования, а также элемент 3 измерения откликов на тестовое воздействие, установленный на средстве 4 подвески. Дополнительно система имеет устройство 5 задания экспертных данных, содержащее параллельно включенные в него модули ввода параметров об уровнях допустимых разности амплитуд 6 откликов и интервалов 7 времени их достижения соответственно, и блок 8 ввода исходных характеристик средства 4 подвески оборудования, содержащий задатчики исходных амплитуды 9 и времени 10 достижения максимума отклика на воздействие, по своим выходам связанные с первыми входами содержащихся в блоке 1 обработки и анализа данных первого 11 и второго 12 устройств сравнения, выходы которых подключены к первому 13 и второму 14 блокам анализа состояния средства 4 подвески, связанные соответственно с выходами модулей ввода параметров об уровнях допустимых разности амплитуд 6 откликов и интервалов 7 времени их достижения, входящих в устройство 5 задания экспертных данных, при этом элемент 3 измерения связан через сглаживающий фильтр 15 с измерителем 16 максимума отклика на воздействие, входящим в блок 1 обработки и анализа данных, и соединен с первым элементом 11 сравнения, а средство 4 подвески оснащено сигнализатором 17 отделения оборудования, подключенным к измерителю 16 максимума отклика на воздействие непосредственно и к второму устройству 12 сравнения через счетчик 18 времени.

Элемент 3 измерения откликов на тестовое воздействие выполнен в виде линейного акселерометра и установлен вблизи центра масс средства 4 подвески, а первый 13 и второй 14 блоки анализа представляют собой компараторы сигналов.

Система функционирует следующим образом. Предварительно, при конструировании и отработке конкретного типа авиационного оборудования, расчетным путем или экспериментально, а предпочтительнее в процессе проведения его приемосдаточных испытаний, определяют характеристики U₀(t) и t(U₀) средства подвески авиационного оборудования перед началом его ввода в эксплуатацию и вносят их в техническую документацию изделия.

Перед началом работы системы, при подготовке исходной информации для диагностирования средства 4 подвески оборудования, посредством задатчиков устанавливают в блоке 8 исходные данные U₀(t) и t(U₀) как исходные амплитуду 9 и время 10 достижения максимума отклика на воздействие W(t), вызванное сбросом оборудования. Аналогичным образом, в устройстве 5 задания экспертных данных, посредством его модулей 6 и 7 ввода об уровнях допустимых разности амплитуд откликов и интервалов времени их достижения, устанавливают сигналы экспертных величин бA_доп и бt_доп соответственно.

Затем, в начале процесса диагностирования технического состояния средства 4 подвески авиационного оборудования, осуществляют сброс последнего и измеряют посредством элемента 3 отклики конструкции подвески на это возбуждение, а сигнализатором 17 сброса фиксируют начало t₀ движения оборудования, запускают счетчик 18 времени и измеритель 16 сигнала U₁(t).

При этом в устройствах 11 и 12 блока 1 обработки и анализа данных производят сравнения соответствующих параметров сигналов [modU₀(t)-modU₁(t)] и [t(U₀)-t(U₁)], после чего, путем сравнения их результатов с сигналами бA_доп и бt_доп, заданными в модулях 6 и 7 устройства 5, определяют в компараторах 13 и 14 частные результаты диагностирования испытываемого оборудования.

При желании процедуру осуществляют в необходимых количествах, например в зависимости от изменения конструкции средства 4 подвески или оборудования. При этом все необходимые для анализа параметры визуализируются в блоке 2 отображения результатов диагностирования, после чего принимают решение о возможности дальнейшей эксплуатации данной конструкции.

Таким образом, заявленное решение является достаточно эффективным инструментом анализа технического состояния средства 4 подвески авиационного оборудования, обеспечивая расширение функциональных возможностей системы по анализу его параметров, увеличению точности и оперативности определения предотказного состояния, целесообразности его дальнейшей эксплуатации.

Изобретение относится к области технического обслуживания и эксплуатации сложных дорогостоящих объектов. Техническим результатом является расширение функциональных возможностей системы по анализу текущего технического состояния средства подвески авиационного оборудования, увеличению точности и оперативности диагностирования его предотказного технического уровня. Система диагностирования технического состояния средства подвески авиационного оборудования содержит соединенные последовательно блок обработки и анализа данных и устройство отображения результатов диагностирования, а также элемент измерения откликов на тестовое воздействие, установленный на средстве подвески, она имеет устройство задания экспертных данных, содержащее параллельно включенные в него модули ввода параметров об уровнях допустимых разности амплитуд откликов и интервалов времени их достижения соответственно, и блок ввода исходных характеристик средства подвески оборудования, содержащий задатчики исходных амплитуды и времени достижения максимума отклика на воздействие, по своим выходам связанные с первыми входами содержащихся в блоке обработки и анализа данных первого и второго устройств сравнения, выходы которых подключены к первому и второму блокам анализа состояния средства подвески, связанным соответственно с выходами модулей ввода параметров об уровнях допустимых разности амплитуд откликов и интервалов времени их достижения устройства задания экспертных данных, при этом элемент измерения связан через сглаживающий фильтр с измерителем максимума отклика на воздействие, входящим в блок обработки и анализа данных, и соединен с первым элементом сравнения, а средство подвески оснащено сигнализатором отделения оборудования, подключенным к измерителю максимума отклика на воздействие непосредственно и к второму устройству сравнения через счетчик времени. 1 з.п. ф-лы, 3 ил.

1. Система диагностирования технического состояния средства подвески авиационного оборудования, содержащая соединенные последовательно блок обработки и анализа данных и устройство отображения результатов диагностирования, а также элемент измерения откликов на тестовое воздействие, установленный на средстве подвески, отличающаяся тем, что она дополнительно снабжена устройством задания экспертных данных, содержащим параллельно включенные в него модули ввода параметров об уровнях допустимых разности амплитуд откликов и интервалов времени их достижения соответственно, и блоком ввода исходных характеристик средства подвески оборудования, содержащим задатчики исходных амплитуды и времени достижения максимума отклика на воздействие, по своим выходам связанные с первыми входами содержащихся в блоке обработки и анализа данных первого и второго устройств сравнения, выходы которых подключены к первому и второму блокам анализа состояния средства подвески, связанным соответственно с выходами модулей ввода параметров об уровнях допустимых разности амплитуд откликов и интервалов времени их достижения, входящих в устройство задания экспертных данных, при этом элемент измерения связан через сглаживающий фильтр с измерителем максимума отклика на воздействие, входящим в блок обработки и анализа данных, и соединен с первым элементом сравнения, а средство подвески оснащено сигнализатором отделения оборудования, подключенным к измерителю максимума отклика на воздействие непосредственно и к второму устройству сравнения через счетчик времени.2. Система по п.1, отличающаяся тем, что элемент измерения откликов на тестовое воздействие выполнен в виде линейного акселерометра и установлен вблизи центра масс средства подвески, а первый и второй блоки анализа представляют собой компараторы сигналов.