RU2068198C1 - Device for calculation of resource consumption of airframe of airplane - Google Patents
Device for calculation of resource consumption of airframe of airplane Download PDFInfo
- Publication number
- RU2068198C1 RU2068198C1 SU5048503A RU2068198C1 RU 2068198 C1 RU2068198 C1 RU 2068198C1 SU 5048503 A SU5048503 A SU 5048503A RU 2068198 C1 RU2068198 C1 RU 2068198C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- unit
- input
- information
- output
- operating time
- Prior art date
Links
Abstract
Description
Изобретение предназначено для определения нагруженности и накопления усталостной повреждаемости элементов конструкции самолетов и относится к области авиации, а именно к области оценки прочности и вопросам технической эксплуатации авиационной техники. The invention is intended to determine the loading and accumulation of fatigue damage to structural elements of aircraft and relates to the field of aviation, namely to the field of strength assessment and technical maintenance of aircraft.
Известны бортовые счетчики ресурса, в состав которых входят специальные датчики деформации, устанавливаемые в критических зонах конструкции, информация от которых поступает в вычислительную аппаратуру, устанавливаемую на самолет [1]
Одним из основных недостатков такой системы является необходимость проведения специальных мероприятий по обслуживанию датчиков и связанной с ними аппаратуры, требующих обучения технического персонала эксплуатирующих организаций и усложняющих эксплуатацию самолета. Анализ результатов, выдаваемых счетчиком, в случае сомнений в их достоверности, отказов и сбоев датчиков, преобразователей, других элементов системы, вмешательства экипажа в работу системы, превышения эксплуатационных ограничений и т.д. путем тестирования системы достаточно трудоемок и, кроме того, требует дополнительной информации о параметрах полета, действиях экипажа и т.п. например, от штатных средств объективного контроля.Known on-board resource counters, which include special deformation sensors installed in critical areas of the structure, the information from which is fed to computer equipment installed on an airplane [1]
One of the main drawbacks of such a system is the need for special measures for servicing sensors and related equipment, requiring training of technical personnel of operating organizations and complicating the operation of the aircraft. Analysis of the results produced by the counter, in case of doubt in their reliability, failures and malfunctions of sensors, transducers, other elements of the system, crew interference in the operation of the system, exceeding operational restrictions, etc. by testing the system, it is quite laborious and, in addition, requires additional information about flight parameters, crew actions, etc. for example, from regular means of objective control.
Наиболее близким техническим решением является аппаратура, основанная на обработке информации от штатных бортовых средств объективного контроля (СОК), содержащая устройство селекции и ввода полетных данных, устройство ввода информации об остатке топлива, пульт контроля и ввода служебных параметров и энергонезависимое запоминающее устройство. При этом накопители информации снимаются с самолета после каждого полета и обрабатываются в наземных вычислительных центрах. Основными недостатками такой системы индивидуального учета ресурса являются: значительное повышение трудозатрат при эксплуатации, увеличение загрузки вычислительных центров и низкая оперативность получения информации. The closest technical solution is equipment based on the processing of information from standard on-board objective monitoring equipment (SOC), containing a device for selecting and entering flight data, a device for inputting information about the remaining fuel, a control panel for entering service parameters and a non-volatile storage device. At the same time, information storage devices are removed from the aircraft after each flight and processed in ground-based data centers. The main disadvantages of such an individual resource accounting system are: a significant increase in labor costs during operation, an increase in the load of computer centers and low efficiency in obtaining information.
Техническим результатом, достигаемым при использовании изобретения, является обеспечение автоматического учета эквивалентной наработки за весь период эксплуатации. The technical result achieved when using the invention is to automatically account for the equivalent operating time for the entire period of operation.
