авторефераты диссертаций БЕСПЛАТНАЯ БИБЛИОТЕКА РОССИИ

КОНФЕРЕНЦИИ, КНИГИ, ПОСОБИЯ, НАУЧНЫЕ ИЗДАНИЯ

<< ГЛАВНАЯ
АГРОИНЖЕНЕРИЯ
АСТРОНОМИЯ
БЕЗОПАСНОСТЬ
БИОЛОГИЯ
ЗЕМЛЯ
ИНФОРМАТИКА
ИСКУССТВОВЕДЕНИЕ
ИСТОРИЯ
КУЛЬТУРОЛОГИЯ
МАШИНОСТРОЕНИЕ
МЕДИЦИНА
МЕТАЛЛУРГИЯ
МЕХАНИКА
ПЕДАГОГИКА
ПОЛИТИКА
ПРИБОРОСТРОЕНИЕ
ПРОДОВОЛЬСТВИЕ
ПСИХОЛОГИЯ
РАДИОТЕХНИКА
СЕЛЬСКОЕ ХОЗЯЙСТВО
СОЦИОЛОГИЯ
СТРОИТЕЛЬСТВО
ТЕХНИЧЕСКИЕ НАУКИ
ТРАНСПОРТ
ФАРМАЦЕВТИКА
ФИЗИКА
ФИЗИОЛОГИЯ
ФИЛОЛОГИЯ
ФИЛОСОФИЯ
ХИМИЯ
ЭКОНОМИКА
ЭЛЕКТРОТЕХНИКА
ЭНЕРГЕТИКА
ЮРИСПРУДЕНЦИЯ
ЯЗЫКОЗНАНИЕ
РАЗНОЕ
КОНТАКТЫ


Pages:     | 1 || 3 | 4 |   ...   | 5 |

«ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НАУЧНО-ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ ИНСТИТУТ ГРАЖДАНСКОЙ АВИАЦИИ ISSN 2309-2998 НАУЧНЫЙ ВЕСТНИК ГосНИИ ГА ...»

-- [ Страница 2 ] --

Однако подобного рода практика может привести к возникновению метрологических рисков [2]. Чтобы уйти от метрологических рисков или снизить их, в калибровочную дея тельность метрологических служб ГА введено правило: калибровка ССИ - это по факту ве домственная поверка, т.е. при нахождении действительных значений метрологических ха рактеристик за пределами допускаемых значений ССИ бракуется метрологической службой, проводившей калибровку, и не допускается к дальнейшей эксплуатации. Сертификаты о ка либровке оформляются только на те экземпляры ССИ, у которых по результатам калибровки значения метрологических характеристик по всей номенклатуре находятся в пределах допус каемых значений.

Одновременно следует отметить, что калибровка ССИ на ВТ имеет ряд специфических особенностей:

а) калибровка ССИ, выполняемая в рамках определения № 102-ФЗ [5] для обеспечения авиационной деятельности и деятельности авиационной инфраструктуры, не может быть признана приемлемой безоговорочно, поскольку необходима уверенность в том, что метро логические характеристики ССИ, применяемых при контроле параметров АТ, не превыша ют нормированных в эксплуатационной документации допускаемых значений. При этом оценка соответствия метрологических характеристик нормированным значениям возможна по результатам калибровки ССИ с расчетом погрешности измерений и с выдачей заключения об однозначной возможности их дальнейшего применения при контроле параметров АТ;

б) при ТОиР АТ применяются средства неразрушающего контроля (СНК), не отнесен ные к СИ, при этом имеющие метрологические характеристики (например, чувствитель ность, погрешность, напряженность магнитного поля и др.), которые следует периодически контролировать для обеспечения поддержания режимов, заданных в эксплуатационной до кументации. Названные СНК были отнесены к ССИ [7], а контроль параметров возложен на метрологические службы;

в) при калибровке ССИ необходимы специальные источники электропитания, соответ ствующие характеристикам бортовой сети по ГОСТ Р 54073 [10]: напряжение постоянного тока 27 В;

переменного тока 36 В и 115 В частотой 400 Гц с соответствующими допускае мыми отклонениями;

г) к работам по калибровке ССИ допускается персонал (авиационные специалисты), об ладающий необходимыми знаниями и опытом в области ГА;

знакомый с принципами, режи Оценка технической компетентности калибровочных лабораторий… мами и условиями работы изделий АТ (бортового оборудования), а также конструктивными схемами ССИ, применяемых при производстве авиационной деятельности.

При этом общие требования к квалификации персонала, осуществляющего работы по метрологическому обеспечению авиационной деятельности на предприятиях ВТ, изложены в Квалификационных характеристиках [11].

Таким образом, единственным видом метрологического обслуживания для ССИ при производстве авиационной деятельности в РФ является калибровка [7;

8;

9], что отвечает требованиям российского законодательства [5] и стандарту ИКАО [6].

3. Организация работ по оценке технической компетентности калибровочных ла бораторий специальных средств измерений на воздушном транспорте Приказом от 27.11.1995 г. № ДВ-126/113 [12] Департамента воздушного транспорта был подтвержден присвоенный ГосНИИ ГА еще в 1977 г. статус Головной организации метро логической службы (ГОМС) ГА. По инициативе главного метролога ГА и для реализации функций ГОМС ГА при участии специалистов ГосНИИ ГА были разработаны и введены распорядительные документы [7;

8], которыми установлено, что ССИ подлежат калибровке в метрологических службах предприятий ВТ, подтвердивших техническую компетентность на проведение данного вида работ.

Помимо этого ГосНИИ ГА были разработаны отраслевые нормативные документы [13;

14], регламентирующие порядок и процедуру оценки технической компетентности метроло гических служб, осуществляющих калибровку ССИ, а также надзора за их деятельностью [15].

Федеральным органом исполнительной власти, уполномоченным Правительством РФ в области обеспечения единства измерений, метрологии и стандартизации – Росстандартом – была создана и зарегистрирована Минюстом РФ от 03.12.1996 г. № 1205 Российская система калибровки (РСК).

В развитие положений Закона РФ № 4871-1 [4] Всероссийским НИИ метрологической службы (ВНИИМС) Росстандарта – научно-методическим центром РСК был разработан па кет нормативных документов и правил, устанавливающих требования к выполнению калиб ровочных работ и порядку оценки технической компетентности метрологических служб в области проведения калибровочных работ.

С учетом изложенного и необходимостью выполнения статей Закона РФ № 4871-1 [4] Федеральным органом исполнительной власти в области ГА перед институтом поставлена задача получения полномочий аккредитующего органа РСК.

В 1999 г. ГосНИИ ГА получил Сертификат от 29.12.1999 г. № 107 о регистрации в каче стве аккредитующего органа РСК со специализацией по калибровке ССИ, применяемых в технологических процессах ТОиР АТ.

Указом Президента РФ от 24.01.2011 г. № 86 [16] в целях повышения эффективности государственного управления в сфере аккредитации сформирована единая национальная си стема аккредитации, а постановлением Правительства РФ от 17.10.2011 г. № 845 [17] утвер ждено положение о Федеральной службе по аккредитации. Принятие названных документов потребовало внесения ряда корректировок в процедуру оценки технической компетентности метрологических служб. С учетом данных обстоятельств ГосНИИ ГА прошел перерегистра цию в РСК в качестве Уполномоченной экспертной организации по оценке компетентности в части выполнения калибровочных работ. При этом особый акцент сделан на обеспечении соблюдения требований ГОСТ ИСО/МЭК 17025 [18].

С вводом в действие ГОСТ ИСО/МЭК 17025 [18] были установлены общие требования к компетентности калибровочных лабораторий, осуществляющих калибровку СИ. С учетом этого ГосНИИ ГА в процессе подготовки и проведения оценки технической компетентности уделяет внимание структуре и содержанию Руководств по качеству метрологических служб, А.А. Богоявленский, О.Л. Ермолаева в которых должны быть отражены все этапы организации и выполнения калибровочных работ.

Кроме того, ГосНИИ ГА в рамках действующей Системы сертификации объектов ГА (СДС ОГА) внесены изменения № 4, зарегистрированные Росстандартом 11.05.2012 г., в ча сти включения в нее объектов, связанных с обеспечением единства измерений, в том числе и метрологических служб предприятий ВТ, осуществляющих калибровку ССИ. Одновременно в состав Органа по сертификации в качестве заместителя руководителя введен главный мет ролог ГосНИИ ГА.

Данное обстоятельство позволяет ГосНИИ ГА и в дальнейшем проводить работы по оценке компетентности калибровочных лабораторий метрологических служб предприятий ВТ, проводящих калибровочные работы ССИ, применяемых при производстве авиационной деятельности и обеспечении деятельности авиационной инфраструктуры.

Структура организации работ по оценке технической компетентности калибровочных лабораторий ССИ при производстве авиационной деятельности показана в виде блок-схемы на рис. 1.

ФЗ РФ от 26.06.2008 г. № 102-ФЗ «Об обеспечении единства измерений»

ФЗ РФ от 27.12.2002 г. № 184-ФЗ «О техническом регулировании»

Российская система Система сертификации калибровки (РСК) объектов ГА ФГУП ГосНИИ ГА Уполномоченная экспертная Орган по сертификации метрологических служб организаций ВТ, осуществляющих организация калибровку ССИ ГОСТ ИСО/МЭК 17025-2009 Общие требования к компетентности испытательных и калибровочных лабораторий РД 54-3-152.51-97 Порядок аккредитации метрологических служб предприятий гражданской авиации на право калибровки ССИ Метрологические службы предприятий ВТ Рис. 1. Система оценки технической компетентности калибровочных лабораторий ССИ при производстве авиационной деятельности Таким образом, сформирована и успешно функционирует система оценки технической компетентности калибровочных лабораторий ССИ в метрологических службах предприятий ВТ при производстве авиационной деятельности.

4. Деятельность ГосНИИГА по оценке технической компетентности калибровоч ных лабораторий специальных средств измерений При проведении оценки технической компетентности калибровочных лабораторий ССИ метрологических служб предприятий ВТ специалистами ГосНИИ ГА рассматриваются основные требования, представленные в виде блок-схемы на рис. 2. Указанные требования соответствуют как положениям ГОСТ ИСО/МЭК 17025 [18], так и РД 54-3-152.51 [13].

