Luận án tiến sĩ nghiên cứu phương pháp xác định tiêu hao tuổi thọ thực tế của kết cấu máy ba

BỘ GIÁO DỤC ĐÀO TẠO
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI

LÊ NGUYÊN CƯỜNG

NGHIÊN CỨU PHƯƠNG PHÁP XÁC ĐỊNH TIÊU HAO
TUỔI THỌ THỰC TẾ CỦA KẾT CẤU MÁY BAY

Chuyên ngành: Kỹ thuật cơ khí động lực
Mã số: 62520116
LUẬN ÁN TIẾN SĨ KỸ THUẬT CƠ KHÍ ĐỘNG LỰC

NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC:
1. PGS.TS Lê Quang
2. PGS.TS Ngô Sỹ Lộc

Hà Nội - 2016


2

LỜI CAM ĐOAN
Tôi xin cam đoan đây là công trình nghiên cứu của riêng tôi. Những nội dung,
số liệu và kết quả trình bày trong luận án là hoàn toàn trung thực và chưa có tác giả
nào công bố.
Người hướng dẫn 1

Người cam đoan

PGS.TS Lê Quang

Lê Nguyên Cường

Người hướng dẫn 2

PGS.TS Ngô Sỹ Lộc


3

LỜI CẢM ƠN
Để hoàn thành luận án này, tôi đã được sự hướng dẫn, tạo điều kiện và giúp
đỡ tận tình của Viện đào tạo sau đại học, bộ môn Hàng không - Vũ trụ, Viện Cơ khí
Động lực, Đại học Bách khoa Hà Nội và sự hướng dẫn nhiệt tình, chu đáo của
PGS.TS Lê Quang, PGS.TS Ngô Sỹ Lộc.
Trong quá trình nghiên cứu, tôi được Lãnh đạo, Chỉ huy Viện Kỹ thuật
Phòng Không - Không Quân, phòng N/C Máy bay Động cơ, Phòng N/C Thiết bị
hàng không quan tâm, tạo điều kiện giúp đỡ về thời gian cũng như các trang thiết bị
thí nghiệm, cung cấp tài liệu, giúp đỡ thực hiện các thí nghiệm trong Phòng thí
nghiệm của Viện.
Tôi được Cục Kỹ thuật Phòng không - Không quân, Trung đoàn 910, Trường
sĩ quan Không quân Nha Trang cung cấp tài liệu về máy bay, khai thác máy bay và
số liệu thống kê các chuyến bay.
Tôi được các giáo sư, phó giáo sư, tiến sĩ và đồng nghiệp góp ý, tư vấn nhiều
ý kiến và cung cấp một số tài liệu quý.
Tôi xin bày tỏ sự biết ơn sâu sắc.
Hà Nội, ngày 7 tháng 3 năm 2017

Lê Nguyên Cường

4

MỤC LỤC
Trang
Lời cam đoan …………………………………………………………..

2

Lời cảm ơn ……………………………………………………............

3

Các chữ viết tắt …………………………………………………………

7

Các ký hiệu sử dụng ……………………………………………………

8

Danh mục các bảng …………………………………………………….

9

Danh mục các hình vẽ, đồ thị ………………………………………….

10

Mở đầu ………………………………………………………………..

12

Chương I: Tổng quan về vấn đề nghiên cứu ………………...........

17

1.1 Những khái niệm chung về tuổi thọ máy bay và kết cấu máy bay……..

17

1.2 Phương pháp xác định tuổi thọ của kết cấu máy bay trong hệ thống khai
thác hiện hành ……………………………………………………. ….

22

1.3 Một số khái niệm về mỏi và mỏi gỉ kết cấu máy bay …………………

27

1.4 Tổng quan về tình hình nghiên cứu lĩnh vực độ tin cậy và tuổi thọ kết
cấu máy bay …………………………………………………………….

36

1.5 Tổng quan về nghiên cứu giải mã các tham số bay trên hệ thống kiểm
tra khách quan của máy bay…………………………………………….

39

1.6 Tổng quan về máy bay và kết cấu máy bay L-39……………………..

40

1.7 Kết luận chương I …………………………………………………….

42

Chương II: Xây dựng phương pháp xác định tiêu hao tuổi thọ thực
tế của kết cấu máy bay ……………………………………………….

44

2.1 Sự cần thiết phải xây dựng phương pháp ………………………..

44

2.2 Cơ sở khoa học để xây dựng phương pháp xác định tiêu hao tuổi thọ
thực tế của kết cấu máy bay ……………………...................................

45

2.2.1 Các yếu tố ảnh hưởng đến tiêu hao tuổi thọ các phần tử kết cấu máy
bay …………………………………………………………………….

46

2.2.2 Cơ sở và khả năng đánh giá các yếu tố điều kiện sử dụng ảnh hưởng
đến tuổi thọ kết cấu máy bay ……………………………….………

54

5

Trang
2.3 Nội dung cơ bản của phương pháp và bài toán tính tiêu hao tuổi thọ
thực tế …………………………………………………………………..

55

2.4 Một số yêu cầu để áp dụng phương pháp ………………………………

57

2.5 Kết luận chương II ……………………………………………………...

59

Chương III: Xác định tần số tải lặp lên kết cấu máy bay …………

60

3.1 Đặt vấn đề ………………………………………………………………

60

3.2 Phương pháp mô phỏng để xác định tần số tải lặp lên kết cấu ………...

63

3.3 Sử dụng hệ thống kiểm tra khách quan DTS-39-12 để xác định tần số
lặp của tải lên phần tử kết cấu máy bay……….……...………………...

68

Giới thiệu hệ thống …………………………………………………….

68

3.3.1

3.3.2 Hệ thống chương trình và sản phẩm giải mã khách quan ……………..

70

3.3.3 Chương trình tính tần số tải lặp lên phần tử kết cấu ……….…………..

71

3.4 Kết quả phân tích, xác định tần số tải lặp lên phần tử kết cấu máy bay

75

3.5 Kết luận chương III ……………………………………………............

77

Chương IV: Xác định độ bền mỏi gỉ của phần tử kết cấu máy bay

78

4.1 Đặt vấn đề ……………………………………………………………

78

4.2 Phương pháp nghiên cứu ……………………………………………….

79

4.3 Thiết bị thử mỏi gỉ ………………………………………...……………

84

4.4 Kết quả thí nghiệm xây dựng các đường cong mỏi gỉ ……...………….

87

4.5 Sử dụng đồ thị các đường cong mỏi để tính toán số chu kỳ phá hủy
mỏi gỉ kết cấu …………………………………………………………..

91

4.6 Kết luận chương IV……..……………………………………………...

96

Chương V: Chương trình tính toán và kết quả ……………………..

