Distribution determination of time of exceeding permissible condition as used to determine lifetimes of selected aeronautical devices/systems

• Autorzy: Zieja M. , Ważny M. , Stępień S.

Identyfikatory

DOI

10.17531/ein.2016.1.8

Warianty tytułu

PL

Wyznaczenie rozkładu czasu przekraczania stanu granicznego i jego zastosowanie do określania trwałości wybranych urządzeń lotniczych

• Języki publikacji: EN PL

Abstrakty

EN

The paper refers to the modelling of changes in ever-growing deviations from diagnostic parameters that describe health/ maintenance status of one from among numerous aircraft systems, i.e. of a sighting system. Any sighting system has been intended, first and foremost, to find a sighting angle and a lead angle, both of them essential and indispensable to fight hostile targets. Destructive factors such as, e.g. ageing processes, that keep affecting the aircraft as a whole throughout its operation, make these angles change: actual values thereof differ from the calculated ones. Such being the case, a considerable error may be introduced in the process of aiming the weapons to, in turn, result in the reduction of values that describe the quality of the sighting process. That is why any sighting system requires specific checks possibly (if need be) followed with some adjustments (based on the findings of these checks) to remove negative effects of any ageing processes that might have affected this system. Determination of the density function of the deviation using difference equations and the Fokker-Planck equation is a basic element of the presented method, which enables next analyses. Innovative elements of the paper are as follows: – determination of distributions of time of exceeding the permissible (boundary) condition using the density function of the deviation, – application of distributions of time of exceeding the permissible (boundary) condition for modification of operation/maintenance systems of selected aeronautical devices. The paper has been concluded with a numerical example that proves the applicationoriented nature of the issues in question, represented by the earlier conducted assessment of lifetimes of the systems intended to find the sighting and lead angles (ε and β). The in the paper discussed method to assess the lifetime may as well be applied to another systems/devices. It shows a versatile nature and makes a valuable contribution to the methods of maintaining any engineered systems in good condition (i.e. of providing maintenance to any engineered systems).

PL

Praca dotyczy modelowania zmian narastających odchyłek parametrów diagnostycznych charakteryzujących stan techniczny jednego z systemów statku powietrznego, tj. systemu celowniczego. Jednym z głównych zadań systemu celowniczego jest wyznaczenie kątów celowania i wyprzedzenia niezbędnych do zwalczania celów przeciwnika. Oddziaływanie w czasie eksploatacji statku powietrznego czynników destrukcyjnych m.in. procesów starzeniowych, powoduje, że kąty te ulegają zmianie i ich rzeczywiste wartości różnią się od wartości kątów obliczeniowych. Wystąpienie takiej sytuacji powoduje wprowadzenie dość istotnego błędu do procesu celowania i obniża wartość wskaźników charakteryzujących jakość jego przebiegu. Z tego też względu system celowniczy wymaga określonej kontroli i w oparciu o uzyskane wyniki, potencjalnej regulacji mającej na celu usunięcie ujemnych skutków procesów starzeniowych celownika. Podstawowym elementem pracy umożliwiającym dalsze analizy było wyznaczenie funkcji gęstości odchyłki z wykorzystaniem równań różnicowych oraz równania Fokkera-Plancka. Do nowatorskich elementów pracy należy zaliczyć: – wyznaczenie rozkładu czasu przekroczenia stanu dopuszczalnego (granicznego) z wykorzystaniem funkcji gęstości odchyłki, – zastosowanie rozkładu czasu osiągania stanu granicznego do modyfikacji systemów eksploatacji urządzeń lotniczych. Praca podsumowana jest przykładem obliczeniowym przedstawiającym aplikacyjny charakter poruszanej tematyki, odwzorowanej na przykładzie oceny trwałości układów określających kąt celowania i wyprzedzenia (ε i β). Przedstawiona metoda oceny trwałości w niniejszym artykule może być zastosowania do innych urządzeń. Ma ona ogólny charakter i stanowi wkład do metod utrzymania systemów technicznych.

Słowa kluczowe

EN

reliability; life; permissible condition; lead angle; sighting angle; airborne sighting system

PL

niezawodność; trwałość; stan dopuszczalny; kąt wyprzedzenia; kąt celowania; celownik lotniczy

• Wydawca: Polskie Naukowo-Techniczne Towarzystwo Eksploatacyjne
• Czasopismo: Eksploatacja i Niezawodność
• Rocznik: 2016
• Tom: Vol. 18, no. 1
• Strony: 57--64
• Opis fizyczny: Bibliogr. 44 poz., rys., tab.