Оценка технической компетентности калибровочных лабораторий… При этом ГосНИИ ГА с 1999 г. выполняет функции аккредитующего органа Российской системы калибровки по специализации «Специальные средства измерений, применяемые при техническом обслуживании и ремонте авиационной техники». Институтом проведены работы по оценке технической компетентности более шестидесяти калибровочных лабораторий метрологических служб предприятий ВТ – поставщиков обслуживания в области авиационной деятельности: организаций по ТОиР АТ, ОрВД;

авиакомпаний, аэропортов, учебных заведений и производителей АТ.

ОСНОВНЫЕ ТРЕБОВАНИЯ ПО ПОДТВЕРЖДЕНИЮ ТЕХНИЧЕСКОЙ КОМПЕТЕНТНОСТИ КАЛИБРОВОЧНЫХ ЛАБОРАТОРИЙ ССИ НАЛИЧИЕ МЕТОДИКИ ВСПОМОГАТЕЛЬНОЕ ПОМЕЩЕНИЯ КАЛИБРОВКИ ОБОРУДОВАНИЕ РАБОЧИЕ ПЕРСОНАЛ ЭТАЛОНЫ Рис. 2. Основные требования по подтверждению технической компетентности калибровочных лабораторий специальных средств измерений В соответствии с [13] ГосНИИ ГА при проведении оценки технической компетентности метрологических служб в обязательном порядке проводится проверка оснащенности сред ствами калибровки (рабочими эталонами и вспомогательным оборудованием);

оценка соот ветствия помещений лабораторий с возможностью контроля и поддержания в них необходи мых условий проведения калибровочных работ;

обеспеченности нормативными документа ми в области единства измерений и нормативными документами отрасли по вопросам мет рологического обеспечения, а также наличия квалифицированных специалистов, отвечаю щих требованиям [11].

На первом этапе проведения ГосНИИ ГА работ по оценке технической компетентности можно было констатировать, что по целому ряду заявленных метрологическими службами позиций калибровка ССИ (в связи с отсутствием или неисправностью средств калибровки) проводилась не по всей номенклатуре нормированных метрологических характеристик;

от дельные специалисты не имели необходимой квалификации, соответствующей [11];

прото колы по результатам калибровки либо отсутствовали, либо оформлялись с нарушением [14].

По результатам оценки технической компетентности метрологических служб в область пол номочий включают только те типы ССИ, калибровка которых выполняется по всей номен клатуре нормированных параметров и обеспечена необходимыми средствами калибровки.

ГосНИИ ГА с учетом недостатков, выявленных при проведении работ по оценке техни ческой компетентности калибровочных лабораторий метрологических служб, а также ис ключения негативного влияния на качество выполняемых метрологических работ, были раз работаны Руководство по метрологии РД 54-3-152.55-98 [19] и стандарт отрасли ОСТ 54-3 152.74-2000 [14];

одновременно проведены поэтапные занятия по повышению квалификации и стажировке специалистов калибровочных лабораторий метрологических служб предприя тий ВТ на курсах повышения квалификации при МГТУ ГА и стажировки на базе ГосНИИ ГА.

А.А. Богоявленский, О.Л. Ермолаева Таким образом, ГосНИИ ГА в целях подтверждения технической компетентности по ка либровке ССИ проводит оценку на соответствие требованиям ГОСТ ИСО/МЭК 17025 [18] и РД 54-3-152.51[13], включая оснащенность и обеспеченность квалифицированными специа листами. По результатам оценки при положительных результатах оформляется Аттестат или Сертификат соответствия.

За период, прошедший с начала проведения работ по оценке технической компетентно сти калибровочных лабораторий метрологических служб, можно отметить следующее:

- произошли изменения, свидетельствующие об улучшении в состоянии и качестве про ведения калибровочных работ;

- проделана работа по совершенствованию нормативной базы отрасли, гармонизации ее с нормативными документами Росстандарта;

- проведены работы по повышению квалификации и стажировке специалистов калибро вочных лабораторий метрологических служб;

- при калибровке некоторых типов ССИ внедрено разработанное и сертифицированное ГосНИИ ГА программное обеспечение, предназначенное для расчета погрешностей резуль татов измерений и позволяющее не только сократить время на обработку результатов изме рений, но и исключить ошибки оператора.

Специалисты ГосНИИ ГА, осуществляющие оценку технической компетентности ка либровочных лабораторий, обладают для этого необходимой квалификацией по двум направлениям: 1) владение процедурой проведения оценки компетентности (что приобрета ется достаточно быстро);

2) знание технической стороны вопроса (особенности конструкции ССИ и методик их калибровки, условий эксплуатации, выбора рабочих эталонов и средств калибровки. Это обусловлено следующим. В Перечне [7] значится около 500 типов ССИ, которые не проходили госиспытаний и не внесены в Государственный реестр средств изме рений;

при проведении оценки технической компетентности необходимо знать требования этих методик калибровки. ГосНИИ ГА является разработчиком большего количества из этих методик, и на практике осуществлял (осуществляет) работы по ним в части калибровки ССИ, а специалисты метрологической службы института обладают необходимыми практическими и теоретическими знаниями по данному вопросу.

Институтом проведены работы по оценке технической компетентности более шестиде сяти калибровочных лабораторий метрологических служб предприятий ВТ [20] – поставщи ков обслуживания в области авиационной деятельности: организаций по ТОиР АТ, ОрВД;

авиакомпаний, аэропортов, учебных заведений и производителей АТ.

При этом на практике обеспечены: а) поддержание требуемого уровня технической ком петентности метрологических служб, осуществляющих калибровку специальных средств измерений;

б) уход от возникновения метрологических рисков или их снижение за счет обеспечения качества проведения калибровочных работ [18], а также соблюдения требова ний методик калибровки ССИ.

Основные результаты и выводы 1. Единственным видом метрологического обслуживания для специальных средств из мерений при производстве авиационной деятельности в РФ является калибровка, что отвеча ет требованиям российского законодательства [5] в области обеспечения единства измерений и стандарту ИКАО [6].

2. Сформирована и успешно функционирует система оценки технической компетентно сти калибровочных лабораторий специальных средств измерений в метрологических служ бах предприятий ВТ при производстве авиационной деятельности.

Для чего:

2.1. Разработан и введен в действие национальный стандарт ГОСТ Р 55867-2013 [1].

2.2. Подготовлены и введены в действие распорядительные документы Федерального органа исполнительной власти в области ГА [7;

8;

9].

Оценка технической компетентности калибровочных лабораторий… 2.3. Разработаны и внедрены оформленные в виде отраслевых документов по стандарти зации РД 54-3-151.57-97 [13] и ОСТ 54-3-152.74-2000 [14].

3. Проведены работы по оценке технической компетентности более шестидесяти калиб ровочных лабораторий метрологических служб предприятий ВТ – поставщиков обслужива ния в области авиационной деятельности: организаций по ТОиР АТ, ОрВД;

авиакомпаний, аэропортов, учебных заведений и производителей АТ.

4. Обеспечены на практике:

4.1. Поддержание требуемого уровня технической компетентности метрологических служб, осуществляющих калибровку специальных средств измерений.

4.2. Уход от возникновения метрологических рисков или их снижение за счет обеспече ния качества проведения калибровки, соответствующего ГОСТ ИСО/МЭК 17025 [18], а также соблюдения требований методик калибровки специальных средств измерений.

ЛИТЕРАТУРА 1. ГОСТ Р 55867-2013. Воздушный транспорт. Метрологическое обеспечение на воздушном транспорте.

Основные положения. – М.: Стандартинформ, 2013.

2. Богоявленский А.А., Боков А.Е. Постановка задачи разработки методов управления метрологическим рисками негативных ситуаций в авиационной деятельности // Мир измерений. - 2013. - № 10. – С. 3-7.

3. ГОСТ Р. Воздушный транспорт. Система менеджмента безопасности авиационной деятельности. Тер мины и определения (первая редакция).

4. Об обеспечении единства измерений: закон Российской Федерации от 27.04.1993 г. № 4871-1.

5. Об обеспечении единства измерений: Федеральный закон от 26.06. 2008 г. № 102-ФЗ.

6. DOC 9760 АN/967. Руководство по лётной годности. Том 1. – Дополнение В к главе 7 "Содержание Ру ководства по процедурам организации по ТОиР". – 1-е изд. – Монреаль: ИКАО, 2001.

7. Об утверждении перечня специальных средств измерений, подлежащих калибровке в ГА: распоряжение от 25.12.2000 г. № 143-р Минтранса России.

8. О введении калибровки специальных средств измерений, эксплуатирующихся в ГА РФ и не подлежа щих государственному метрологическому контролю и надзору: приказ от 13.09.96 № 57 ФАС России.

9. Требования к метрологическому обеспечению технического обслуживания и ремонта авиационной тех ники: утв. Департаментом воздушного транспорта Министерства транспорта России.

10. ГОСТ Р 54073-2010. Системы электроснабжения самолетов и вертолетов. Общие требования и нормы качества электроэнергии. – М.: Стандартинформ, 2010.

11. Об утверждении единого квалификационного справочника должностей руководителей, специалистов и служащих, раздел "Квалификационные характеристики должностей руководителей и специалистов организа ций ВТ": приказ от 29.01.2009 г. № 32 Министерства здравоохранения и социального развития РФ.

12. О введении в действие Положения о метрологической службе гражданской авиации: приказ от 27.11.1995 г. № ДВ-126/113 Департамента воздушного транспорта.

13. РД 54-3-152.51-97. Отраслевая система обеспечения единства измерений (ОСОЕИ). Порядок аккреди тации метрологических служб предприятий гражданской авиации на право калибровки специальных средств измерений.

14. ОСТ 54-3-152.74-2000. ОСОЕИ. Требования, гарантирующие качество метрологических работ при калибровке специальных средств измерений. Общие положения.

15. РД 54-3-152.52-95 ОСОЕИ. Порядок осуществления ведомственного метрологического надзора за со стоянием метрологического обеспечения в гражданской авиации.

16. О единой национальной системе аккредитации: указ от 24.01.2011 г. № 86 Президента РФ.

17. О Федеральной службе по аккредитации: постановление от 17.10.2011 г. № 845 Правительства РФ.

18. ГОСТ ИСО/МЭК 17025-2009. Общие требования к компетентности испытательных и калибровочных лабораторий. -1-е изд. с 2000 г.;

2-е изд. с 2006 г.;

3-е изд. с 2010 г.

19. РД 54-3-152.55-98 ОСОЕИ. Руководство по качеству метрологической службы предприятия граждан ской авиации. Основные положения по разработке.

20. Богоявленский А.А., Ермолаева О.Л. Об организации и проведении работ по обеспечению единства измерений на воздушном транспорте // Научный Вестник ГосНИИ ГА. - 2012. - № 2 (№ 313). - С. 24-29.