97

5.1 Cơ sở xây dựng chương trình …………………………………………..

97

5.2 Lưu đồ thuật toán của chương trình phần mềm ………………………..

98

5.3 Các bước tính toán chương trình ……………………………………….

99

5.4 Kết quả tính toán ……………………………………………………….

101

5.5 Kết luận chương V……………………………………………………...

102


6

Trang
Kết luận chung …………….…………………………………………..

104

Tài liệu tham khảo …………………………………………………….

106

Danh mục các công trình đã được công bố ………………………….

111

Phụ lục………………………………………………………………….

112


7

CÁC CHỮ VIẾT TẮT
BDKT - Bảo dưỡng kỹ thuật
BQP - Bộ Quốc phòng
CNTT - Công nghệ thông tin
ĐTC - Độ tin cậy
ĐTCSD - Độ tin cậy sử dụng
HK-VT - Hàng không Vũ trụ
HKDD - Hàng không dân dụng
HKQS - Hàng không quân sự
KCB - Khí cụ bay
KHCN - Khoa học công nghệ
KHKT - Khoa học kỹ thuật
KTHK - Kỹ thuật hàng không
KTSD - Khai thác sử dụng
MBĐC - Máy bay động cơ
NVKT - Nhân viên kỹ thuật
NCS - Nghiên cứu sinh

PK-KQ - Phòng không - Không quân
QĐNDVN - Quân đội nhân dân Việt Nam
SCDP - Sửa chữa dự phòng
SSCĐ - Sẵn sàng chiến đấu
THTTTT - Tiêu hao tuổi thọ thực tế
TTBKT - Trang thiết bị kỹ thuật
TTKT - Trạng thái kỹ thuật
TTNĐVN - Trung tâm nhiệt đới Việt Nga
VKTBKT - Vũ khí trang bị kỹ thuật
VKTPK-KQ - Viện kỹ thuật Phòng không - Không quân
VTĐT - Vô tuyến điện tử
VKTQS - Viện kỹ thuật quân sự
VN - Việt Nam


8

CÁC KÝ HIỆU SỬ DỤNG
Ktt - Hệ số tiêu hao tuổi thọ thực tế
ki - Mức tải, bằng tỷ số giữa ứng suất tải sử dụng với ứng suất tải phá hủy
mtb(t) - Số hỏng hóc trung bình sau thời gian t
n - Số lượng máy bay khai thác sử dụng
ni - Số chu kỳ của tải nyi tác động lên kết cấu
nx - Hệ số quá tải dọc
ny - Hệ số quá tải đứng
nz - Hệ số quá tải ngang
Ni - Số chu kỳ phá hủy của tải lặp mức nyi
Pađ - Độ tin cậy ấn định của kết cấu
P(t) - Xác suất làm việc không hỏng sau thời gian t
Pi - Nồng độ chất ăn mòn

Tđk - Tuổi thọ giữa các lần bảo dưỡng định kỳ
Ttb - Tuổi thọ trung bình
Ttt - Tuổi thọ thực tế
To - Nhiệt độ C
ti - Thời gian hoạt động đến hỏng hóc
ttb - Thời gian trung bình hoạt động đến hỏng hóc
X(t) - Tập tham số đặc trưng trạng thái tại thời điểm t
X(t+t) - Tập tham số đặc trưng trạng thái tại thời điểm dự báo t+t
Y(t) - Tham số đầu ra
‫(ג‬t) - Cường độ hỏng hóc
tt - Cường độ phá huỷ mỏi thực tế của kết cấu
ad - Cường độ phá huỷ mỏi ấn định của kết cấu
i - Hệ số ảnh hưởng của điều kiện khí hậu vùng khai thác máy bay
f(t,**) - Mật độ phân bố thời gian làm việc đến thời điểm đạt giá trị giới hạn **
fi - Tần số tải lặp của tải nyi
ω(t)- Dòng hỏng hóc
ωgh- Dòng hỏng hóc giới hạn


9

σmax - Ứng suất cực đại
σm - Ứng suất trung bình
Kmax - Hệ số tải cực đại
x - Khoảng cho phép của tập tham số đặc trưng trạng thái
(,T2) - Mật độ xác suất tham số (t) ở thời điểm T2
**- Giá trị giới hạn của tham số trạng thái khi vượt qua sẽ có hỏng hóc
(t) - Tham số trạng thái tại thời điểm t
(t+t) - Tham số trạng thái tại thời điểm t+t
 - Hệ số tin cậy, tính đến độ tản mạn của kết quả thử nghiệm mỏi, độ chính xác số

liệu thống kê và tính toán về độ bền mỏi.
DANH MỤC CÁC BẢNG
Trang
Bảng 1.1

Một số số liệu về máy bay và kết cấu máy bay L-39

40

Bảng 2.1

Mức độ ăn mòn khí quyển đối với hợp kim D16AT, tính bằng mg

49

Bảng 3.1

Tần số lặp của tải cho bài bay cơ động cao

75

Bảng 3.2

Tần số tải lặp cho bài bay cơ động trung bình

76

Bảng 3.3

Tần số tải lặp cho bài bay cơ động thấp

76

Bảng 4.1

Thành phần hóa học và giới hạn bền của hợp kim nhôm D16AT và
B95

79

Bảng 4.2

Hệ số ảnh hưởng i ở các vùng khí hậu

92

Bảng 4.3

Số chu kỳ phá huỷ mỏi của phần tử kết cấu

95

Bảng 4.4

Số liệu so sánh kết quả tính chu kỳ phá hủy mỏi

95

Bảng 5.1

Kết quả tính toán cho bài bay cơ động thấp (nymax= 1,8)

102

Bảng 5.2

Kết quả tính toán cho bài bay cơ động trung bình (nymax= 2,6)

102

Bảng 5.3

Kết quả tính toán cho bài bay cơ động cao (nymax= 4)