Технический результат достигается тем, что в устройство для вычисления расхода ресурса планера самолета, содержащее устройство селекции и ввода полетных данных, устройство ввода информации о топливе, а также взаимосвязанные между собой пульт контроля и ввода служебных параметров и энергонезависимое запоминающее устройство, дополнительно введены блок вычисления эквивалентной наработки и подключенное к его выходу устройство документирования, причем блок вычисления эквивалентной наработки выполнен в виде блока фильтрации входной информации, взаимосвязанных с ним блока расчета эквивалентной наработки и блока определения режима полета, а также блока анализа результатов и подготовки выходной информации, взаимосвязанного с пультом контроля и ввода служебных параметров и энергонезависимым запоминающим устройством, при этом первый, второй и третий входы блока фильтрации входной информации подключены соответственно к первым выходам устройства селекции и ввода полетных данных, устройства ввода информации о топливе и энергонезависимого запоминающего устройства, вход блока определения режима полета соединен со вторым выходом устройства ввода информации о топливе, а выход подключен к входу блока расчета эквивалентной наработки, выход которого соединен со входом блока анализа результатов и подготовки выходной информации, выход которого является выходом вычислителя эквивалентной наработки. The technical result is achieved by the fact that in the device for calculating the resource consumption of the airframe of the aircraft, containing a device for selecting and inputting flight data, a device for inputting fuel information, as well as interconnected control panel for entering service parameters and non-volatile memory, an equivalent calculation unit is additionally introduced operating time and a documenting device connected to its output, and the equivalent operating time calculation unit is made in the form of an input inf filtering unit formation, interconnected unit for calculating equivalent operating time and unit for determining flight mode, as well as a unit for analyzing results and preparing output information interconnected with a control panel and input service parameters and non-volatile storage device, while the first, second and third inputs of the input information filtering unit connected respectively to the first outputs of the device for selection and input of flight data, a device for inputting fuel information and non-volatile storage device, input Lok flight mode determination is coupled to the second output of the fuel entering the information device, and an output connected to the input of calculating unit equivalent to operating time, the output of which is connected to the input analysis unit results and training output data, the output of which is equivalent to the output of the calculator operating time.
На чертеже изображена структурная схема устройства. The drawing shows a structural diagram of a device.
Устройство содержит устройство 1 селекции и ввода полетных данных (УСВПД), устройство 2 ввода информации о топливе (УВИТ), пульт 3 контроля и ввода служебных параметров (ВКВСП), блок 4 вычисления эквивалентной наработки, энергонезависимое запоминающее устройство 5 (ЗУ), устройство 6 документирования (УД). The device comprises a device 1 for selection and input of flight data (USPPD), a device 2 for inputting fuel information (ATF), a remote control 3 for input and control of service parameters (VKVSP), an equivalent operating time calculation unit 4, non-volatile memory 5 (memory), device 6 documentation (UD).
Блок 4 вычисления, в свою очередь, состоит из блока 7 фильтрации входной информации (БФВИ), блока 8 определения режима полета (БОРП), блока 9 расчета эквивалентной наработки (БРЭН) и блока 10 анализа результатов и подготовки выходной информации (БАПВИ). Block 4 calculation, in turn, consists of block 7 filtering input information (BFVI), block 8 determine the flight mode (BORP), block 9 calculation of equivalent operating time (BREW) and block 10 analysis of the results and preparation of output information (BAPVI).
Устройство работает следующим образом. The device operates as follows.
Бортовые средства объективного контроля передают информацию в устройство 1 селекции и ввода полетных данных, которое производит селекцию необходимых для проведения расчетов эквивалентной наработки данных из всего информационного массива, вырабатываемых штатными бортовыми средствами объективного контроля. При этом отбираются такие параметры, как:
полетное время;
бортовой номер самолета;
дата вылета;
перегрузка в центре тяжести самолета ny(t);
воздушная скорость V(t);
высота полета Н (t);
конфигурация планера (положение элементов механизации крыла, угол стреловидности крыла, положение шасси).On-board means of objective control transmit information to the device 1 selection and input of flight data, which selects the necessary data for the equivalent production of data from the entire information array generated by the standard on-board means of objective control. At the same time, parameters such as:
flight time;
side number of the aircraft;
departure date;
overload at the center of gravity of the aircraft n y (t);
airspeed V (t);
flight altitude N (t);
airframe configuration (position of wing mechanization elements, wing sweep angle, landing gear position).
После получения необходимой информации устройство 1 производит передачу отобранных значений параметров в вычислитель 4. Передача осуществляется методом прерывания, или прямого доступа в память. After receiving the necessary information, the device 1 transfers the selected parameter values to the calculator 4. The transfer is carried out by the method of interruption, or direct access to the memory.