А.А. Богоявленский, О.Л. Ермолаева ASSESSMENT OF TECHNICAL COMPETENCE OF CALIBRATION LABORATORIES OF SPECIAL MEASURING INSTRUMENTS DURING THE PRODUCTION OF AVIATION ACTIVITY Bogoyavlenskiy A.A., Ermolaeva O.L.

The experience is generalized GosNII GA in organization and conduction of works on assessment of technical competence of calibration laboratories and metrological services in the field of calibration of special measuring instru ments during the production of aviation activity.

Keywords: aviation activity, air transport, calibration, calibration laboratory, metrological service, metrological risks, special means of measurement, technical competence.

Сведения об авторах Богоявленский Анатолий Александрович, 1958 г.р., окончил МИИГА (1981), Главный метро лог ФГУП ГосНИИ ГА – начальник отдела метрологии, старший научный сотрудник, кандидат тех нических наук, автор более 90 научных работ, область научных интересов – исследование законода тельных и прикладных проблем метрологического обеспечения производственной деятельности ГА.

Ермолаева Ольга Леонидовна, окончила МИИГА (1977), старший научный сотрудник отдела метрологии ФГУП ГосНИИ ГА, автор более 20 научных работ, область научных интересов – иссле дование прикладных задач в области обеспечения единства измерений технологических процессов ТОиР АТ.

НАУЧНЫЙ ВЕСТНИК ГосНИИ ГА № УДК 662.753.2.004. АНАЛИЗ ПРИЧИН ТРЕНДА ПОКАЗАТЕЛЕЙ КАЧЕСТВА ОТЕЧЕСТВЕННЫХ МАРОК РЕАКТИВНЫХ АВИАТОПЛИВ А.Н. ТИМОШЕНКО, С.П. УРЯВИН, К.И. ГРЯДУНОВ, В.М. СЕДОЙКИНА Статья представлена доктором технических наук, профессором Шапкиным В.С.

Описаны причины изменения показателей качества отечественных марок реактивных авиатоплив, и представлены результаты статистической обработки показателей плотности и коэффициента кинематической вязкости авиатоплива ТС-1, исследованного в ГосНИИ ГА за последние годы.

Ключевые слова: реактивное авиатопливо, керосин, бензин, дизельное топливо, плотность, вязкость, дальность полета, износ трущихся пар.

Требования к свойствам реактивного авиатоплива диктуются как характеристиками авиационной техники, так и общеэкономическими факторами, среди которых главные места принадлежат требованиям наличия широкой сырьевой базы и простоты технологии производства.

За время развития отечественной реактивной авиации было разработано 20 марок реактивных авиатоплив. Первым реактивным авиатопливом был тракторный керосин ТК. На его основе были разработаны реактивное авиатопливо «керосин А» и реактивное авиатопливо К-1, последующее усовершенствование качества которых послужило основой для создания прямогонного реактивного авиатоплива Т-1.

Т-1 производилось с 1949 по 1962 годы по ГОСТ 4138-49. Т-1 – прямогонное реактивное авиатопливо, получаемое непосредственно из отогнанных фракций нефти без их глубокой переработки. Его получали из высококачественных бакинских нефтей, а также из сахалинских нефтей, которые близки по своим качествам к бакинским нефтям. Плотность Т_1 при 20С не ниже 0,800 г/см3 (фактически 0,800 – 0,830 г/см3). Сырьевые ресурсы авиатоплива Т-1 были невелики, поэтому с широким развитием в начале 50-х годов реактивной авиации встала острая необходимость в расширении ресурсов реактивных авиатоплив.

Внимание разработчиков реактивных авиатоплив в те годы было обращено на сернистые урало-поволжские нефти, ресурсы и добыча которых в несколько раз больше по сравнению с малосернистыми нефтями Баку. Реактивное авиатопливо ТС-1 было создано в 1954 году.

Добиться полной идентичности полученного продукта с Т-1 не удалось. Поэтому был разработан новый стандарт на ТС-1 – ГОСТ 7149-54. Основное сырье для производства ТС- – среднедистиллятная фракция нефти, выкипающая в пределах температур 140 – 280С.

Фракционный состав ТС-1 по сравнению с Т-1 делают более легким, чтобы обеспечить начало кристаллизации топлива ниже минус 60С. Таким образом, ТС-1 – это облегченный керосин (более легкий, чем Т-1). В соответствии с ГОСТ 7149-54 плотность ТС-1 при 20С не ниже 0,775 г/см3. В настоящее время ТС-1 является самой массовой российской маркой реактивного авиатоплива.

Физико-химические и эксплуатационные свойства прямогонных топлив полностью зависят от качества перерабатываемой нефти. Поэтому изменение в составе сырья в обязательном порядке отражается на изменении характеристик готового продукта. В свою очередь, изменение состава сырья носит неизбежный и объективный характер. По мере истощения нефтяных пластов компонентный состав сырьевой нефти смещается в сторону тяжелых углеводородов. После истощения основного месторождения нефти на нефтеперерабатывающий завод начинает поступать сырье из других месторождений. Причем нередко сначала осваиваются месторождения с более качественным сырьем, а потом – с А.Н. Тимошенко, С.П. Урявин, К.И. Грядунов, В.М. Седойкина менее качественным.

Но не только от этих факторов зависят характеристики реактивного авиатоплива. Как известно, керосиновая фракция занимает промежуточное положение между бензиновой и дизельной фракциями нефти. Соответственно, в балансе произведенных нефтепродуктов керосиновая фракция может быть по своим характеристикам ближе либо к бензинам, либо к дизельным топливам. На момент создания авиатоплив Т-1, ТС-1 и других марок СССР был страной, в которой баланс потребления светлых нефтепродуктов был смещен в сторону дизельного топлива. Дизельное топливо требовалось в больших объемах для дизельных двигателей сельскохозяйственной и строительной техники (тракторов) в связи с первейшей и важнейшей задачей восстановления экономики страны в послевоенный период. Поэтому сырьевой сегмент для производства авиационного реактивного авиатоплива (авиакеросина) был смещен в сторону более легких углеводородов, то есть в сторону бензиновых фракций.

В отличие, например, от США, которые на момент разработки стандарта на свою основную марку реактивного авиатоплива «Jet A» уже давно были великой автомобильной державой и нуждались в бензиновых фракциях нефти гораздо в большей степени, чем в дизельной. По этой причине для американского авиатоплива был выделен более тяжелый сырьевой сегмент, смещенный в сторону дизельного топлива. В наши дни в России наблюдается интенсивный рост числа автомобилей и, соответственно, аналогичный по интенсивности рост потребления бензина. Такая структура потребления углеводородов неизбежно приводит к изменению сырьевой базы для производства авиационного реактивного топлива.

Номенклатура характеристик авиационных реактивных топлив определена техническими условиями (ТУ) на продукт, которые оформлены в виде ГОСТов.

Характеристики реактивного авиатоплива в ТУ носят наименование показателей качества и заданы либо в виде интервальной оценки («от… до…»), либо в виде ограничения («не более…» или «не менее…»).

Однако нередко для научных и практических расчетов необходимо знание среднестатистических значений показателей качества реактивных авиатоплив. Такими наиболее востребованными показателями являются плотность и коэффициент кинематической вязкости реактивного авиатоплива. Плотность реактивного авиатоплива опосредованно определяет дальность полета воздушного судна. Коэффициент кинематической вязкости определяет гидравлические потери при прокачке авиатоплива по топливной системе, полноту сгорания топлива (зависящую от диаметра распыленных капель авиатоплива), износ трущихся пар топливорегулирующей аппаратуры. В процессе обязательной очистки авиатоплива при подготовке к применению в воздушных судах на складе службы авиаГСМ аэропорта плотность и коэффициент кинематической вязкости определяют продолжительность технологической операции отстаивания авиатоплива.

Плотность является параметром, характеризующим химическую природу, происхождение и товарное качество нефти или нефтепродукта. Она зависит от химического и фракционного состава. Так, для фракций с одинаковыми температурами начала и конца кипения плотность наименьшая, если они выделены из парафинистых нефтей, и наибольшая, если они получены из высокоароматизированных нефтей. Фракции, полученные из нафтено парафинистых нефтей, занимают по плотности промежуточное положение [1]. Плотность товарных партий одного и того же сорта топлива может отклоняться от средней величины примерно на ±15 кг/м3 [2].

Вязкость жидких нефтепродуктов прежде всего определяется их температурами выкипания, то есть химическим составом. Чем выше температура выкипания нефтяной фракции, тем больше ее вязкость. Среди различных групп углеводородов наименьшую вязкость имеют парафиновые, наибольшую – нафтеновые;

ароматические углеводороды занимают промежуточное положение. Парафиновые углеводороды изо- и нормального строения по вязкости мало отличаются между собой. Возрастание числа циклов в молекулах нафтеновых и ароматических углеводородов, так же как и удлинение их боковых цепей, Анализ причин тренда показателей качества… приводит к повышению вязкости [1].

Со времени разработки первого варианта технических условий на ТС-1 (1954 г.) прошло 60 лет. За это время в нормативных документах можно отследить изменения показателей качества авиатоплив по названным выше причинам (табл. 1).

Таблица Значение плотности и коэффициента кинематической вязкости ТС-1 в ТУ 1954 г. и 1962 г.

ГОСТ 7149-54* ГОСТ 10227- ТС-1 первой ТС-1 высшей Показатель качества авиатоплива ТС- ТС-1 категории категории качества качества Плотность при +20С не менее, г/см3 0,775 0,775 0, Коэффициент кинематической вязкости 1,25 1,25 1, при +20С не менее, мм2/с Наиболее показательны среднестатистические значения плотности и коэффициента кинематической вязкости, которые подготовлены в 1985 г. и приведены в официальном справочнике [2], согласованном с ГССД (Государственной службой стандартных справочных данных) (табл. 2).

Таблица Фактические значения плотности и коэффициента кинематической вязкости ТС-1 в 1985 г.

Значение Фактический Среднее Показатель качества авиатоплива ТС- по ГОСТ диапазон значений значение Плотность при +20С, г/см3 0,775 0,775 – 0,785 0, Коэффициент кинематической вязкости 1,25 1,25 – 1,38 1, при +20С, мм2/с Тренд показателей качества ТС-1 продолжился и в последующие годы. Авторы обобщили статистические данные по исследуемым параметрам за 2010 – 2012 гг.