102


10

DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ, ĐỒ THỊ
Trang
Hình 1.1

Qui luật phân bố mật độ hỏng hóc trong khai thác theo định kỳ

25

Hình 1.2

Sơ đồ quá trình khai thác theo định kỳ có hiệu chỉnh theo độ tin

cậy sử dụng

26

Hình 1.3

Kết cấu cánh máy bay L-39

42

Hình 2.1

Mức độ gỉ của mẫu hợp kim nhôm D16AT có độ dày 2 mm

49

Hình 2.2

Tần số lặp tích hợp của tải đối với các bài bay

52

Hình 3.1

Biểu đồ hệ số quá tải đứng ny của kết cấu máy bay trong một
chuyến bay

62

Hình 3.2

Quá trình mô phỏng theo phương pháp cực đại

65

Hình 3.3

Quá trình mô hình hoá theo phương pháp cực trị

66

Hình 3.4

Sơ đồ khối hệ thống KTKQ DTS-39-12

70

Hình 3.5

Giao diện phần mềm

71

Hình 3.6

Bảng chọn các tham số cần giải mã

71

Hình 3.7

Kết quả giải mã khách quan dạng đồ thị

72

Hình 3.8

Kết quả giải mã khách quan dạng bảng dữ liệu

72

Hình 3.9

Thuật toán chương trình tính tần số lặp của tải lê phần tử kết cấu

74

Hình 3.10

Giao diện phần mềm tính tần số tải lặp

75

Hình 3.11

Tần số lặp tích hợp của tải lên kết cấu máy bay L-39 của 3 bài
bay đặc trưng

77

Hình 4.1

Mẫu thử tự nhiên

82

Hình 4. 2

Mẫu thí nghiệm mỏi gỉ

83

Hình 4.3

Máy thử mỏi gỉ MG-01 và MG-02 của PTN Viện Kỹ thuật PKKQ

84

Hình 4.4

Đường cong mỏi của hợp kim D16AT trong môi trường không
khí và trong dung dịch 3,5% NaCl

87


11

Trang
Hình 4.5

Đường cong mỏi của hợp kim D16AT với các mức độ gỉ (%
chiều dày)

88

Hình 4.6

Đường cong mỏi D16AT ở sân bay Bạch Mai sau 2 năm và 3
năm

89

Hình 4.7

Đường cong mỏi D16AT ở sân bay Yên Bái sau 1 năm và 3 năm

89

Hình 4.8

Đường cong mỏi của D16AT sau 1 năm tại Nha Trang, Đà Nẵng
và Tân Sơn Nhất

90

Hình 4.9

Đường cong mỏi của D16AT sau 2 năm tại Bạch Mai và Yên Bái

90

Hình 4.10

Đường cong mỏi D16AT có phủ chất ức chế và không có chất ức
chế

91

Hình 4.11

Đường cong mỏi D16AT có bảo quản lau chùi và không bảo
quản

91

Hình 5.1

Lưu đồ thuật toán của chương trình

98

Hình 5.2

Các bước tính toán của chương trình

99

Hình 5.3

Giao diện phần mềm với bài bay cơ động cao

100

Hình 5.4

Giao diện phần mềm với bài bay cơ động thấp

101


12

MỞ ĐẦU
Tính cấp thiết của đề tài
Cho đến nay hệ thống khai thác máy bay của Quân chủng Phòng không Không quân (PK-KQ), Quân đội nhân dân Việt Nam (QĐNDVN) chủ yếu vẫn được
tổ chức theo phương pháp định kỳ với chế độ khai thác sử dụng và bảo dưỡng, sửa
chữa….theo những quy định của Liên Xô (trước đây) và CHLB Nga ngày nay [28].
Các chế độ, nội dung và khối lượng công tác kỹ thuật được thực hiện theo mức độ
tiêu hao dự trữ kỹ thuật và tuổi thọ của máy bay.
Tuổi thọ của máy bay và định kỳ bảo dưỡng, sửa chữa kỹ thuật được qui định
theo hai thông số chính: giờ bay và niên hạn sử dụng. Khi một trong hai thông số đó
đến giới hạn quy định thì phải dừng khai thác máy bay để đưa vào bảo dưỡng, sửa
chữa hoặc thanh lý. Thông thường đối với các nước tiên tiến, có hệ thống khai thác
hợp lý, tuổi thọ theo giờ bay và theo niên hạn tiêu hao đồng đều, khi máy bay hết
niên hạn sử dụng thì đồng thời cũng được khai thác hết giờ bay.
Tuổi thọ máy bay theo giờ bay và niên hạn sử dụng do Nhà sản xuất máy bay
ấn định. Giá trị đó được tính toán phù hợp với điều kiện khai thác ở nước sản xuất.
Khi máy bay đó được đưa vào khai thác sử dụng ở Việt Nam, do điều kiện khai thác
sử dụng có đặc điểm khác biệt so với điều kiện ở nước sản xuất nên tiêu hao tuổi

thọ thực tế cũng sẽ khác [47].
Hệ thống khai thác máy bay theo định kỳ hiện hành của Quân chủng PK-KQ đã
phát huy hiệu quả tốt trong nhiều thập kỷ qua. Tuy nhiên, ngày nay nó cũng bộc lộ
nhiều bất cập, ảnh hưởng đến hiệu quả khai thác sử dụng máy bay. Bất cập lớn nhất là
mâu thuẫn giữa tiêu hao tuổi thọ theo giờ bay và theo niên hạn. Đối với phần lớn các
máy bay trong Quân chủng PK-KQ, tiêu hao tuổi thọ theo giờ bay thường chậm hơn
so với tiêu hao tuổi thọ theo niên hạn. Do khó khăn về điều kiện đảm bảo và kế
hoạch huấn luyện bay, phần nhiều các máy bay hết hạn sử dụng, trong khi dự trữ
giờ bay vẫn còn 30% đến 40%. Tuy đã tiến hành tăng hạn sử dụng trên cơ sở đánh
giá kỹ thuật của từng máy bay theo các khoảng thời gian nhất định, song toàn bộ hệ
thống khai thác máy bay hiện nay vẫn cơ bản dựa trên nguyên tắc khai thác theo
định kỳ [28,29].