Twórcy

autor

Zieja M.

• Military University of Technology ul. Kaliskiego 2, 00-908 Warszawa 49, Poland

autor

Ważny M.

• Military University of Technology ul. Kaliskiego 2, 00-908 Warszawa 49, Poland

autor

Stępień S.

• Military University of Technology ul. Kaliskiego 2, 00-908 Warszawa 49, Poland

Bibliografia

• 1. Augustynowicz J, Dudek D, Dudek K, Figiel A. Prognozowanie okresu bezpiecznej eksploatacji maszyn górniczych. Rozważania o degradacji obiektu. Górnictwo i Geoinżynieria 2007; 31(2): 55-66.
• 2. Birolini A. Quality and Reliability of Technical Systems. Theory – Practice – Management. Berlin: Springer Verlag, 1984.
• 3. Bobrowski D. Modele i metody matematyczne teorii niezawodności. Warszawa: WNT, 1985.
• 4. Casciati F, Roberts B. Mathematical Models for Structural Reliability Analysis. Boca Raton/New York/London/Tokyo: CRC Press, 1996.
• 5. Cho I D, Parlar M. A survey of maintenance models for multi-unit systems. European Journal of Operational Research 1991; 51, http://dx.doi.org/10.1016/0377-2217(91)90141-h.
• 6. DeLurgio SA. Forecasting principles and applications. University of Missouri-Kansas City: Irwin/McGraw-Hill, 1998.
• 7. Dhillon BS. Design Reliability. Fundamentals and Applications. Boca Raton/New York/London/Washington: CRC Press, 1999, http://dx.doi.org/10.1201/9781420050141.
• 8. Dhillon BS. Mechanical Reliability: Theory, Models and Applications. Washington: AIAA Education Series, 1988.
• 9. Dinesh Kumar U, Knezevic J, Crocker J, El-Haram, M. Reliability, Maintenance and Logistic Support - A Life Cycle Approach. Boston:Kluwer Academic Publishers, 2000, http://dx.doi.org/10.1007/978-1-4615-4655-9.
• 10. Franck TD. Nonlinear Fokker-Planck Equations. Fundamentals and Applications. Berlin Heildenberg: Springer-Verlag, 2005.
• 11. Gercbach IB, Kordoński CB. Modele niezawodnościowe obiektów technicznych. Warszawa: WNT, 1968.
• 12. Girtler J. Zastosowanie diagnostyki do decyzyjnego sterowania procesem eksploatacji urządzeń. Diagnostyka 2006; 2(38):151-158.
• 13. Grasman J, Herwaarden OA. Asymptotic Methods for the Fokker-Planck Equation and the Exit Problem in Applications. Berlin Heildenberg:Springer-Verlag, 1999, http://dx.doi.org/10.1007/978-3-662-03857-4.
• 14. Idziaszek Z, Grzesik N. Object characteristics deterioration effect on task reliability - outline method of estimation and prognosis. Eksploatacja i Niezawodnosc – Maintenance and Reliability 2014; 16 (3): 433-440.
• 15. Kececioglu DB. Maintainability, Availability & Operational Readiness Engineering Handbook. Lancaster: DEStech Publications, 2003.
• 16. Kececioglu DB. Reliability Engineering Handbook. Lancaster: DEStech Publications, 2002.
• 17. Kinnison H, Siddiqui T. Aviation Maintenance Management. New York: The McGraw-Hill Companies, Inc. 2013.
• 18. Knezevic J. Systems Maintainability. London: Chapman & Hall, 1997.
• 19. Kołowrocki K, Soszyńska Budny J. Reliability and Safety of Complex Technical Systems and Processes. London: Springer-Verlag, 2011, http://dx.doi.org/10.1007/978-0-85729-694-8.
• 20. Kovalenko IN, Kuznetsov NY, Pegg PA. Mathematical Theory of Reliability Of Time Dependent Systems with practical Applications. Chichester: John Wiley & Sons, 1997.
• 21. Legutko S. Development trends in machines operation maintenance. Eksploatacja i Niezawodnosc - Maintenance and Reliability 2009; 2(42): 8-16.
• 22. Moubray J. Reliability-centered Maintenance II. New York: Industrial Press Inc., 1997.
• 23. Narayan V. Effective Maintenance Management, New York: Industrial Press Inc., 2012.
• 24. Nechval KN, Nechval NA, Berzins G, Purgailis M. Planning inspections in service of fatigue-sensitive aircraft structure components under crack propagation. Eksploatacja i Niezawodnosc – Maintenance and Reliability 2007; 4: 3-8.