Гистограмма относительных частот и график плотности распределения значений плотности ТС-1 представлены на рис. 1. Гистограмма относительных частот и график плотности распределения значений коэффициента кинематической вязкости представлены на рис. 2.

Рис. 1. Гистограмма относительных частот и график плотности распределения для значений плотности ТС- А.Н. Тимошенко, С.П. Урявин, К.И. Грядунов, В.М. Седойкина Рис. 2. Гистограмма относительных частот и график плотности распределения значений коэффициента кинематической вязкости ТС- Основные параметры распределений на рис. 1 и 2 и значения критерия 2 показаны в табл. 3.

Таблица Параметры распределений, значения критерия Стандартное Математическое Значение Параметр отклонение, ожидание, М критерия Плотность ТС-1 2,9427 кг/м3 789,010 кг/м3 0, Коэффициент кинематической 0,0433 мм2/с 1,389 мм2/с 0, вязкости ТС- Фактические значения плотности и коэффициента кинематической вязкости ТС-1 в –2012 гг. представлены в табл. 4.

Таблица Фактические значения плотности и коэффициента кинематической вязкости ТС-1 в 2010 – 2012 гг.

Значение Фактический Среднее Показатель качества авиатоплива ТС- по ГОСТ диапазон значений значение Плотность при +20С, г/см3 0,775 0,7820 – 0,7959 0, Коэффициент кинематической вязкости 1,25 1,321 – 1,526 1, при +20С, мм2/с Уточненные среднестатистические значения плотности и коэффициента кинематической вязкости ТС-1 позволяют с большей точностью выполнить научно-технические расчеты времени оседания частиц механических примесей в авиатопливе в резервуарах служб авиаГСМ аэропортов, а также решить ряд других практических и теоретических задач.

ЛИТЕРАТУРА 1. Гуревич И.Л. Общие свойства и первичные методы переработки нефти и газа. – М.: Химия, 1972. – Ч. 1.– 360 с.

Анализ причин тренда показателей качества… 2. Дубовкин Н.Ф., Маланичева В.Г., Массур Ю.П., Федоров Е.П. Физико-химические и эксплуатационные свойства реактивных топлив: справочник. – М.: Химия, 1985. – 240 с.

ANALYSIS CAUSE TREND INDICATORS QUALITY DOMESTIC BRANDS JET AVIATION FUEL Timoshenko A.N., Uryavin S.P., Gryadunov K.I., Sedoykina V.M.

The article describes the reasons for changes in the indicators quality of domestic brands of jet aviation fuels and the results of statistical processing of indicators of density and coefficient of kinematic viscosity of the TC-1 aviation fuel investigated in GosNII GA for the last years.

Key words: jet fuel, kerosene, gas, diesel fuel, density, viscosity, flight range, attrition wear.

Сведения об авторах Тимошенко Андрей Николаевич, 1958 г.р., окончил МИИГА (1981), заместитель директора Центра сертификации авиаГСМ ФГУП ГосНИИ ГА, автор 11 научных работ, область научных интересов – эксплуатация воздушного транспорта, обеспечение качества авиационных ГСМ.

Урявин Сергей Петрович, 1957 г.р., окончил МИИГА (1981), директор Центра сертификации авиаГСМ ФГУП ГосНИИ ГА, автор 17 научных работ, область научных интересов – эксплуатация воздушного транспорта, обеспечение качества авиационных ГСМ.

Грядунов Константин Игоревич, 1986 г.р., окончил МГТУ ГА (2008), ведущий инженер МГТУ ГА, автор 12 научных работ, область научных интересов – эксплуатация летательных аппаратов.

Седойкина Валентина Михайловна, 1980 г.р., окончила РХТУ им. Менделеева (2004), научный сотрудник Центра сертификации авиаГСМ ФГУП ГосНИИ ГА, автор 4 научных работ, область научных интересов – обеспечение качества авиационных ГСМ, методы испытания авиационных ГСМ.

НАУЧНЫЙ ВЕСТНИК ГосНИИ ГА № УДК 662.75.021.3/. ЗАКОНОМЕРНОСТИ ПРОЦЕССОВ ТЕПЛООБМЕНА И МАССОПЕРЕНОСА В ВЕРТИКАЛЬНЫХ ТОПЛИВНЫХ РЕЗЕРВУАРАХ А.Н. ТИМОШЕНКО Статья представлена доктором технических наук, профессором Шапкиным В.С.

Описаны теоретические представления современной авиационной химмотологии о процессах теплообмена и массопереноса в вертикально стоящих топливных резервуарах служб авиаГСМ аэропортов. В ходе натурного эксперимента в условиях реально действующего топливозаправочного комплекса установлено отсутствие влияния атмосферного суточного цикла на состояние основного объема авиатоплива в резервуарах.

Ключевые слова: теплообмен, массоперенос, конвекция, динамический ряд, тренд средней, тренд дисперсии.

Подготовка авиатоплива к применению в воздушных судах является главной задачей служб авиаГСМ аэропортов. Эффективность и продолжительность технологического процесса подготовки авиатоплива к применению непосредственно зависит от характера процессов теплообмена и массопереноса в вертикально стоящих резервуарах для размещения авиатоплива.

В соответствии с теоретическими представлениями современной авиационной химмотологии о процессах теплообмена и массопереноса в резервуарах служб авиаГСМ аэропортов считается, что основным фактором, который теоретически может существенно повлиять на скорость осаждения частиц, является присутствие в резервуаре конвективных потоков авиатоплива [1;

2;

3;

4].

Конвекция – вид теплопередачи в текучем веществе (жидкостях или газах) путем перемещения в пространстве неравномерно нагретых объемов вещества. При этом перенос теплоты неразрывно связан с переносом самого вещества (массообменом). Различают естественную и вынужденную конвекцию. Естественная конвекция самопроизвольно возникает под действием архимедовой силы в поле силы тяжести при наличии в жидкости (или газе) разницы температуры, когда верхние слои холоднее нижних (при нагреве снизу).

При увеличении температуры плотность жидкости уменьшается, нагретое вещество становится легче и под действием архимедовой силы F арх = V ж где - разность плотностей нагретого вещества и окружающей среды;

V ж - объем нагретого вещества, перемещается относительно менее нагретого вещества в направлении, противоположном направлению силы тяжести, то есть всплывает наверх. А его место занимает более холодное и потому более тяжелое вещество, опускающееся вниз. После чего процесс повторяется снова и снова.

Источниками тепла, поступающего в резервуар, являются:

1) лучистая энергия солнца, поступающая на поверхность резервуара и трансформируемая в тепловую;

2) окружающий воздух, передающий тепловую энергию посредством теплопередачи и теплоотдачи;

3) радиогенное тепло, возникающее в недрах Земли и передаваемое к ее поверхности в целом и к фундаменту резервуара в частности.

Хладагентами для авиатоплива в резервуаре являются окружающий воздух и фундамент с грунтом под резервуаром.

Закономерности процессов теплообмена и массопереноса… Конкретная роль воздуха и фундамента с подстилающим грунтом (как нагревателя или как охладителя) будет определяться соотношением их температур и температуры авиатоплива в резервуаре.

В соответствии с положениями работы [3] «конвекция…обусловлена прежде всего суточными колебаниями температуры воздуха и влиянием других атмосферных факторов. В начале дня с ростом температуры воздуха из-за нагрева за счет теплопередачи возникают потоки топлива: около стенок – снизу вверх, в центральной части – сверху вниз. В ночное время происходит обратный процесс. При этом топливо перемешивается».

На рис. 1 процитированные положения воспроизведены в графической форме для вертикально стоящего резервуара.

Рис. 1. Схема конвективных потоков в вертикально стоящем резервуаре с нефтепродуктом, вызванных дневным подъемом температуры (реконструкция по текстовому описанию работы [3]) В отличие от физической модели конвективных потоков, описанной в работе [3], автор исследования полагает, что в реальных условиях эксплуатации вертикально стоящих резервуаров конвекция по причине суточных колебаний температуры воздуха не возникает, а если возникает, то локализуется в узких пристеночных областях и не затрагивает в сколь нибудь значимых масштабах основной объем авиатоплива.

Это объясняется незначительным влиянием лучистой энергия солнца, тепла окружающего воздуха, температуры фундамента (с подстилающим слоем грунта) на тепловое состояние авиатоплива в резервуаре по причине низкого значения коэффициента теплопроводности авиатоплива. Коэффициент теплопроводности – это физическая характеристика способности вещества проводить теплоту. Значение некоторых коэффициентов теплопроводности приведены в табл. 1.

А.Н. Тимошенко Таблица Значения коэффициентов теплопроводности некоторых веществ Коэффициент Вещество (материал) теплопроводности, Вт/м·К Металлы (при t = 0 С) 3,000 – 458, Строительные и теплоизоляционные материалы 0,020 – 3, Теплоизоляционные материалы с пористой структурой менее 0, Стекло 0,740 – 1, Резина твердая 0,150 – 0, Древесина дуба сухого (поперек волокон) 0, Полимерные материалы 0,090 – 0, Жидкости 0,070 – 0, Вода 0, Авиатопливо ТС-1, РТ (при t = 0 С) 0, Газы 0,005 – 0, Воздух 0,024 – 0, Низкая теплопроводность авиатоплива приводит к тому, что при суточных колебаниях температуры воздуха объем авиатоплива в резервуаре будет вести себя инерционно:

активного прогрева и охлаждения авиатоплива не будет. Чем больше объем авиатоплива, заключенного в резервуаре, тем более инерционно он будет себя вести. При нагревании сосуда с жидкостью или газом сверху конвекция не происходит. В этом случае (когда вверху расположена нагретая жидкость, а внизу – охлажденная) прогревание жидкостей и газов замедляется вследствие их незначительной теплопроводности.

Возникновение конвекции более вероятно в двух других случаях.

Во-первых, когда в вертикально стоящий резервуар, из которого авиатопливо выработано не полностью, доливается авиатопливо из новой партии. В случае, когда доливаемое авиатопливо теплее авиатоплива, находящегося в резервуаре, возможна ситуация распределения такого авиатоплива в емкости, когда в верхней части находится холодное авиатопливо, а в нижней - теплое.

Во-вторых, когда температура фундамента резервуара окажется выше температуры залитого авиатоплива.

Для этой гипотезы автором статьи было проведено исследование, направленное на выявление отсутствия или наличия физических условий, вызывающих развитие термогравитационной конвекции в вертикально стоящих резервуарах.