13

Vì vậy, việc đưa ra khái niệm tiêu hao tuổi thọ thực tế, hay là giờ bay quy đổi,
trong đó bao hàm ảnh hưởng của yếu tố giờ bay và yếu tố niên hạn sẽ góp phần giải
quyết bất cập nêu trên.
Tuổi thọ thực tế của kết cấu máy bay là tuổi thọ có tính đến ảnh hưởng của
điều kiện khai thác sử dụng thực tế. Nó đã tính đến ảnh hưởng của các yếu tố giờ
bay và niên hạn nên nó không cần tách ra thành tuổi thọ theo giờ bay và tuổi thọ
theo niên hạn riêng biệt.
Đặc trưng của điều kiện khai thác máy bay ở Việt Nam là khí hậu nhiệt đới
ẩm. Tác động của điều kiện môi trường, khí hậu (nhiệt độ, độ ẩm, tạp chất trong
không khí…) lên vật liệu của máy bay làm tăng tiêu hao tuổi thọ do gỉ, mỏi gỉ và
già hoá. Do chương trình huấn luyện bay, sức khỏe, trình độ và kỹ thuật lái của phi
công, chế độ chịu tải của máy bay cũng khác so với điều kiện thiết kế của Nhà sản
xuất, dẫn đến tiêu hao tuổi thọ thực tế của máy bay cũng sẽ khác so với ấn định.
Đánh giá được ảnh hưởng của các yếu tố này, sẽ xác định được tiêu hao tuổi thọ

thực tế của máy bay.
Đề tài “Nghiên cứu phương pháp xác định tiêu hao tuổi thọ thực tế của kết
cấu máy bay” được tiến hành với hy vọng góp phần vào việc giải quyết những vấn
đề nêu ra ở trên.
Mục tiêu và nội dung chính của luận án
Mục tiêu nghiên cứu của luận án là xây dựng phương pháp xác định tiêu hao
tuổi thọ thực tế của kết cấu máy bay, vận dụng phương pháp này cho phần tử kết
cấu máy bay L-39 là loại máy bay huấn luyện chiến đấu, đào tạo phi công của Quân
chủng PK-KQ.
Nội dung chính của luận án:
- Tổng quan về tuổi thọ kết cấu máy bay và các vấn đề nghiên cứu liên quan;
- Xây dựng phương pháp xác định tiêu hao tuổi thọ thực tế của kết cấu máy bay
và các yêu cầu cần thiết của nó;
- Xác định tần số tải lặp lên phần tử kết cấu máy bay, làm dữ liệu đầu vào bài
toán tính tiêu hao tuổi thọ thực tế;
- Xác định độ bền mỏi gỉ của phần tử kết cấu bằng thực nghiệm, làm dữ liệu
đầu vào bài toán tính tiêu hao tuổi thọ thực tế;


14

- Lập chương trình và tính toán tiêu hao tuổi thọ thực tế cho phần tử kết cấu.
Đối tượng và phạm vi nghiên cứu
- Đối tượng nghiên cứu: phần tử vỏ bọc chịu lực mặt dưới gốc cánh máy bay
L-39. Qua khảo sát, đây là phần tử làm từ vật liệu D16AT, chịu tải mỏi kéo xung.
Phần tử này cũng đặc trưng cho các phần tử kết cấu máy bay chiến đấu, có tính cơ
động cao, hệ số quá tải tác dụng lên kết cấu của nó thay đổi từ -1 đến 6 và chịu tác
động trực tiếp của môi trường khí hậu ẩm, bụi, bẩn từ đường băng khi cất, hạ cánh.
Theo thống kê, phần tử này hay hỏng trong quá trình khai thác do bị nứt và gỉ.
- Phạm vi nghiên cứu: Chỉ tiêu đánh giá trạng thái kỹ thuật của kết cấu máy

bay bao gồm: độ bền tĩnh, độ bền động, độ ổn định, độ tin cậy, độ bền lâu, tuổi thọ
mỏi, tuổi thọ mỏi gỉ, độ bền chịu rung, lắc, đàn hồi khí động, các tham số tới hạn....
Phạm vi nghiên cứu của luận án được giới hạn là xác định tiêu hao tuổi thọ thực tế
của phần tử kết cấu có tính đến ảnh hưởng của điều kiện chịu tải lặp (mỏi) và môi
trường, khí hậu, niên hạn sử dụng (gỉ). Trong khuôn khổ luận án, bài toán xác định
tiêu hao tuổi thọ thực tế của kết cấu áp dụng cho đối tượng là phần tử vỏ bọc chịu
lực mặt dưới gốc cánh máy bay L-39. Nó cũng có thể được áp dụng để tính toán các
phần tử khác của kết cấu máy bay.
Phương pháp nghiên cứu
Để thực hiện được các nội dung của đề tài, phương pháp được thực hiện trong
luận án là tiến hành khảo sát thực tế hệ thống khai thác máy bay hiện hành, phân
tích làm rõ ưu, nhược điểm của phương pháp xác định tiêu hao tuổi thọ của các
phương pháp khai thác đó. Xây dựng phương pháp xác định tiêu hao tuổi thọ phù
hợp với hoàn cảnh Việt Nam. Lập bài toán và chương trình tính toán, thực nghiệm
phục vụ cho cho việc thực thi phương pháp.
Ảnh hưởng của chế độ chịu tải (bài bay và kỹ thuật lái của phi công) lên tiêu
hao tuổi thọ kết cấu máy bay được đánh giá bằng phân tích số liệu của hệ thống
kiểm tra khách quan hay còn gọi là “hộp đen” lắp trên máy bay.
Ảnh hưởng của điều kiện môi trường khí hậu, niên hạn sử dụng lên tiêu hao
tuổi thọ kết cấu máy bay được đánh giá bằng thực nghiệm mẫu phần tử kết cấu trên