Данные об остатке топлива в виде параллельного двоичного кода поступают в устройство 2 ввода информации о топливе из топливной системы самолета. УВИТ производит прием информации, предварительную обработку и запоминание. По команде вычислителя 4 УВИТ передает ему данные об остатке топлива. Пульт 3 контроля и ввода служебных параметров обеспечивает режим контроля устройства и ввода в энергонезависимое запоминающее устройство 5 служебных параметров, таких как:
масса находящегося на борту груза;
тарировочные характеристики датчиков полетной информации СОК;
величину размерности единицы младшего разряда датчиков полетной информации СОК.The fuel balance data in the form of a parallel binary code is supplied to the fuel information input device 2 from the aircraft fuel system. AIT produces information reception, preliminary processing and memorization. At the command of the calculator 4, the control unit sends him data on the remaining fuel. The remote control 3 control and input of service parameters provides a control mode of the device and input into the non-volatile storage device 5 service parameters, such as:
mass of cargo on board;
calibration characteristics of flight information sensors
the value of the unit dimension of the least significant bit of the flight information sensors of the RNS.
После сбора всех необходимых для проведения расчетов данных вычислитель 4 переходит к решению задачи, для этого в его программном обеспечении реализованы следующие алгоритмы:
фильтрации входных данных с целью защиты от сбоев и искажений полетной информации в процессе преобразований и передачи, осуществляемой блоком БФВИ 7;
вычисления полетной массы, состоящей из шасси самолета, топлива и груза, осуществляемой в блоке БРЭН 9;
определение этапа полета (руление, взлет, полет, снижение, приземление) для принятия решения о начале (конце) процесса вычисления эквивалентной наработки элементов авиаконструкции, осуществляемое блоком БОРП 8;
анализа результатов расчета и программной поддержки процесса вывода результатов расчетов эквивалентной наработки в устройство 6 документирования, осуществляемое блоком БАПВИ 10.After collecting all the data necessary for the calculations, the calculator 4 proceeds to the solution of the problem; for this, the following algorithms are implemented in its software:
filtering the input data in order to protect against malfunctions and distortions of flight information during the conversion and transmission carried out by the BFVI 7 unit;
calculating the flight mass, consisting of an airplane landing gear, fuel and cargo, carried out in the BREN unit 9;
determination of the flight stage (taxiing, take-off, flight, descent, landing) to make a decision on the beginning (end) of the process of calculating the equivalent operating time of the aircraft structural elements carried out by the BORP 8 unit;
analysis of the calculation results and software support for the process of outputting the results of the calculation of equivalent operating time to the documenting device 6, carried out by the BAPVI unit 10.
После принятия решения о начале производства вычислений эквивалентной наработки блок БРЭН 9 вычислителя 4 производит обработку массива полетных данных в следующей последовательности. After the decision is made to start the production of calculations of equivalent operating time, the BREN unit 9 of the calculator 4 processes the array of flight data in the following sequence.
1. Определяются экстремумы сигнала перегрузки в центре тяжести ni, где i порядковый номер экстремума. Поступающие с исходной частотой сигналы величины перегрузки ny сравниваются между собой, при этом соответствующим экстремумом n
2. Величины экстремумов пересчитываются в значения изгибающих моментов (номинальных напряжений) в j-той критической точке конструкции по соотношениям, полученным на основе исследования корреляционных зависимостей напряжений в элементах и перегрузки в центре масс. Пересчет ведется при помощи соотношения вида
где M
где изгибающий момент в сечении;
составляющая веса конструкции самолета, как правило, известная константа;
составляющая, учитывающая влияние веса и размещения топлива;
составляющая, учитывающая влияние веса и размещения груза;
составляющая от аэродинамических нагрузок.2. The values of the extrema are converted into the values of bending moments (nominal stresses) at the jth critical point of the structure according to the relations obtained on the basis of the study of the correlation dependences of stresses in elements and overloads in the center of mass. Recalculation is carried out using a relation of the form
where M
Where bending moment in section;
component of the weight of the aircraft structure, as a rule, a known constant;
a component that takes into account the influence of weight and fuel placement;
a component that takes into account the influence of weight and cargo placement;
component from aerodynamic loads.
