Автоматизовані системи контролю
Автоматизовані системи контролю - це засоби контролю, які послідовно збирають, передають, обробляють та аналізують дані про ОК для визначення його ТС.
АСК з'явилися в п'ятдесятих роках минулого століття для забезпечення надійності літальних апаратів нового покоління, які були оснащені складним електронним обладнанням, яке потребувало набагато швидшого реагування на відмови, неполадки та вживання заходів щодо їх усунення ніж могла забезпечити лише людина-оператор.
АСК працювали з мінімальною участь оператора за за заздалегідь відпрацьованими і записаними програмами на тодішніх носіях інформації (релейних регістрах, перфострічках, магнітних барабанах, магнітних стрічках та ін.). За більш ніж півстоліття АСК пройшли шлях свого стрімкого розвитку від релейно-лампової апаратури, що містилася в масивних, людського зросту апаратурних стояках, до сучасних мультипроцесорних систем, змонтованих у легких переносних блоках.
Складність апаратного забезпечення літального апарату та різні чинників, які діють на нього під час експлуатації приводять до відмов його окремих компонентів. Саме тому першим завданням АСК є визначення рівня закладеної у виріб надлишковості - встановлення факту відмови якого-небудь компонента , вимірювання значення параметра, вимірювання зносу і т.д.
Також АСК забезпечує контроль технічного стану об’єкта – визначає можливість подальшої його експлуатації з гарантією безпечного польоту. Для вирішення цього завдання після операції вимірювання надлишковості за допомогою засобів контролю виконуються такі дії: пошук місця несправності (технічне діагностування), підрегулювання або перевірка значень параметрів після заміни несправного компонента, підготовка результатів вимірювань для подальшого опрацювання, прогнозування технічного стану об’єкта на вибраний інтервал прогнозу тощо.
Класифікація автоматизованих системи контролю.
Автоматизовані системи контролю відзначаються великим різноманіттям зразків, що відповідає обширній сфері їх застосування та численними способами їх конструктивної реалізації. Тому для класифікації АСК використовують найбільш загальні ознаки, які можуть характеризувати систему в цілому. АСК класифікують залежно від:
Залежно від призначення:
АСК, що контролюють стан авіаційного обладнання в польоті;
АСК, що застосовуються при оперативних і періодичних формах наземного обслуговування;
АСК, що забезпечують вихідний контроль при виконанні ремонтних робіт.
Залежно від форми подання й обробки інформації:
Аналогові- інформація про стан об'єкта контролю представляється й оброблюється в безперервній формі;
Цифрові- контрольовані сигнали перетворюються у цифрову форму, в якій ведеться подальша обробка інформації;
Аналогово-цифрові- порівняння контрольованих сигналів з еталонними значеннями виконується в безперервній формі, результати порівняння перетворюються в цифрову форму, а потім обробляються.
Залежно від критерію оцінки контрольованих параметрів:
Системи, що здійснюють якісний (допусковий) контроль значень параметрів, і результати, що вони видають(придатний-непридатний чи менше-норма-більше);
Системи, що здійснюють кількісний (параметричний) контроль і результати, що вони видають, вказують як знак, та і величину відхилення параметрів від еталонних значень в абсолютних, відносних та умовних одиницях. Реєстрація величини відхилення контролюючих параметрів в межах припустимих значень дозволяє здійснювати прогнозування технічного стану (поступових відмов) шляхом визначення швидкості зміни вимірюваних параметрів у процесі експлуатації.
Залежно від місця розташування:
Наземні автоматизовані системи контролю (HACK);
Бортові автоматизовані системи контролю (БАСК);
Комбіновані автоматизовані системи контролю (наземно-бортові) АСК.
Залежно від видів контролю можна виділити АСК, що виконують:
Контроль працездатності - контроль параметрів, що визначають технічний стан об'єкта контролю в цілому;
Діагностичний контроль;
Контроль, здійснюваний з метою визначення місця несправності;
Прогнозуючий контроль;
Контроль, здійснюваний, з метою прогнозування стану об'єкта контролю в майбутньому.
За режимом роботи АСК поділяються на:
статичні - технічний стан обладнання визначається за параметрами, що характеризують його статичні властивості;
динамічні- технічний стан обладнання визначається параметрами, що характеризують його динамічні властивості;
комбіновані- технічний стан визначається як за статичними, так і за динамічними властивостями.
За способом збирання і оброблення інформації:
децентралізовані-здійснюють збирання і оброблення інформації про технічний стан об’єкта контролю в окремих пристроях;
централізовані-здійснюють збирання і оброблення вказаної інформації в єдиному блоці;
послідовної дії-здійснюють послідовне збирання і оброблення інформації про технічний стан об’єкта контролю від кількох джерел;
паралельної дії-здійснюють паралельне збирання і оброблення інформації одночасно від кількох джерел.