15

máy thử mỏi gỉ của Phòng thí nghiệm máy bay thuộc Viện Kỹ thuật PK-KQ, xây
dựng các đường cong mỏi cho phần tử kết cấu trong các điều kiện khai thác.
Để có số liệu phục vụ xây dựng phương pháp xác định tiêu hao tuổi thọ thực
tế của kết cấu máy bay, đã tiến hành khảo sát thực tế tại Trung đoàn Không quân
910, nơi đang khai thác máy bay huấn luyện L-39 là loại máy bay cơ động, huấn
luyện chiến đấu và đào tạo phi công, phân tích số liệu giải mã của hệ thống kiểm tra

khách quan ghi lại các tham số của các chuyến bay, tập trung phân tích tần số lặp
của quá tải đứng ny.
Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của đề tài
Luận án đã đề xuất và xây dựng phương pháp xác định tiêu hao tuổi thọ thực
tế của kết cấu máy bay.
Đề tài đã góp phần giải quyết mâu thuẫn giữa tiêu hao tuổi thọ theo giờ bay và
theo niên hạn trong hệ thống khai thác máy bay hiện hành. Kết quả đề tài có thể
tham khảo cho khai thác máy bay quân sự, làm cơ sở để tăng hạn sử dụng máy bay
của Quân chủng PK-KQ Việt Nam, đồng thời cũng là tiền đề tiến tới việc khai thác
kết cấu máy bay theo trạng thái, khi tiêu hao tuổi thọ thực tế được xem như một
trong những tham số trạng thái của các phần tử kết cấu.
Những đóng góp mới của luận án
- Luận án đã đề xuất và xây dựng phương pháp xác định tiêu hao tuổi thọ thực
tế của kết cấu máy bay. Đây là phương pháp phù hợp và khả thi cho điều kiện khai
thác máy bay quân sự ở nước ta.
- Thông thường, số liệu tự ghi của hệ thống kiểm tra khách quan trên máy bay
(hộp đen) được sử dụng cho mục đích giảng bình sau khi bay, kiểm tra bay và điều
tra tai nạn. Luận án đã sử dụng số liệu này để phân tích chế độ chịu tải lặp của máy
bay, xác định tần số lặp của tải, làm dữ liệu đầu vào cho bài toán tính tiêu hao tuổi
thọ thực tế của máy bay.
- Bằng thực nghiệm, xác định số chu kỳ phá hủy mỏi gỉ của phần tử kết cấu và
đưa hệ số ảnh hưởng của điều kiện môi trường khí hậu vào bài toán tính tiêu hao
tuổi thọ thực tế.
- Lập được bài toán tính tiêu hao tuổi thọ thực tế của phần tử kết cấu máy bay


16

và tìm được phương pháp giải bài toán đó.
Bố cục của luận án

Luận án gồm mở đầu, 5 chương và kết luận thể hiện trong 111 trang luận án,
31 hình vẽ, 12 bảng biểu và phụ lục.
Chương I: Tổng quan những vấn đề nghiên cứu.
Chương II: Xây dựng phương pháp xác định tiêu hao tuổi thọ thực tế của kết
cấu máy bay.
Chương III: Xác định tần số tải lặp lên kết cấu máy bay.
Chương IV: Xác định độ bền mỏi gỉ của phần tử kết cấu máy bay.
Chương V: Chương trình tính toán và kết quả.


17

1 CHƯƠNG I
TỔNG QUAN VỀ VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU

1.1 Những khái niệm chung về tuổi thọ của máy bay và kết cấu máy bay
Các chỉ tiêu đánh giá trạng thái kỹ thuật của kết cấu máy bay bao gồm: độ bền
tĩnh, độ bền động, độ ổn định, độ bền mỏi, độ tin cậy, độ bền lâu, tuổi thọ, độ bền
chịu rung, lắc, đàn hồi khí động, các tham số tới hạn, v.v...
Tuổi thọ là một trong các chỉ tiêu quan trọng bảo đảm cho máy bay hoạt động
lâu dài, được khai thác an toàn và có hiệu quả. Tuổi thọ của máy bay là tính chất
của nó giữ được khả năng làm việc đến tình trạng giới hạn, được xác định từ điều
kiện bảo đảm an toàn bay. Khái niệm tuổi thọ kết cấu máy bay gắn liền với khả
năng chống lại sự lão hóa, tức là chống lại sự tích lũy của tổn thất mỏi, biến dạng
dão, chống lại mòn và gỉ.
Tuổi thọ của máy bay được xác định trên cơ sở tuổi thọ của kết cấu khung vỏ.
Kết cấu khung vỏ chính là cơ sở hình thành nên máy bay. Khi kết cấu khung vỏ còn
giữ được khả năng làm việc, thì tất cả các máy móc, thiết bị, hệ thống lắp trên nó có
thể sữa chữa hoặc thay thế trong những trường hợp cần thiết. Còn khi khung vỏ đã
hết thời hạn làm việc (tuổi thọ) thì máy bay bị loại bỏ 3.

Vòng đời của máy bay đều trải qua ba giai đoạn đó là thiết kế, chế tạo và khai
thác sử dụng (KTSD). Quá trình KTSD bắt đầu từ khi máy bay được xuất xưởng và
kết thúc khi chúng được thanh lý. Quá trình KTSD dài hơn hàng chục lần thời gian
thiết kế, chế tạo và chiếm khoảng 70% đến 80% tổng chi phí cho một vòng đời của
máy bay 45.
Tuổi thọ máy bay phụ thuộc vào khả năng chống lại sự lão hóa, tức là chống
lại sự tích lũy của ứng suất mỏi và biến dạng dão, mòn và gỉ kết cấu. Ảnh hưởng
lớn nhất đến tuổi thọ là ứng suất mỏi, sinh ra do tác động của tải lặp.
Đối với mỗi máy bay, do công nghệ chế tạo không đồng đều và do chế độ khai
thác khác nhau, nên tuổi thọ cũng khác nhau. Vì vậy, với mỗi loại máy bay, người
ta đưa ra chỉ số tuổi thọ bảo đảm và tuổi thọ trung bình. Tuổi thọ bảo đảm Tbđ và