Величина зависит от размещения и порядка выработки топлива и определяется текущим значением остатка топлива по формулам вида
где m
K1,2. b1,2. известные константы.Value depends on the location and order of fuel production and is determined by the current value of the remaining fuel according to formulas of the form
where m
K 1,2 . b 1.2 . known constants.
Значение вычисляется по аналогичным формулам.Value calculated by similar formulas.
Аэродинамические составляющие нагрузок различны для разных режимов полета. Поэтому вначале определяется режим полета. Для идентификации режима используется набор признаков. Здесь могут быть: диапазон высот, скоростей, состояние механизации, обжатие стоек шасси и др. Каждому режиму соответствует свое сочетание признаков. The aerodynamic components of the loads are different for different flight modes. Therefore, the flight mode is first determined. A set of features is used to identify the mode. Here may be: a range of heights, speeds, state of mechanization, compression of the landing gears, etc. Each mode has its own combination of features.
Для каждого режима вычисляется одним из способов:
1) по величине полной массы самолета m по формулам типа
где i номер режима полета,
ai, Ci известные коэффициенты;
2) по величине скоростного напора q и коэффициента подъемной силы Cy:
где еi, fi известные коэффициенты, q qo•qн,
здесь ; qн f(Vпр, H),
Vпр, Н приборная скорость и высота.For each mode calculated by one of the methods:
1) according to the total mass of the aircraft m according to formulas of the type
where i is the flight mode number,
a i , C i known coefficients;
2) in terms of velocity head q and lift coefficient C y :
where e i , f i are known coefficients, qq o • q n ,
here ; q n f (V ol , H),
V ol , N instrument speed and height.
где Sкр площадь крыла.
where S cr wing area.
В тех случаях, когда критическое место конструкции при наземных режимах находится в области сжатия, для правильного расчета повреждаемости при формировании последовательности экстремумов в ее начало и конец необходимо добавить значения M
3. По модифицированному алгоритму метода "дождя" в реальном масштабе времени производится обработка последовательно выделяемых экстремумов с целью выделения повреждающих циклов нагружения и вычисления повреждаемости для эквивалентных (по Одингу) циклов с использованием кривой усталости вида N(M
Число считанных и удерживающих в оперативной памяти экстремумов ограничено числом Nвл. При обнаружении конца последовательности размахи, не вошедшие в число выделенных полных циклов, обрабатываются как полуциклы, повреждаемость от которых суммируется с повреждаемостью от выделенных полных циклов.The number of extrema read and holding in RAM is limited by the number N ow . When the end of the sequence is detected, ranges that are not included in the number of selected complete cycles are treated as half-cycles, the damage from which is added to the damage from the selected full cycles.
4. По окончании полета полученное значение повреждаемости ξпол относится к известной повреждаемости "типового ресурсного полета" ξт.п., в результате чего получается величина эквивалентной наработки j-й критической точки конструкции в данном полете:
которая суммируется с предыдущей наработкой.4. At the end of the flight, the resulting damage value ξ floor refers to the known damage of the "typical resource flight" ξ etc. , resulting in the value of the equivalent operating time of the j-th critical point of the structure in this flight:
which is summed up with the previous operating time.
В случае определения этапов полета снижение и приземление вычислитель производит передачу результатов проведенных расчетов в энергонезависимое ЗУ и в устройство документирования. УД обеспечивает регистрацию полученных параметров на "твердый" носитель в виде алфавитно-цифровой информации, визуально доступной для оператора. УД производит регистрацию следующей информации:
бортовой номер самолета;
дата полета;
величина эквивалентной наработки авиаконструкции в последнем полете;
величина эквивалентной наработки авиаконструкции за весь период эксплуатации;
результаты проведения встроенного контроля устройства и отклонений в работе бортовой СОК.In the case of determining the stages of flight, the descent and landing, the computer transfers the results of the calculations to a non-volatile memory and to the documentation device. UD provides registration of the received parameters on a "solid" medium in the form of alphanumeric information visually accessible to the operator. UD registers the following information:
side number of the aircraft;
flight date;
the value of the equivalent operating time of the aircraft in the last flight;
the value of the equivalent operating time of the aircraft for the entire period of operation;
the results of the built-in control of the device and deviations in the onboard RNS.