В основу разработанной методики исследования положены методы:

- натурного количественного эксперимента, имеющего целью послойное измерение температуры авиатоплива и надтопливного воздуха в резервуаре;

- анализа полученной информации с целью выявления условий для возникновения термогравитационной конвекции в резервуаре на основании картины распределения температуры авиатоплива по вертикали.

В результате исследования сформирован массив данных о температурах авиатоплива на фиксированных уровнях. Полученные результаты наблюдений по классификации, принятой в математической статистике, представляют собой полные моментные динамические ряды абсолютных величин с равноотстоящими уровнями. Основной задачей исследования динамического ряда является его проверка на предмет наличия трендов:

1) в поведении средней температуры каждого исследуемого слоя авиатоплива;

2) в поведении дисперсии температуры каждого исследуемого слоя авиатоплива.

Закономерности процессов теплообмена и массопереноса… Один из наиболее применяемых способов проверки существования тренда динамического ряда основан на проверке существенности разности средних уровней ряда.

Исследуемый динамический ряд разбивают на две примерно равные части по числу членов, каждая из которых рассматривается как некоторая самостоятельная независимая выборочная совокупность, имеющая нормальное распределение. Далее решаются две задачи.

Первая задача. Если динамический ряд имеет тенденцию среднего уровня, то средние, вычисленные для каждой части ряда в отдельности, должны существенно, значимо различаться между собой. Если же расхождение будет незначительным, незначимым, то динамический ряд не имеет тенденции среднего уровня.

Вторая задача. Если в динамическом ряду отсутствует тенденция дисперсии (дисперсия однородна), то расхождение между дисперсиями, вычисленными для каждой части ряда в отдельности, будет незначительным, незначимым. Равенство дисперсий свидетельствует о том, что степень влияния различных факторов, определяющих значения параметров состояния, за исследуемый период времени остается неизменной. Если же расхождение будет существенным, значимым, то динамический ряд имеет тенденцию дисперсии.

Исследования температурных полей в авиатопливе, заключенном в объемах вертикально стоящих резервуаров, проводились в условиях действующего процесса авиатопливообеспечения. Для целей исследования был выбран топливозаправочный комплекс ЗАО «Татнефтьавиасервис». Общий вид топливозаправочного комплекса ЗАО «Татнефтьавиасервис» в аэропорту г. Казани представлен на рис. 2.

Рис. 2. Общий вид топливозаправочного комплекса в аэропорту г. Казани В резервуарном парке топливозаправочного комплекса ЗАО «Татнефтьавиасервис»

установлена информационно-измерительная система (ИИС) «Струна», изготовленная ЗАО «НТФ Новинтех» по ТУ 4210-001-23434764-2004, которая позволяет измерять:

- уровень топлива;

- плотность топлива;

- температуру топлива;

- температуру воздуха в надтопливном пространстве резервуара;

- уровень подтоварной воды (льда).

А.Н. Тимошенко Возможность использования ИИС для исследований температурных полей авиатоплива в резервуарах определяется конструкцией, принципами замера физических параметров авиатоплива, точностью измерения, информативностью интерфейса системы (рис. 3).

Рис. 3. Интерфейс ИИС «Струна»

Исследования проводились на трех вертикально стоящих резервуарах РВС-3000 (№№ 8, 9, 10).

Исследования температурных полей в резервуарах проводились при трех внешних температурно-климатических режимах:

1. Низкая отрицательная температура наружного воздуха.

2. Высокая положительная температура наружного воздуха.

3. Температура наружного воздуха около 0С.

Начальным моментом наблюдений за температурными полями в резервуаре являлся момент окончания заполнения резервуара. В дальнейшем замеры проводились с интервалом 2 часа ± 10 минут в фиксированные моменты времени (1 час, 3 часа, 5 часов, …23 часа).

Конечным моментом наблюдений являлся момент начала расходования резервуара. При этом продолжительность пребывания авиатоплива в резервуаре от момента окончания заполнения резервуара до момента начала расходования резервуара составляла не менее 44-х часов (продолжительность отстаивания авиатоплива в соответствии с действующим нормативом при наполнении резервуара до уровня 11 метров).

В графической форме результаты эксперимента приведены на рис. 4, 5, 6 (средняя температура уровня обозначена на рисунках как Т АМ ).

Закономерности процессов теплообмена и массопереноса… Рис. 4. Показания ИИС «Струна» по резервуару РВС-3000 при изменении температуры наружного воздуха в диапазоне от минус 22,0 °С до минус 11,5 °С Рис. 5. Показания ИИС «Струна» по резервуару РВС-3000 при изменении температуры наружного воздуха в диапазоне от минус 12,6 °С до плюс 2,7 °С А.Н. Тимошенко Рис. 6. Показания ИИС «Струна» по резервуару РВС-3000 при изменении температуры наружного воздуха в диапазоне от плюс 15,6 °С до плюс 32,8 °С В результате проведенного исследования установлены следующие закономерности.

1. В основном объеме авиатоплива, за исключением тонких донного и верхнего слоев, изменение температуры за период наблюдений от 50 до 60 часов не происходит: тренд средней температуры в основном объеме (промежуточных слоях) авиатоплива отсутствует, дисперсия температуры, вызванная суточным циклом внешних условий, отсутствует.

Имеющееся рассеяние результатов наблюдений температуры каждого уровня является следствием случайных погрешностей измерений. Максимальный наблюдаемый вариационный размах температуры в основном объеме авиатоплива составил 0,3 С (приборная погрешность измерения температуры ± 0,5 С).

2. В верхнем слое авиатоплива трендов средней температуры не наблюдалось. В то же время тренды дисперсии температуры были выявлены в двух сериях наблюдений (первой декаде марта, второй декаде мая). При этом превышение температуры основного объема авиатоплива над температурой верхнего слоя (глубина погружения датчика 50 мм) было выявлено только в одной серии наблюдений (вторая декада мая). Продолжительность превышения составила 12 и 17 часов на протяжении двух суток. Максимальное значение превышения температуры основного объема авиатоплива – 2 С, а продолжительность максимального превышения – 4 часа. На глубине 460 мм колебаний температуры авиатоплива уже не наблюдалось. Плотность авиатоплива при изменении температуры на С изменяется на 1,44 кг/м3, то есть примерно на 0,18%. При таком незначительном изменении плотности в течение незначительного временного периода сомнительно возникновение масштабных конвективных потоков в основном объеме авиатоплива.

3. В донном слое авиатоплива (расстояние от датчика температуры до дна резервуара 60 мм) во всех трех сериях наблюдений были выявлены тренды средней температуры. В двух сериях имелся отрицательный тренд (остывание авиатоплива в периоды третьей декады февраля, второй декады мая). В одной серии (первая декада марта) имелся положительный тренд средней температуры (нагрев авиатоплива от подстилающего слоя грунта).

Продолжительность превышения температуры донного слоя авиатоплива над температурой Закономерности процессов теплообмена и массопереноса… основного объема авиатоплива составила восемь часов. Фактическое максимальное значение превышения температуры донного слоя авиатоплива составило 0,4 С продолжительностью один час. Так как в данной серии измерений начальная температура донного слоя авиатоплива была ниже температуры основного объема авиатоплива, то теоретическое максимальное превышение температуры донного слоя (при условии приведения ее к температуре основного объема для обеспечения сопоставимости измерений) могла составить 1,7 С. Плотность авиатоплива при изменении температуры на 0,4 С изменяется на 0, кг/м3, то есть примерно на 0,04%;

при изменении на 1,7 С – на 1,224 кг/м3,то есть примерно на 0,15%.

Таким образом, полученные данные наглядно демонстрируют, что:

1. Суточный цикл изменения внешних условий не оказывает влияния на основной объем авиатоплива: уже на глубине 460 мм от границы раздела фаз в резервуаре не наблюдается колебаний температуры авиатоплива.

2. Охлаждение верхнего и нагрев донного слоев авиатоплива не приводит к существенному увеличению перепадов температуры и, соответственно, плотности между верхним или донным слоем и основным объемом авиатоплива. Такое незначительное соотношение плотностей делает маловероятным возникновение масштабных конвективных потоков в основном объеме авиатоплива.

ЛИТЕРАТУРА 1. Коваленко В.П. Загрязнения и очистка нефтяных масел. – М.: Химия, 1978. – 302 с.

2. Коваленко В.П., Ильинский А.А. Основы техники очистки жидкости от механических загрязнений. – М.: Химия, 1982. – 270 с.

3. Литвинов А.А. Основы применения горюче-смазочных материалов в гражданской авиации. – М.:

Транспорт, 1987. – 308 с.

4. Чертков Я.Б., Спиркин В.Г. Применение реактивных топлив в авиации. – М.: Транспорт, 1974. – 160 с.

REGULARITIES OF HEAT AND MASSTRANSFER IN UPRIGHT STANING FUEL TANKS Timoshenko A.N.

Are presented theoretical by ideas of a modern aviation himmotologiya of heat exchange and mass transfer processes in vertically standing fuel tanks of services aviafuels and lubricants of the airports. During natural experiment in the conditions of really operating fuelling complex lack of influence of an atmospheric daily cycle on a condition of the main volume of aviation fuel in tanks is established.

Keywords: heat exchange, mass transfer, convection, dynamic range, trend of average, dispersion trend.

Сведения об авторе Тимошенко Андрей Николаевич, 1958 г.р., окончил МИИГА (1981), заместитель директора Центра сертификации авиаГСМ ФГУП ГосНИИ ГА, автор 11 научных работ, область научных интересов – эксплуатация воздушного транспорта, обеспечение качества авиационных ГСМ.


НАУЧНЫЙ ВЕСТНИК ГосНИИ ГА № УДК 662.753. РАЗРАБОТКА МЕТОДА ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОГО ОПРЕДЕЛЕНИЯ СКОРОСТИ СЕДИМЕНТАЦИИ МЕХАНИЧЕСКИХ ПРИМЕСЕЙ В АВИАТОПЛИВЕ И ИССЛЕДОВАНИЕ ФОРМЫ ЧАСТИЦ НАИБОЛЕЕ КРИТИЧНОГО ЗАГРЯЗНИТЕЛЯ А.Н. ТИМОШЕНКО, С.П. УРЯВИН, А.Н. КОЗЛОВ, И.С. МЕЛЬНИКОВА Статья представлена доктором технических наук, профессором Шапкиным В.С.

Представлен метод экспериментального определения скорости седиментации механических примесей в авиатопливе и результаты исследований формы частиц кварцевой пыли.