18

tuổi thọ trung bình Ttb được xác định nếu biết quy luật phân bố xác suất hỏng của
quá trình phá hủy kết cấu.
Đối với máy bay, không phải tất cả các thành phần, hệ thống cấu thành của nó
có chung một giá trị tuổi thọ, mà mỗi thành phần, hệ thống, bộ phận có tuổi thọ
riêng và các chỉ tiêu đánh giá tuổi thọ cũng khác nhau. Ví dụ, tuổi thọ kết cấu máy
bay thường được xác định theo giờ bay, niên hạn sử dụng; tuổi thọ càng máy bay
được tính theo số lần cất hạ cánh; tuổi thọ săm lốp máy bay được tính theo độ mài
mòn và năm bảo quản, sử dụng; tuổi thọ động cơ được tính theo giờ nổ máy hoặc
thời gian mà các tham số chính của động cơ chưa thay đổi đến giới hạn cho phép;
tuổi thọ của hệ thống VTĐT, thông tin liên lạc được tính theo độ tin cậy, tần suất
hỏng hóc của các linh kiện...... Thường thường thì tuổi thọ kết cấu khung vỏ có giá
trị cao nhất. Trong một vòng đời của máy bay (hay kết cấu khung vỏ) có thể thay
thế một số động cơ, càng, săm lốp, bơm, van, khóa, các khối rời của thiết bị điện, vô
tuyến điện tử và thông tin liên lạc.
Tương ứng với các chỉ tiêu đánh giá trạng thái kỹ thuật như độ tin cậy sử

dụng, tuổi thọ, các tham số tới hạn và khả năng kiểm soát nó trong quá trình khai
thác mà khung vỏ, động cơ và hệ thống của máy bay có thể được áp dụng các
phương pháp khai thác khác nhau như khai thác theo định kỳ, khai thác theo trạng
thái có kiểm soát độ tin cậy, khai thác theo trạng thái có kiểm soát tham số.
Đối với các máy bay quân sự của Quân chủng PK-KQ, các hệ thống trên máy
bay đã từng bước được khai thác theo trạng thái bằng hình thức sửa chữa thay thế
cụm khi các chỉ tiêu độ tin cậy hoặc các tham số làm việc đạt giá trị tới hạn. Riêng
đối với kết cấu khung vỏ, cho tới nay vẫn được khai thác theo phương pháp định kỳ,
kết hợp kiểm tra tăng hạn (tăng hạn giữa các lần sửa chữa và tăng tổng hạn).
Khả năng thực hiện các chức năng của máy bay phụ thuộc vào trạng thái kỹ
thuật của chúng. Dưới tác động của các yếu tố môi trường, quá trình ăn mòn, già
hoá, phá huỷ sinh học diễn ra thường xuyên làm cho trạng thái của máy bay luôn
biến đổi theo xu hướng ngày càng kém hơn, cho tới khi xảy ra hỏng hóc. Để duy trì
và hồi phục khả năng làm việc, cần tiến hành bảo dưỡng và sửa chữa hồi phục
chúng.


19

Tương tự như các máy móc khác, máy bay trong quá trình khai thác sử dụng
được đặc trưng bằng các tính chất cơ bản: độ tin cậy sử dụng, độ bền lâu, độ sống
còn và tính công nghệ trong khai thác sử dụng [5,39].
Về độ tin cậy sử dụng: Độ tin cậy sử dụng là tính chất của máy bay thực hiện
được các chức năng, duy trì được các chỉ tiêu kỹ thuật trong các giới hạn đã được
thiết lập sau một khoảng thời gian hoặc sau khi thực hiện một khối lượng công việc
quy định. Độ tin cậy sử dụng của máy bay thông thường được đánh giá bằng các chỉ
tiêu sau:
Đối với các thành phần, hệ thống của máy bay không sửa chữa hồi phục được,
các chỉ tiêu để đánh giá độ tin cậy sử dụng 45 là:
- Thời gian hoạt động trung bình trên một hỏng hóc:

1 n
ttb   ti
n i 1
Trong đó:

(1.1)

ti - Thời gian hoạt động đến hỏng hóc;
n - Số lượng máy bay khai thác sử dụng.

- Xác suất làm việc không hỏng sau khoảng thời gian t:

P(t)=

𝑁(𝑡)

(1.2)

𝑛

Trong đó: N(t) - Số phần tử trong dẫy: t1, t2, t3, t4 hoặc là số máy bay còn lại sau
khoảng thời gian hoạt động t có khả năng thực hiện các chức năng quy định.
Rõ ràng từ công thức (1.2), độ tin cậy làm việc không hỏng có thể tiến tới giá
trị 0 khi thời gian hoạt động kéo dài.
- Cường độ hỏng hóc:

 t  

N(t)  N(t  t)

tN(t)

(1.3)

Còn đối với các thành phần, hệ thống của máy bay sửa chữa phục hồi được,
các chỉ tiêu để đánh giá độ tin cậy sử dụng 45 là:
- Số hỏng hóc trung bình sau khoảng thời gian hoạt động t:
N

m tb (t) 

 m (t)
i 1

i

N

(1.4)


20

- Dòng hỏng hóc:
N

 (t) 

N

 m (t  t)   m (t)
i 1

i

i 1

N

i

(1.5)

Về độ bền lâu: Độ bền lâu là tính chất của máy bay duy trì khả năng hoạt động
theo chức năng đến trạng thái giới hạn trong điều kiện được bảo dưỡng và sửa chữa
phục hồi cần thiết. Trạng thái giới hạn của máy bay là trạng thái không thể khai thác
sử dụng tiếp tục được nữa do không đáp ứng yêu cầu an toàn bay hoặc do không
còn hiệu quả sử dụng nữa.
Độ bền lâu của máy bay được đánh giá bằng các chỉ tiêu về tuổi thọ kỹ thuật
và niên hạn sử dụng.
Tuổi thọ kỹ thuật: Tuổi thọ kỹ thuật là khoảng thời gian hoạt động hoặc khối
lượng công việc được thực hiện của máy bay đến trạng thái giới hạn của nó. Chúng
được thể hiện bằng: số giờ bay, số lần cất cánh và niên hạn sử dụng, thời hạn cất giữ
bảo quản. Thực tế, tuổi thọ của máy bay được hiểu như độ dự trữ an toàn của máy
bay, được tính toán ngay từ giai đoạn thiết kế, chế tạo trên cơ sở sơ đồ cấu trúc, các
số liệu thống kê về vật liệu của các phần tử cấu thành, về tác dụng cũng như về các
điều kiện khai thác của máy bay tương tự. Trong trường hợp không đầy đủ, các số
liệu thống kê cần tiến hành đánh giá bằng thực nghiệm khảo sát thăm dò. Ấn định
tuổi thọ thường ứng với một xác suất nhất định nào đó, vì thế tuổi thọ trong một số
tài liệu thường dùng khái niệm “tuổi thọ trung bình” hoặc “thời hạn sử dụng trung