Структура АСК
Сучасні АСК технічного стану авіаційної техніки будуються, як правило, на основі аналогового або цифрового обчислювача з програмним керуванням, призначеного для обробки поступаючої від об'єкта контролю інформації. Для визначення стану об'єкта контролю обираються деякі конкретні характеристики - п параметри його стану, які контролюються в заданій послідовності. Такими параметрами можуть бути напруга постійного або змінного струму, величина струму, індуктивність, омічний опір, електрична ємність, функціональні залежності, тощо
Забезпечує роботу й управляє роботою всіх АСК у відповідності із заданою програмою автоматичний програмуючий пристрій (блок програмного керування) i пристрій керування (пульт управління).
При виявленні несправності в об'єкті контролю АСК повинна визначити місце несправності (несправний блок) і виробити керуючий вплив для регулювання параметра або впровадження необхідних перемикань.
Рис. 1. Cтруктурна схема АСK
Основні характеристики автоматизованих систем контролю
Властивості та можливості АСК оцінюють низкою характеристик, які застосовують під час проектування АСК або під час порівняльного аналізу вже розроблених і виготовлених систем. Загальними характеристиками АСК є наступні:
1. Швидкість виконання технічного контролю
Одна з найважливіших характеристик АСК. Вимірюється інтервалом часу, необхідного для проведення контролю об’єкта.
Середня тривалість контролю об’єкта ТК визначається трьома складовими:
ТК = ТДОП + ТКП + ТАН ,
де ТДОП – середня тривалість виконання допоміжних операцій (час взаємного підключення та відключення об’єкта і АСК, час прогрівання апаратури АСК і об’єкта тощо);
ТКП – середня тривалість безпосереднього виконання операцій контролю та пошуку місць відмов;
ТАН – середня тривалість операцій зчитування (або запису) та аналізу результатів контролю.
Для вмонтованих АСК деякі допоміжні операції відсутні, тому такі АСК використовуються ефективніше, а тривалість контролю в цьому випадку залежить переважно від тривалості останньої складової, тобто тривалості зчитування та аналізу інформації.
2. Повнота технічного контролю
Ця характеристика показує, наскільки повно об’єкт охопленоконтролем, кількісно оцінюється співвідношенням інтенсивностей відмов об’єкта, які визначаються через інтенсивності відмов окремих елементів об’єкта:
, де
– інтенсивність відмови i-го елемента об'єкта;k – кількість елементів, охоплених контролем;
N – загальна кількість елементів об’єкта, k Ì N;
− знак суми.3. Надійність автоматизованої системи контролю
Надійністю називають властивість АСК виконувати задані функції, зберігаючи в часі значення встановлених експлуатаційних показників. Для оцінювання їх надійності застосовують різноманітні показники, які можна віднести до чотирьох основних груп: показники безвідмовності, показники ремонтопридатності, показники збережуваності і комплексні показники.
Серед показників безвідмовності дуже часто застосовують середній наробіток до відмови ТО, який наближено можна визначити за формулою:
, де
– інтенсивність відмови i-го елемента АСК;N – загальна кількість елементів в АСК.
Один із найважливіших показників надійності АСК, який характеризує одночасно і безвідмовність, і ремонтопридатність АСК – це коефіцієнт Кг її готовності – імовірність того, що в довільний момент експлуатації АСК не буде на техобслуговуванні і не відмовить під час контролю об’єкта.
4. Глибина пошуку місця відмови
Ця характеристика задана рівнем складової частини об’єкта, з точністю до якої визначається місце відмови під час його контролю, наприклад, з точністю до окремого агрегата в об’єкті, окремого блока в агрегаті, окремого функціонального пристрою чи окремого елемента в блоці.
5. Достовірність контролю
Достовірність технічного контролю – це ступінь об'єктивної відповідності результатів контролю дійсному технічному стану об’єкта. Розрізняють методичну, інструментальну і повну достовірність контролю. Методична достовірність залежить від методу контролю (параметричний, динамічний), від повноти контролю, від призначених допусків на параметр. Інструментальна залежить від точності каналів АСК, від характеристик пристроїв об’єкта контролю і т.д. Повна достовірність знаходиться перемноженням кількісних значень методичної та інструментальної.
6. Ефективність контролю
Найбільш загальною характеристикою АСК є ефективність її функціонування. Ефективність це комплексна характеристика контролю, яка залежить від багатьох чинників: точності вимірюваних параметрів, глибини контролю, надійності АСК і об’єкта контролю, законів розподілення контрольованих параметрів, вибраних допускових меж і т.д.
Ефективність контролю можна визначити за формулою:
. Наземні автоматизовані системи контролю
Наземні автоматизовані системи контролю (НАСК)- призначені для обслуговування авіаційного обладнання на землі, призначені для вхідного й вихідного контролю технічного стану бортового устаткування ПС на регламентних й ремонтних роботах, а також для перевірки його стану під час проведення попередніх і передполітних підготовок.
Спеціалізовані HACK здійснюють автономний автоматичний контроль окремих систем бортового устаткування без їх демонтажу.
Рис. 2. Структурна схема спеціалізованого HACK
Універсальні та комплексні НАСК здійснюють контроль технічного стану літального апарата у цілому з усім комплексом встановленого на ньому устаткування. Такі HACK будуються з використанням спеціалізованих цифрових керуючих обчислювальних машин контролю, які використовуються як пристрої централізованої обробки даних.