• 25. Nowakowski T. Niezawodność systemów logistycznych. Wrocław: Oficyna Wydawnicza Politechniki Wrocławskiej, 2011.
• 26. Pham H, Wang H. Imperfect maintenance. European Journal of Operational Research 1996; 94, http://dx.doi.org/10.1016/s0377-2217(96)00099-9.
• 27. Pham H. Handbook of Engineering Statistics. London: Springer-Verlag 2006, http://dx.doi.org/10.1007/978-1-84628-288-1.
• 28. Risken H. The Fokker-Planck Equation. Methods of Solution and Applications. London: Springer-Verlag, 1984, http://dx.doi.org/10.1007/978-3-642-96807-5.
• 29. Scarf PA. On the application of mathematical models in maintenance. European Journal of Operational Research 1997; 99, http://dx.doi.org/10.1016/s0377-2217(96)00316-5.
• 30. Soize C. The Fokker-Planck Equation for Stochastic Dynamical Systems and Its Explicit Steady State Solutions. World Scientific Publishing, 1994.
• 31. Sugier J, Anders GJ. Modelling and evaluation of deterioration process with maintenance activities. Eksploatacja i Niezawodnosc - Maintenance and Reliability 2013; 15 (4): 305-311.
• 32. Szpytko J. Integrated Decision Making supporting the exploitation and control of transport devices. Kraków: Uczelniane Wydawnictwa Naukowo-Dydaktyczne 2004.
• 33. Tomaszek H, Ważny M. Zarys metody oceny trwałości na zużycie powierzchniowe elementu konstrukcji z wykorzystaniem rozkładu czasu przekroczenia stanu granicznego (dopuszczalnego). Radom: Zagadnienia Eksploatacji Maszyn 2008; 155(3).
• 34. Tomaszek H, Wróblewski H. Podstawy oceny efektywności eksploatacji systemów uzbrojenia lotniczego. Warszawa: Dom Wydawniczy Bellona, 2001.
• 35. Tomaszek H, Żurek J, Jasztal M. Prognozowanie uszkodzeń zagrażających bezpieczeństwu lotów statku powietrznego. Radom: Wydawnictwo Naukowe JTE, 2008.
• 36. Tomczyk W. Uwarunkowania racjonalnego procesu użytkowania maszyn i urządzeń rolniczych. Inżynieria Rolnicza 2005; 7: 359-366.
• 37. Wang H. A survey of maintenance policies of deteriorating systems. European Journal of Operational Research 2002; 139, http://dx.doi.org/10.1016/s0377-2217(01)00197-7.
• 38. Ważny M. The method of determining the time concerning the operation of a chosen navigation and aiming device in the operation system. Eksploatacja i Niezawodnosc - Maintenance and Reliability 2008; 38(2): 4-11.
• 39. Ważny M. The metod for assessing residual durability of selected of devices in avionics system. Eksploatacja i Niezawodnosc - Maintenance and Reliability 2009; 43(3): 55-64.
• 40. Werbińska-Wojciechowska S. Time resource problem in logistics systems dependability modelling. Eksploatacja i Niezawodnosc - Maintenance and Reliability 2013; 15(4): 427-433.
• 41. Zieja M. Metoda oceny trwałości wybranych urządzeń lotniczych wojskowych statków powietrznych. Problemy utrzymania systemów technicznych. Warszawa: Oficyna Wydawnicza Politechniki Warszawskiej, 2014: 151-160.
• 42. Zio E. Computational Methods For Reliability and Risk Analysis. Singapore: World Scientific Publishing, 2009, http://dx.doi.org/10.1142/7190.
• 43. Żurek J, Tomaszek H, Zieja M.: The reliability estimation of structural components with some selected failure model. 11th International Probabilistic safety Assessment and management Conference and the Annual European Safety and Reliability Conference 2012, Curran Associates, Inc., 2012:1741-1750.
• 44. Żurek J.; Tomaszek H.; Zieja M.: Analysis of structural component's lifetime distribution considered from the of wearing with the characteristic function applied. Safety, Reliability and Risk Analysis: Beyond the Horizon – Steenbergenet al. London: Taylor & Francis Group, 2014: 2597-2602.