bình”. Đối với máy bay, có tuổi thọ ấn định, tuổi thọ giữa hai lần sửa chữa và thời
hạn bảo hành.
Tuổi thọ ấn định: Tuổi thọ ấn định là số giờ bay hoặc niên hạn sử dụng của
máy bay, mà khi đạt được giá trị đó thì không được phép tiếp tục khai thác sử
dụng máy bay, không phụ thuộc vào trạng thái kỹ thuật của máy bay lúc đó. Tuổi
thọ ấn định của máy bay được xác định trên cơ sở an toàn bay, hiệu quả sử dụng
và tính kinh tế. Ví dụ, đối với máy bay MiG-21Bis tuổi thọ ấn định là 2.500 giờ
bay hoặc 25 năm, đối với máy bay L-39 con số đó là 4.500 giờ bay hoặc 25 năm
25,26.


21

Trên cơ sở đúc rút kinh nghiệm khai thác, tuổi thọ ấn định có thể điều chỉnh
tăng hoặc giảm cho phù hợp. Một số đơn vị khai thác máy bay của Liên Xô trước
đây đã tăng tuổi thọ ấn định của các loại máy bay trong các phạm vi sau 4:
- Đối với máy bay sử dụng các động cơ tua bin phản lực cánh quạt, tăng 10%;
- Đối với máy bay sử dụng các động cơ pit tông, tăng 15%;
- Đối với trực thăng sử dụng động cơ tua bin cánh quạt, tăng 5%;
- Đối với động cơ hàng không tua bin khí, tăng 5%;
- Đối với động cơ pit tông, tăng 10%.
Tuổi thọ giữa hai lần sửa chữa: Tuổi thọ giữa hai lần sửa chữa là số giờ bay
hoặc thời hạn sử dụng của máy bay giữa hai lần sửa chữa. Sau khi máy bay sử dụng
hết tuổi thọ giữa hai lần sửa chữa, phải đưa vào sửa chữa. Số lần sửa chữa máy bay
có thể là một lần, hai lần hoặc hơn, tuỳ thuộc vào tuổi thọ kỹ thuật và tuổi thọ giữa
các lần sửa chữa.
Tuổi thọ giữa hai lần bảo dưỡng kỹ thuật: Là số giờ bay hoặc niên hạn sử
dụng quy định giữa các lần bảo dưỡng kỹ thuật. Trong hệ thống khai thác theo tuổi
thọ thì tuổi thọ giữa các lần bảo dưỡng thường là 50 giờ, 100 giờ, 200 giờ làm việc
của máy bay, động cơ.

Thời hạn bảo hành: Thời hạn bảo hành là số giờ bay hoặc niên hạn mà Nhà
sản xuất (cung cấp) bảo hành máy bay đáp ứng tất cả các yêu cầu về chức năng và
các tham số kỹ thuật trong điều kiện Nhà khai thác chấp hành đầy đủ các quy tắc
khai thác, bảo quản và vận chuyển.
Về trạng thái kỹ thuật: Trạng thái kỹ thuật của máy bay là tập hợp các tính năng
được thiết lập trong các văn bản kỹ thuật, đặc trưng bằng các chỉ tiêu ở một thời điểm
xác định và thay đổi trong quá trình khai thác sử dụng.
Trong quá trình khai thác sử dụng, các yếu tố ảnh hưởng đến sự thay đổi trạng
thái kỹ thuật của máy bay bao gồm [45,6]:
- Các yếu tố ảnh hưởng thuộc nhóm thứ nhất là sự lựa chọn các giải pháp về
sơ đồ cấu trúc, các phần tử và nguyên vật liệu, công nghệ chế tạo, lắp ráp thử
nghiệm và kiểm tra trong quá trình sản xuất và xuất xưởng.
- Các yếu tố ảnh hưởng thuộc nhóm thứ hai được phân thành các yếu tố chủ
quan và các yếu tố khách quan:


22

Các yếu tố chủ quan: Là sự tác động của thành phần cán bộ, nhân viên kỹ
thuật có thể tăng hoặc giảm độ tin cậy làm việc của máy bay, được thể hiện trong sự
lựa chọn các chế độ KTSD, các phương pháp bảo đảm kỹ thuật, sửa chữa phục hồi,
trình độ nghiệp vụ của thành phần kỹ thuật và chất lượng thực hiện các nội dung
công tác kỹ thuật của họ.
Các yếu tố khách quan: Đó là điều kiện làm việc, chịu tác động của các tải
tĩnh, tải lặp theo chu kỳ, các chế độ nhiệt ảnh hưởng đến các tính chất hoá lý của
các loại chất lỏng công tác, tác động của môi trường, khí hậu xung quanh (nhiệt độ,
độ ẩm, áp suất, vi sinh…).
Dưới tác động ảnh hưởng của các yếu tố khai thác sử dụng, cấu trúc vĩ mô
của máy bay (sơ đồ cấu thành, các kích thước, hình dạng bên ngoài) ít thay đổi, còn
cấu trúc vi mô (các bề mặt tiếp xúc, độ bóng bề mặt, tính năng cơ lý v.v…) và các

cơ chế bên trong máy bay thay đổi do quá trình mài mòn, già hoá vật liệu và do các
quá trình hoá lý xảy ra. Sự thay đổi của các cấu trúc vi mô dẫn đến sự sai lệch của
các tham số trạng thái so với các giá trị định mức, hoặc dẫn đến hỏng hóc, máy bay
không còn có khả năng hoạt động theo chức năng đã quy định.
Sự tác động đa dạng của các yếu tố khai thác sử dụng lên máy bay cho thấy
cùng một tuổi thọ (giờ bay hoặc niên hạn sử dụng), máy bay có thể có trạng thái kỹ
thuật khác nhau. Vì vậy, tuổi thọ ấn định không thể đặc trưng cho sự đồng nhất về
trạng thái kỹ thuật của tất cả các thành phần của máy bay.