Ключевые слова: авиатопливо, механические примеси, кварцевая пыль, дисперсная система, отстаивание, седиментация, скорость отстаивания, закон Стокса.

С момента изготовления авиатоплива начинается процесс накопления в нем механических примесей. Наиболее значительное накопление загрязнений авиатоплива происходит в процессе его транспортировки. Отстаивание (седиментация) авиатоплива в резервуарах складов служб авиаГСМ аэропортов приводит к существенному снижению количества механических примесей. Поэтому в соответствии с отечественными и зарубежными нормативными документами гражданской авиации [1;

2;

3;

4;

5] отстаивание является обязательным методом очистки авиатоплива от механических примесей, свободной воды, кристаллического льда и органических осадков в службах авиаГСМ аэропортов.

Возможность определения скорости седиментации позволила бы прогнозировать продолжительность и завершенность технологического процесса отстаивания. Однако технические средства для измерения скорости отстаивания механических примесей или технические средства для измерения дисперсного состава системы «авиатопливо – механические примеси» непосредственно в резервуарах складов служб авиаГСМ аэропортов до настоящего времени не разработаны.

Поэтому в гражданской авиации для оценки достаточности отстаивания авиатоплива используется фиксированный норматив времени отстаивания, который для авиакеросина составляет 4 часа на 1 м уровня (независимо от параметров авиакеросина и частиц механических примесей). Данный норматив был введен указанием МГА СССР в 1966 г. В наши дни при высоте резервуаров для хранения авиатоплива до 15 м продолжительность отстаивания доходит до 56 часов. Применение фиксированного норматива отстаивания порождает ряд проблем, обусловленных тем, что такой норматив может оказаться как избыточным (при высоких значениях температуры авиатоплива), так и недостаточным (при низких). Завышение времени подготовки авиатоплива к заправке вследствие низкой точности действующего норматива отстаивания авиатоплива является потенциальным фактором либо увеличения продолжительности ожидания заправки самолетов авиатопливом (вплоть до срыва регулярности полетов в ряде случаев), либо вынужденного принятия решений о заправке воздушных судов неотстоявшимся авиатопливом.

В случаях, когда характеристики выходного продукта технологического процесса невозможно оценить измерениями, применяют расчетный метод, основанный на использования теоретических и (или) эмпирических зависимостей характеристик выходного продукта от параметров технологического процесса.

Расчетные методы определения скорости седиментации разработаны в рамках гидродинамики. В простейшем случае (тело шарообразной формы, ламинарное обтекание) скорость оседания частиц находится по формуле, полученной на основе закона Стокса Разработка метода экспериментального определения… 2 g rч ч = 2180 r ч ч 1, 2 v= 1 (1) т т 9 где –радиус частицы;

– кинематический коэффициент вязкости;

ч – плотность частицы;

т – плотность авиатоплива.

В более сложном случае для расчета скорости оседания изометрических (но несферических частиц) используются эмпирические формулы Петтиджона и Кристиансена, также основанные на использовании закона Стокса 2181 r эс ч v = C ' (2) т ' = 0,843 lg C, (3) ' 0, где ' – коэффициент формы (представляет собой отношение поверхности эквивалентной сферы S эс, равной по объему измеряемой частице, к поверхности частицы S ч );

коэффициент ' для некоторых частиц простой неправильной формы определяют расчетно-опытным путем;

– радиус эквивалентной сферы;

– коэффициент сопротивления реальной частицы, форма которой отличается от шара.

Для проверки применимости расчетных методов, основанных на законе Стокса, к дисперсной системе «авиатопливо – механические примеси» исследователю необходимо располагать методом определения скорости седиментации частиц механических примесей в размерном диапазоне 5 – 50 мкм. А для выбора формулы (1) или (2) в качестве базиса для расчета необходимо оценить форму наиболее критичного загрязнителя авиатоплива – пылинок кварца.

С целью разработки метода определения скорости седиментации частиц механических примесей авторами проанализирован массив методов дисперсионного анализа. Задача дисперсионного анализа состоит в определении размеров частиц дисперсной фазы и распределения частиц по размерным группам. Самая широко применяемая группа методов дисперсионного анализа – методы седиментометрического анализа. Это косвенные методы определения размеров седиментирующих частиц, к которым применим закон Стокса. Они основаны на измерении динамики седиментации частиц, скорость оседания которых известна, и последующем расчете размера частиц из формулы (1) или (2).

Задача определения скорости седиментации частиц механических примесей фактически представляет собой обратную задачу седиментометрического анализа. А именно, измеряя динамику седиментации частиц и зная размер частиц дисперсной фазы, необходимо определить скорость оседания частиц соответствующего размера.

Наиболее распространены методы седиментометрического анализа, основанные на измерении:

- массы осадка, накопленного на чашке весов, помещенной в суспензию (весовой метод);

- концентрации дисперсной фазы на определенной глубине (метод отбора проб – пипе точный метод);

- плотности суспензии в процессе оседания дисперсной фазы (ареометрический метод).

В качестве технологической основы для метода определения скорости седиментации частиц механических примесей был выбран метод измерения концентрации дисперсной фазы. Принцип седиментометрического метода определения концентрации суспензии А.Н. Тимошенко, С.П. Урявин, А.Н. Козлов, И.С. Мельникова впервые применен в 1922 году Робинсоном [6]. В своих экспериментах Робинсон использовал простейший прибор, который представлял собой цилиндр с крышкой, в отверстие которой проходил конец пробоотборника, погружаемый на некоторую глубину в исследуемую суспензию. В качестве пробоотборника использовалась пипетка (рис. 1). С тех пор все варианты и разновидности седиментометрического метода определения концентрации суспензии носят название пипеточных методов (или методов отбора проб).

Пипеточные методы при тщательном проведении анализа обеспечивают высокую точность и воспроизводимость измерений. По сравнению с другими методами седиментометрического анализа пипеточные методы имеют ряд несомненных преимуществ. Прежде всего, они дают возможность выполнения анализа при относительно малых концентрациях дисперсной фазы (до 0,5% массовых), в то время как приборы другого типа требуют значительно более высоких концентраций дисперсной фазы (5 – 7% массовых).

Рис. 1. Пипеточный прибор Рис. 2. Схема седиментации гомогенной Робинсона 1922 г. (схема) суспензии кварцевой пыли в авиатопливе Для целей дисперсионного анализа концентрация суспензии (содержание в пробе суспендированного вещества) определяется либо по плотности пробы суспензии, либо по весу сухого остатка в пробе. В последнем случае пробы суспензии выпаривают, а затем находят взвешиванием количество твердой фазы.

В отличие от подходов дисперсионного анализа авторы предлагают для определения скорости седиментации частиц механических примесей измерять непосредственно дисперсный состав суспензии (распределение частиц по размерным группам) с помощью автоматических оптических счетчиков частиц. Эти приборы работают по принципу измерения ослабления (затухания) или рассеивания света и включают в себя устройства для измерения и записи электрических сигналов, возникающих при прохождении отдельных частиц через чувствительный объем датчика.

Определение скорости седиментации производится следующим образом. В отфильтрованное авиатопливо вводится испытательная кварцевая пыль высокой степени чистоты с известным нормированным дисперсным составом. Экспериментатором задается (выбирается) глубина седиментации частиц испытательной кварцевой пыли конкретных размеров. Расчетная скорость седиментации определяется по формуле (1) или (2) в зависимости от формы частиц. По значениям заданной глубины и расчетной скорости седиментации рассчитывается время седиментации частиц. Через расчетное время частицы должны оказаться на уровне заданной глубины седиментации. В расчетный момент времени с заданной глубины отбирается проба суспензии. Дисперсный состав этой пробы анализируется автоматическим счетчиком частиц. Отсутствие частиц конкретных размеров в пробе означает, что расчетная скорость седиментации подтверждена – рис. 2. Схема Разработка метода экспериментального определения… эксперимента может быть видоизменена в зависимости от цели эксперимента.

В качестве автоматического счетчика частиц, в частности, может быть использован прибор отечественного производства ГРАН-152.1, который рекомендован к применению в российской гражданской авиации (рис. 3).

Рис. 3. Общий вид прибора «ГРАН 152.1»

Наиболее критичным видом загрязнителя авиатоплива по массовому содержанию, твердости, плотности являются частицы кварца. В соответствии с распространенной классификацией почвы [7] частицы с размером до 50 мкм носят наименование «пыль».

Элементарные почвенные частицы представляют собой продукты разрушения исходных (материнских) горных пород. В общем случае форма элементарных почвенных частиц зависит от:


- вида физического воздействия на исходные горные породы при их разрушении;

- длительности действия разрушающих факторов;

- дисперсности элементарных почвенных частиц;

- типа состояния минерала (аморфное или кристаллическое);

- облика кристаллов [8].

Классификация облика кристаллов производится на основании соотношения размеров по трем главным осям [8]:

1) все три размера близки (примерно одинаковые размеры по всем трем направлениям) – облик изометрический;

2) размеры по двум осям близки, по третьей больше (вытянутые в одном направлении) – облик столбчатый (призматический, шестоватый, игольчатый, волокнистый);

3) размеры по двум осям близки, по третьей меньше (вытянутые в двух направлениях) – облик уплощенный (таблетчатый, толстопластинчатый, пластинчатый, листоватый, чешуйчатый, дощатый, дискообразный).

А.Н. Тимошенко, С.П. Урявин, А.Н. Козлов, И.С. Мельникова Когда элементарные почвенные частицы имеют размеры песчаных и пылевых фракций, а каждая песчинка (пылинка) представляет собой обломок только одного кристаллического неделимого, форма элементарных почвенных частиц в значительной степени зависит от свойств минерала и прежде всего от степени его спайности. Спайность минералов – способность большинства минералов раскалываться по определённым направлениям, образуя в расколе плоские поверхности. Это свойство минералов связано с особенностями кристаллической структуры минерала. По лёгкости раскалывания различают спайность:

1) весьма совершенную, при которой минерал раскалывается или расщепляется на тонкие пластинки или листы без затруднений (минералы со слоистой структурой, например, слюда);

2) совершенную (кальцит);

3) среднюю (полевые шпаты);

4) несовершенную (апатит);

5) весьма несовершенную, при которой спайность практически отсутствует (золото, корунд).

Имеются минералы, которые не обладают спайностью (кварц, гранаты). Минералы, не обладающие спайностью, образуют при окатывании более округлые зерна, в то время как минералы со спайностью, раскалываясь по плоскостям спайности, дают более угловатые формы [8].