Claims (1)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
SU5048503 RU2068198C1 (en) | 1992-06-17 | 1992-06-17 | Device for calculation of resource consumption of airframe of airplane |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
SU5048503 RU2068198C1 (en) | 1992-06-17 | 1992-06-17 | Device for calculation of resource consumption of airframe of airplane |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2068198C1 true RU2068198C1 (en) | 1996-10-20 |
Family
ID=21607395
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
SU5048503 RU2068198C1 (en) | 1992-06-17 | 1992-06-17 | Device for calculation of resource consumption of airframe of airplane |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2068198C1 (en) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2687228C1 (en) * | 2018-09-20 | 2019-05-07 | Акционерное общество "Лётно-исследовательский институт имени М.М. Громова" | Method for assessing fatigue damaging metal elements of aircraft structures during flight tests based on an extended modified fatigue curve |
-
1992
- 1992-06-17 RU SU5048503 patent/RU2068198C1/en active
Non-Patent Citations (1)
Title |
---|
Исследования по созданию штатных систем БСР для различных типов ЛА. Кн. 1. Отчет ЦАГИ N 3516, 1990. The Operational Loads Monitoring System H.-J.Meyer. V. Sudda - 15th, Symposium of the I CAF, June 21-23, 1989. Jerusalem, Israel. * |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2687228C1 (en) * | 2018-09-20 | 2019-05-07 | Акционерное общество "Лётно-исследовательский институт имени М.М. Громова" | Method for assessing fatigue damaging metal elements of aircraft structures during flight tests based on an extended modified fatigue curve |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
CN105741381A (en) | Method for confirming flight-parameter recording parameter set of airplane | |
US5987397A (en) | Neural network system for estimation of helicopter gross weight and center of gravity location | |
RU2599108C1 (en) | Method of monitoring loads and accumulated fatigue damage in operating conditions of aircraft | |
Stolz et al. | Structural health monitoring, in-service experience, benefit and way ahead | |
KR101586039B1 (en) | Advanced structual heath monitoring system for aircraft and method thereof | |
Kudva et al. | Smart structures concepts for aircraft structural health monitoring | |
EP2957883A2 (en) | Method for prognostics of an aircraft structure based on structural testing | |
RU2068198C1 (en) | Device for calculation of resource consumption of airframe of airplane | |
Neumair | Requirements on future structural health monitoring systems | |
RU2745837C2 (en) | System for real time determining parameters of aircraft running on taxiway surface (options), and ways of its use | |
Fraser | An overview of health and usage monitoring systems (HUMS) for military helicopters | |
Leski et al. | Development of load spectrum for full scale fatigue test of a trainer aircraft | |
Van der Ven et al. | A modelling framework for the calculation of structural loads for fatigue life prediction of helicopter airframe components | |
RU30708U1 (en) | Network control system for aircraft power plants | |
Kurdelski et al. | Structural load monitoring systems for military aircraft in the Polish armed forces with examples of selected activities | |
Hess et al. | The US Navy’s Helicopter Integrated Diagnostics System (HIDS) Program: Power Drive Train Crack Detection Diagnostics and Prognostics Life Usage Monitoring and Damage Tolerance; Techniques, Methodologies, and Experiences | |
Lowndes Jr et al. | The US Air Force Weapon Systems Fatigue Certification Program | |
Krieser et al. | A record of the Australian mirage wing fatigue test | |
Kaye | Dynamics health and usage monitoring system-programme update | |
Schmuecker et al. | NEW APPROACHES IN THE FIELD OF INFLIGHT LOAD EVALUATIONS | |
Khan et al. | Remaining life assessment methodology for aged aircraft fleet | |
Lunn et al. | Real time analysis for helicopter flight testing | |
Banaszak et al. | Antonomous environmental definition of C-130 flap well skin panel | |
Johnston | Program (ASIP). | |
Sarphie et al. | Evaluation of a Reliability Analysis Approach to Fatigue Life Variability of Aircraft Structures Using C-130 In-dervice Operational Data |