Рис. 3. Структурна схема універсальної HACK
Стаціонарні автоматизовані системи контролю:
Стаціонарні АСК застосовуються на великих базових аеродромах, на випробувальних полігонах, на ремонтних підприємствах. Вони призначені для детальної перевірки демонтованого обладнання і локалізації місць відмов.
Рис. 4. Структурна схема стаціонарної ACK
Головними перевагами наземних стаціонарних АСК є їх є їх широка універсальність, що забезпечує високу швидкоді, точність вимірювань параметрів, здатність локалізувати місця пошкоджень в апаратурі. У них можна створити умови для перевірки динамічних режимів роботи обладнання, що, безперечно, підвищує достовірність контролю.
Недоліком є їх складність та висока вартість виготовлення і експлуатації.
Мобільні автоматизовані системи контролю:
Мобільні АСК призначені для контролю авіаційної техніки на етапах передпольотної і попередньої підготовок, тобто безпосередньо на стоянках літаків. Вони, як правило, розміщуються в спеціально обладнаних причепах, фургонах або кузовах автомобілів. Сучасні мобільні АСК, які побудовані на базі комп’ютерів, можуть контролювати повністю весь літак і його обладнання. Але найбільш поширені ті з них, які призначені для контролю тільки деяких видів обладнання, наприклад, радіоелектронного або пілотажно-навігаційного.
Рис. 5. Структурна схема мобільної АСК
Головна перевага наземних мобільних АСК полягає в суттєвому скороченні тривалості контролю авіаційної техніки – приблизно в 5-8 разів порівняно з тривалістю підготовки літака за допомогою ручної контрольно-перевіряльної апаратури та високі показники достовірності результатів контролю. Вони також не потребують суттєвих додаткових засобів на борту літака для організації контролю.
Недоліком є неможливість створення для них рівномірного завантаження, оскільки АСК повинна переміщуватися в процесі передпольотної підготовки від одного літака до іншого. Поки контролюється один літак, решта чекають своєї черги.
Бортові автоматизовані системи контролю
Бортові АСК призначені як для контролю в польоті параметрів силових установок і бортового комплексу встаткування, параметрів та режимів польоту, так і для перевірки технічного стану бортового устаткування при усіх видах підготовок авіаційної техніки до польотів. В залежності від обсягу розв'язуваних завдань і ступеня централізації обробки контрольованої інформації бортові АСК поділяють на вбудовані в обладнання і зовнішні (відносно обладнання).
Вбудовані бортові АСК - встановлюються найчастіше в об’єктах радіоелектронного обладнання: в радіолокаційних станціях, в апаратурі радіонавігації і посадки, в радіовисотомірах та ін. Контроль забезпечує апаратура, яка самостійно виробляє сигнал певного типу в тому разі, коли її головні параметри перебувають у нормі. Але якщо хоча б один з цих параметрів виходить за межі норми, згаданий сигнал зникає або ж переходить в інший тип, в результаті чого на індикаторі з’являється світовий сигнал “несправність”.
Зовнішні бортові АСК - повністю контролюють літак, двигуни і все бортове обладнання в обсязі передпольотної підготовки. Але їх головне призначення контроль роботи авіаційної техніки в польоті. Інформація про стан усіх агрегатів і установок після оброблення видається екіпажеві у вигляді світлових і мовних сигналів, що звільняє екіпаж від необхідності постійно слідкувати за показаннями кількох десятків приладів, встановлених у кабіні. Відомості про відмови в контрольованій апаратурі відразу ж передаються на пульт керування польотами, а також – в інженерно-авіаційну службу.
Рис. 5. Структурна схема комплексної БАСК
Наземно-бортові автоматизовані системи контролю
Наземно-бортові АСК складаються з двох частин. Перша з них, яка містить у собі бортові реєстратори параметрів контролю, встановлюється на літаку. У процесі польоту реєстратори безперервно записують на магнітну плівку значення параметрів. Друга частина встановлюється на землі і являє собою апаратуру автоматичного оброблення записів, зроблених під час польоту.
Розрізняють апаратуру для реєстрації аварійних параметрів і апаратуру для реєстрації експлуатаційних параметрів.
Апаратура реєстрації аварійних параметрів виконана у формі компактних блоків (так званих «чорних ящиків») і призначена для запису обмеженого числа параметрів Унаслідок аварії чи катастрофи апаратура не повинна загинути, а записи не повинні пошкодитись. Це висуває специфічні вимоги до конструкції блоків: вони повинні витримувати великі перевантаження, протистояти високим температурам, не тонути у воді тощо.
Під час польоту реєстратори записують основні параметри, які характеризують технічний стан усього обладнання, що контролюється; після посадки літака плівка з записами використовується в наземній частині системи – в апаратурі зчитування, розшифрування та аналізу записаних результатів контролю.
Рис. 5. Структурна схема наземно-бортової АСК