Так как элементарные почвенные частицы с размерами песчаных и пылевых фракций в основном представляют собой различные формы кварца, то форма этих частиц будет в первую очередь определяться исходным обликом и спайностью кварцевых минералов.

Формы кристаллов кварца чрезвычайно многообразны. Облик подавляющего большинства кристаллических форм кварца – изометрический, реже – столбчатый (призматический), совсем редко – уплощенный [8]. Обломки кристаллов кварца также тяготеют к изометрическим формам [9;

10].

Основным видом воздействия на исходные кристаллы, определяющим форму песчинок, является их окатывание. Окатывание песчинок происходит при их взаимном трении в процессе вращательного движения при перекатывании песчинок ветром или водой.

Исследования количественной оценки сферичности кварцевой пыли и песка в зависимости от дисперсности содержат противоречивые данные. Например, в работе [10] анализируется тезис о том, что степень окатанности зависит от скорости перемещения и размера песчинок. Чем мельче песчинки, тем легче они переносятся потоком воздуха или воды во взвешенном состоянии без перекатывания, и тем менее они закругляются. В работе [9] на основе экспериментальных исследований содержится противоположный вывод о том, что с уменьшением диаметра кварцевых частиц степень их сферичности возрастает.

Противоречивость приведенных исследований говорит о том, что, по-видимому, не существует ярко выраженной взаимосвязи коэффициента формы ' и степени дисперсности кварцевого песка и пыли. Наиболее вероятно, что значения коэффициента формы ' кварцевого песка и пыли в различных географических регионах зависит от особенностей геологического происхождения почвы и грунта.

В связи с выводами проведенного теоретического исследования встал вопрос о собственной оценке авторами статьи степени изометричности кварцевой пыли.

Единственным техническим средством для подобных исследований кварцевой пыли, имеющимся в арсенале приборного оборудования, является микроскоп высокой степени разрешения. В качестве образцов пыли была использована испытательная кварцевая пыль высокой степени чистоты с нормированным дисперсным составам по ГОСТ 8002 и ГОСТ 14146 (ГОСТ 50554). Данную пыль получают путем размола высокочистого песка в шаровых мельницах. Особенностью дисперсного состава этой пыли является то, что высокодисперсные фракции (с размером приблизительно не более 6 мкм) проходят через мельницу, не подвергаясь размолу или подвергаясь минимальному воздействию. Это дает Разработка метода экспериментального определения… возможность оценить природную форму частиц кварцевой пыли естественного разрушения размером до 6 мкм. Частицы, крупнее 6 мкм, раздробленные в мельнице, позволяют экспертно оценить степень изометричности, характерную для частиц дробления кварца, и, таким образом, с высокой вероятностью сделать предположения о степени сферичности окатанных пылинок кварца в размерном диапазоне от 6 до 50 мкм. Исследования проводились на растровом электронном микроскопе TESCAN VEGA II с увеличением от Ч до Ч1000000 и на микроскопе AmScope T360B с увеличением от Ч40 до Ч2000. Фотографии кварцевого песка и пыли представлены на рис. 4 – 7.

Рис. 4. Микрокремнеземная пыль Рис. 5. Кварцевый песок с берега реки (микроскоп Am Scope T360B) Москвы (микроскоп Am Scope T360B) На рис. 4 представлен вид под микроскопом микрокремнеземной пыли, которая представляет собой побочный продукт металлургического производства, образующийся в электропечах, когда некоторая часть кварца переходит в газообразное состояние и, подвергаясь конденсации, образует чрезвычайно мелкий продукт в виде шарообразных частиц. Фотография дает представление о том, как выглядит при микроскопировании идеальная сфера кварца и тело изометрической формы, как таковое. Рис. 5 иллюстрирует факт преимущественной изометрической формы речных песчинок и возрастание изометричности формы песчинок с уменьшением их размеров.

На рис. 6 и 7 показан вид кварцевой пыли дробления. На рис. 6 – вид пылинок размерной группы до 6 мкм естественного разрушения и окатывания с выраженной изометрической формой, близкой к сферической. На рис. 7 – вид пылинок размерной группы преимущественно 5 – 10 мкм искусственного дробления изометрической формы.

А.Н. Тимошенко, С.П. Урявин, А.Н. Козлов, И.С. Мельникова Рис. 6. Пыль размером до 6 мкм Рис. 7. Пыль размером 5 – 10 мкм (микроскоп TESCAN VEGA II) (микроскоп TESCAN VEGA II) Как видно из представленных фотоматериалов микроскопирования пыли кварца, для пылинок характерна выраженная изометрическая форма.

Таким образом, в качестве формулы для расчета скорости отстаивания механических примесей в авиатопливе целесообразно использовать формулу (2) Петтиджона Кристиансена. Разработанный метод экспериментального определения скорости седиментации механических примесей в авиатопливе позволяет выполнить экспериментальную проверку справедливости формулы Петтиджона-Кристиансена для дисперсной системы «авиатопливо – механические примеси».

ЛИТЕРАТУРА 1. О предварительном отстаивании топлива: указание МГА СССР от 21.03.1966 г. № 43/4-6. – М.: МГА СССР, 1966.

2. Руководство по приему, хранению, подготовке к выдаче на заправку и контролю качества авиационных горюче-смазочных материалов и специальных жидкостей в предприятиях воздушного транспорта Российской Федерации: приказ Департамента воздушного транспорта Минтранса Российской Федерации от 17.10.1992 г.

№ ДВ-126. – М.: Минтранс РФ, 1992. – 114 с.

3. IATA guidance material for aviation turbine fuels specification. 6-th edition.

4. JIG-1. Guidelines for aviation fuel quality control and operating procedures for joint into-plane fuelling services. Issue 10, July 2008. P. 80. Endorsed by IATA.

5. JIG-2. Guidelines for aviation fuel quality control and operating procedures for joint airport depots. Issue 10, July 2008. P. 74. Endorsed by IATA.

6. Ходаков Г. С., Юдкин Ю. П. Седиментационный анализ высокодисперсных систем. – М.: Химия, 1981. - 192 с.

7. Качинский Н.А. Физика почвы. – М.: Высшая школа, 1965. – 324 с.

8. Кривовичев В.Г. Минералогический словарь. – СПб.: Изд-во Санкт-Петербургского университета, 2008. – 556 с.

9. Максакова И.В. Развитие классификаций загрязнений ГСМ и рабочих жидкостей: дисс…. канд. техн.

наук. – Челябинск, 1997. – 214 с.

10. Заварицкий А.Н. Введение в петрографию осадочных горных пород. – М. – Л.: Государственное научно-техническое издательство, 1932. – 79 с.

Разработка метода экспериментального определения… DEVELOPMENT OF METHOD OF EXPERIMENTAL DETERMINATION SEDIMENTATION SPEED OF SOLID CONTAMINATION IN THE JET FUEL AND THE RESULTS OF STUDIES OF PARTICLE SHAPE OF THE MOST DANGEROUS POLLUTION Timoshenko A.N., Uryavin S.P., Kozlov A.N., Melnikova I.S.

The article describes the experimental method for determination silica dust sedimentation speed in the jet fuel and the results of studies of particle shape silica dust.

Keywords: jet fuel, solid contamination, silica dust, dispersion system, sedimentation, Stokes' law Сведения об авторах Тимошенко Андрей Николаевич, 1958 г.р., окончил МИИГА (1981), заместитель директора Центра сертификации авиаГСМ ФГУП ГосНИИ ГА, автор 11 научных работ, область научных интересов – эксплуатация воздушного транспорта, обеспечение качества авиационных ГСМ.

Урявин Сергей Петрович, 1957 г.р., окончил МИИГА (1981), директор Центра сертификации авиаГСМ ФГУП ГосНИИ ГА, автор 17 научных работ, область научных интересов – эксплуатация воздушного транспорта, обеспечение качества авиационных ГСМ.

Козлов Александр Николаевич, 1946 г.р. окончил МИНХ и ГП им И.М. Губкина (1968), канд.

техн. наук, доцент кафедры авиатопливообеспечения и ремонта летательных аппаратов МГТУ ГА, автор более 50 научных работ, область научных интересов – обеспечение качества авиационных ГСМ, процессы авиатопливообеспечения в гражданской авиации.

Мельникова Ирина Сергеевна, окончила НГГТУ (2006), младший научный сотрудник Центра сертификации авиаГСМ ФГУП ГосНИИ ГА, область научных интересов – обеспечение качества авиационных ГСМ, методы испытания авиационных ГСМ.

НАУЧНЫЙ ВЕСТНИК ГосНИИГА № УДК 629.735.015.4:533. ВЛИЯНИЕ ВЫБОРА ЧИСЛА N0 ПЕРЕСЕЧЕНИЯ НУЛЕВОГО УРОВНЯ ПРИРОСТА ПЕРЕГРУЗКИ ny В ЦЕНТРЕ ТЯЖЕСТИ САМОЛЕТОВ ГРАЖДАНСКОЙ АВИАЦИИ НА ЛОГАРИФМИЧЕСКИ НОРМАЛЬНОЕ ПРЕДСТАВЛЕНИЕ ИНТЕГРАЛЬНОЙ ПОВТОРЯЕМОСТИ ny В.С. КОРОЛЁВ Статья представлена доктором технических наук Масленниковой Г.Е.

В статье предлагается алгоритм выбора числа N0 пересечения нулевого уровня прироста перегрузки ny в центре тяжести (ц.т.) самолетов ГА на один километр пути этапа типового полета через введение двух опорных функций N0 от высоты эшелона типового полета Нэш [км]. Приводятся результаты расчетов интегральной по вторяемости N( ny) и коэффициентов прямой квантилей логнормального представления N( ny) при несколь ких вариантах выбора N0. Результаты расчетов могут быть использованы для оценок влияния изменения усло вий эксплуатации самолетов транспортной категории.

Ключевые слова: пересечение, нулевой уровень, перегрузка, опорная функция, логнормальный закон, квантиль, повторяемость.

Статья является продолжением проводимых ФГУП ГосНИИ ГА работ [1-4], связанных с применением логарифмически нормального закона распределения вероятностей к описа нию интегральной повторяемости N( ny) приростов вертикальной перегрузки ny в центре тяжести самолетов транспортной категории на воздушных этапах типового полета. Исполь зовались данные по повторяемости N( ny) из [5-9], полученные расшифровкой записей ny самописцев К-3-63 и магнитных самописцев режимов полета типа МСРП.

Интегральная повторяемость N( ny) на один км пути, на час этапа типового полета или за полет может быть записана в виде [2-4]:

ny 1 k t exp (k ln t l ) / 2 dt, N (n y ) N 0 (n y 0). 1 (1) 2 где N0 – число ny нулевого уровня для данной интегральной повторяемости;

k и l – коэффициенты прямой квантилей q логнормального распределения ny q = k ln n y + l. (2) Выбор величины N0 особенно актуален для описания N( ny), полученной по записям К-3-63 с порогами расшифровки nyо 0,2 (при интервалах расшифровки n y =0,1…0,2).

Порог расшифровки ny с МСРП, после преобразований записей в лабораториях 0 nyо 0,1. И хотя значение N0 может быть указано в таблицах или на графиках повторя емости ny из-за влияния динамической компоновки самолета и места установки датчика ny это значение может быть не точным. Поэтому для корректного сравнения N( ny) раз личных типов самолетов и оценок влияния изменений их условий эксплуатации на повторя емость (1) возникает необходимость разработки единого алгоритма выбора N0 для разных типов гражданских самолетов при одинаковых этапах полета.

С этой целью предварительно определялись параметры формул (1) и (2) при нескольких приемлемых вариантах выбора значений N0 (см. например [2]) по данной повторяемости N( ny).

Ниже приведены результаты таких предварительных расчетов N( ny), k, l для типовых поле тов самолета Ту-154Б в табл. 1 и формулах (3) с исходной повторяемостью N (0,25 ny 1,15), полученной с самописцев К-3-63 в [5] объемом в 67449 полетов или 170137,8 летных часов и самолета Ту-204-300 в табл. 2 и формулах (4) с повторяемостью N(0,1 ny 1,0), получен Влияние выбора числа N0 пересечения нулевого уровня прироста перегрузки… ной расшифровкой записей ny с МСРП-А-02 объемом 17614 полетов (это примерно летных часов) в ОКБ им. А.Н. Туполева и направленных в АСЦ ГосНИИ ГА 14 декабря 2012 г.

Значения N0i (i = 1,2,3,4) для Ту-154Б за типовой полет указаны в строке ny=0 в по рядке убывания (отношение N01: N04 6,4);

N0j (j = 1,2,3,4,5) для Ту-204-300 также указаны в строке ny=0 в порядке убывания (отношение N01: N05 6,5, а N02 = 240 равно значению, указанному в исходной таблице интегральной повторяемости при ny 0).

Повторяемости Ni ( ny 0) табл. 1, 2 при каждом из значений N0i или N0j получены по исполнительным qi квантилям-прямым q типа (2) с k, l из формул (3) для Ту-154Б (i=1,2,3,4);

и формул (4) для Ту-204-300 (j =1…5).

Таблица Аппроксимация исходной повторяемости ny на полет Ту-154Б при разных значениях N0i ny Nисх N1 N2 N3 N4 N 2 N 0 - 236,474362 176,808964 117,143566 36,971604 153,9967 63, 0,25 1,472 1,4632 1,439 1,4028 1,296 1,432 1, 0,35 0,193 0,2226 0,2215 0,2235 0,232 0,2223 0, 0,45 0,043 0,0431 0,0438 0,0444 0,0474 0,04383 0, 0,55 0,0107 0,0101 0,0102 0,0105 0,0113 0,0103 0, 2,79·10-3 2,75·10-3 2,783·10-3 2,86·10-3 3,025·10-3 2,8053·10-3 2,9568·10- 0, 1,009·10-3 8,451·10-4 8,454·10-4 8,647·10-4 8,982·10-4 8,5015·10-4 8,8891·10- 0, 4,601·10-4 2,747·10-4 2,554·10-4 2,873·10-4 2,884·10-4 2,906·10-4 2,922·10- 0, 8,89·10-5 1,035·10-4 1,046·10-4 1,042·10-4 9,992·10-5 1,046·10-4 1,077·10- 0, 2,97·10-5 4,041·10-5 3,825·10-5 3,867·10-5 3,673·10-5 3,776·10-5 3,999·10- 1, 1,48·10-5 1,733·10-5 1,671·10-5 1,503·10-5 1,426·10-5 1,609·10-5 1,497·10- 1, 1,11143·10-6 1,06067·10-6 9,957·10-7 7,7112·10-7 1,0318·10-6 8,9167·10- 1,5* [1/км] - 0,1160789 0,0857908 0,057026 0,0181484 0,0755929 0, N * - Прогноз повторяемости n y =1,5 норм летной годности [10].

max Таблица Аппроксимация исходной повторяемости ny на полет Ту-204-300 при разных значениях N0j ny Nисх N1 N2 N3 N4 N5 N 2 N 0 240 356,89551 240 169,64906 132,6854 54,8762 188,1506 77, 0,1 49,2 54,7203 48,4 42,7636 38,95 26,46 45 30, 0,2 5,05 4,6169 4,529 4,4227 4,351 4,111 4,464 4, 0,3 0,601 0,5972 0,606 0,6118 0,6216 0,6511 0,6114 0, - 9,18· 0,4 0,10592 0,1085 0,11189 0,1142 0,1228 0,1115 0, -2 -2 -2 -2 -2 -2 - 2,57·10- 2,03·10 2,354·10 2,41·10 2,455·10 2,52·10 2,71·10 2,43· 0, 5,41·10-3 6,2133·10-3 6,271·10-3 6,4096·10-3 6,585·10-3 6,819·10-3 6,379·10-3 6,576·10- 0, 1,71·10-3 1,8575·10-3 1,867·10-3 1,8826·10-3 1,903·10-3 1,94·10-3 1,885·10-3 1,894·10- 0, -4 -4 -4 -4 -4 -4 - 5,971·10- 9,41·10 6,3485·10 6,106·10 6,1627·10 6,143·10 6,022·10 6,17· 0, 3,53·10-4 2,2998·10-4 2,2·10-4 2,0843·10-4 2,244·10-4 2,036·10-4 2,13·10-4 2,0475·10- 0, 5,88·10-5 8,4085·10-5 8,239·10-5 8,3824·10-5 8,311·10-5 8,206·10-5 8,388·10-5 7,528·10- 1, 1,7845·10-6 1,584·10-6 1,442·10-6 1,3136·10-6 9,658·10-7 1,5052·10-6 1,0894·10- 1,5* N0 0,059269 0,0881368 0,059269 0,0418955 0,0327672 0,013552 0,0464646 0, [1/км] В.С. Королёв * - Прогноз повторяемости n y =1,5 норм летной годности [10] max f = 0, q1 = 1,8101277 · ln ny + 5,0103883;

r = 0,9988;

f = 0, q2 = 1,8424893 · ln ny + 4,9564197;

r = 0,9988;

(3) f = 0, q3 = 1,8876123 · ln ny + 4,8750507;

r = 0,9989;

f = 0, q4 = 2,0515087 · ln ny + 4,6532496;

r = 0,9987;

f = 0, q1 = 1,7399243 · ln ny + 5,0286162;

r = 0,9980;

f = 0, q2 = 1,7912491 · ln ny + 4,9602898;

r = 0,9984;

(4) f = 0, q3 = 1,8350858 · ln ny + 4,8956487;

r = 0,9978;

f = 0, q4 = 1,8707320 · ln ny + 4,8508582;

r = 0,9977;

f = 0, q5 = 2,0205883 · ln ny + 4,6945585;

r = 0,9969;

Из рассмотрения табл. 1, 2 и формул (3) и (4) можно отметить, что для всех намеченных значений N0i, N0j (за исключением самых малых: N04 для Ту-154Б и N05 для Ту-204-300) лог нормальное представление повторяемости N( ny) (1) на каждом уровне ny с достаточной точностью (особенно в диапазоне усталостных значений | ny| 0,7) описывают исходную повторяемость N( ny) и квантили типа (2);

а формулы (3), (4) на вероятностной бумаге лог нормального закона при ny 0,2 являются прямыми с коэффициентами линейной корреля циии r 0,996… при приемлемых значениях f – среднеквадратичных отклонений величин теоретических квантилей от экспериментальных.

Из исходных N( ny) [5-9] для известных высот эшелонов типовых полетов или поле тов на других узких интервалах высот разных типов самолетов методом наименьших квадра тов по 30 экспериментальным точкам (Hкм, ln N0, [1/км]) определена параболическая зависи мость lnN0 [1/км] от Н [км]:

f = 0,2942745.

ln N0 = 0,044505707 Н2 – 0,98921417 Н + 0,164725404;

(5) При этом основной массив точек лежит в полосе эквидистантных к (5) кривых с + 2 f и - f. В результате (после округления до 4-го знака после запятой) для дальнейших расчетов мы ввели две опорные функции ln N0 2 = 0,0445 Н2 – 0,9892 Н + 0,7533 (6) (получена из (5) прибавлением к свободному члену 2 f ).

ln N0– = 0,0445 Н2 – 0,9892 Н – 0,1296 (7) (получена из (5) вычитанием из свободного члена f ).

После потенцирования формула (6) переходит в формулу (8) N0 2 = ехр (0,044 Н2 – 0,9892 Н + 0,7533), (8) а формула (7) в формулу (9) N0– = ехр (0,0445 Н2 – 0,9892 Н – 0,1296). (9) Отношение N0 2 к N0– равно 2,4179, то есть меньше, чем дано выше в примерах для самолетов Ту-154Б и Ту-204-300.

Относительно формул (6) - (9) сделаем два замечания:

1. Пологий минимум парабол (6) и (7) равен Hmin = 11,1146км, при этом значении Hmin число N0 2 = 8,7039·10-3 1/км для формулы (8) и N0– = 3,5998·10-3 1/км для формулы (9).

Максимальная высота полета в условиях эксплуатации равная Н=11,6 км неоднократно до стигалась на самолетах типа Ту-154 (Б и М), Ил-96-300, типа Ту-204 (всех модификаций), Влияние выбора числа N0 пересечения нулевого уровня прироста перегрузки… однако высота типового полета дозвуковых самолетов всего парка самолетов СССР и России не превышает Нmin, поэтому формулы (6)-(9) можно использовать в диапазоне 0 H11,6 км.

2. Формулы (5)-(9) получены при анализе повторяемости ny 0. Для отрицательных ny значения N( ny 0) и N0( ny 0) обычно (но не всегда) меньше, чем для положитель ных ny.

Мы преднамеренно распространяем формулы (6) - (9) и для значений N0 при ny 0, т.к.



Pages:     | 1 || 3 | 4 |   ...   | 5 |
 





 
© 2013 www.libed.ru - «Бесплатная библиотека научно-практических конференций»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.