1.2 Phương pháp xác định tiêu hao tuổi thọ của kết cấu máy bay trong
hệ thống khai thác hiện hành
Hiện nay, ngành hàng không của đa số các nước trên thế giới đang sử dụng
phương pháp xác định tiêu hao tuổi thọ kết cấu máy bay theo giờ bay và niên hạn sử
dụng. Đây là phương pháp trung bình hóa cho các điều kiện sử dụng, rất tiện lợi
trong công tác thống kê tiêu hao tuổi thọ và điều hành kế hoạch khai thác máy bay
(bay, bảo dưỡng dự phòng và sửa chữa hồi phục). Ngành hàng không Việt Nam
đang sử dụng máy bay của nước ngoài (chủ yếu của Nga, Pháp, Mỹ) nên phương
pháp tính tiêu hao tuổi thọ máy bay cũng được áp dụng theo quy định của Nhà sản
xuất. Tương tự, Quân chủng PK-KQ Việt Nam chủ yếu sử dụng máy bay của Nga


23

nên phương pháp tính tiêu hao tuổi thọ máy bay hiện hành áp dụng theo quy định
của Nga (theo giờ bay và niên hạn) kết hợp với kiểm tra tăng hạn sử dụng.
Một số nước tiên tiến như Mỹ, Pháp, Nga … đang áp dụng phương thức khai
thác máy bay theo trạng thái (khai thác máy bay theo độ tin cậy và khai thác máy
bay theo tham số làm việc), theo các phương pháp này, tiêu hao tuổi thọ kết cấu
máy bay sẽ phụ thuộc và mức suy giảm độ tin cậy và các tham số làm việc của
chúng. Như vậy tiêu hao tuổi thọ kết cấu máy bay sẽ không cố định mà phụ thuộc

vào chế độ khai thác thực tế của từng máy bay, từng vùng và từng điều kiện sử dụng
cụ thể. Đây là phương pháp tiên tiến, hiệu quả kinh tế cao. Ở Việt Nam nếu được áp
dụng phương pháp này thì sẽ rất có lợi vì nó đã tính đến các điều kiện khai thác
thực tế. Tuy nhiên để áp dụng phương pháp này, đòi hỏi một số điều kiện, chủ yếu
là: máy bay phải được trang bị các thiết bị kiểm soát độ tin cậy sử dụng, kiểm soát
các tham số làm việc, trang bị các phần mềm phân tích, tính toán số liệu độ tin cậy
và tham số làm việc và đội ngũ cán bộ kỹ thuật được đào tạo chuyên nghiệp.
Phương pháp này chưa thể áp dụng trong điều kiện Việt Nam, chủ yếu là do các
máy bay sử dụng ở Việt Nam chưa được trang bị các thiết bị kiểm soát độ tin cậy và
tham số tới hạn. Nếu nhận chuyển giao công nghệ và trang bị các thiết bị này sẽ
phải đầu tư kinh phí rất lớn, không kinh tế.
Ở Việt Nam, phương pháp xác định tiêu hao tuổi thọ kết cấu máy bay theo
giờ bay và niên hạn tương đối phù hợp đối với các máy bay hàng không dân dụng vì
điều kiện khai thác (chế độ bay, chương trình bay, chế độ chịu tải, độ cao bay
đường trường …) không khác mấy so với điều kiện ở nước sản xuất. Riêng đối với
các máy bay quân sự (chủ yếu của Quân chủng PK-KQ), do chế độ bay, chương
trình huấn luyện, điều kiện bảo quản … khác biệt so với điều kiện khai thác ở nước
sản xuất, đặc biệt là mâu thuẫn giữa giờ bay và niên hạn sử dụng nên việc xác định
tiêu hao tuổi thọ theo giờ bay hoặc niên hạn là chưa hợp lý và gây lãng phí. Quân
chủng PK-KQ Việt Nam đã khắc phụ tình trạng này bằng kiểm tra tăng hạn, nhưng
đây chỉ là giải pháp tình thế. Từ đây cũng nảy sinh ý tưởng và mục đích của luận án
là tìm một phương pháp thích hợp để tính tiêu hao tuổi thọ kết cấu máy bay trong
điều kiện thực tế ở Việt Nam.


24

Hệ thống khai thác máy bay quân sự hiện hành của Không quân Việt Nam là
khai thác theo định kỳ. Bản chất của phương pháp khai thác máy bay theo định kỳ
là cứ sau một khối lượng công việc (giờ bay hoặc niên hạn) nhất định, chúng được

đưa vào bảo dưỡng dự phòng hoặc sửa chữa thay thế, không phụ thuộc trạng thái kỹ
thuật ở thời điểm đó [28,29].
Tiêu hao tuổi thọ máy bay trong phương pháp này được thống kê theo giờ bay
(theo đồng hồ thời gian thực) và niên hạn (số năm, tháng theo lịch). Khi một trong
hai chỉ tiêu này đạt tới giá trị quy định thì phải dừng khai thác máy bay và đưa
chúng vào bảo dưỡng hoặc sửa chữa thay thế hoặc thanh lý. Ví dụ, đối với máy bay
máy bay L-39, tuổi thọ được Nhà sản xuất ấn định là 4.500 giờ bay hoặc 25 năm sử
dụng và có hình thức bảo dưỡng sau 50 giờ, 100 giờ, 200 giờ hoạt động của máy
bay 26. Có loại máy bay quy định bảo dưỡng sau số giờ hoạt động hoặc năm sử
dụng.
Với hệ thống khai thác sao cho giờ bay và niên hạn sử dụng tiêu hao đồng bộ
và đạt tới giới hạn cùng một lúc thì hiệu quả sử dụng máy bay sẽ hợp lý nhất. Tuy
nhiên, thực tế cho thấy, không mấy khi cả hai chỉ tiêu trên đạt tới giới hạn cùng một
lúc. Khi các bộ phận, cụm chi tiết, linh kiện cho tới thời điểm đạt giới hạn của một
trong hai chỉ tiêu nói trên, nhưng chỉ tiêu kia chưa đạt tới thì thì việc đưa máy bay
vào bảo dưỡng, sửa chữa thay thế, hay thanh lý sẽ gây ra lãng phí.
Niên hạn hoặc giờ bay quy định để đưa máy bay vào bảo dưỡng kỹ thuật định kỳ, sử
chữa hoặc thanh lý được xác định trên cơ sở có dự phòng, tức là bảo đảm xác suất xảy ra
hỏng hóc trong một thời gian làm việc quy định không được vượt quá một giá trị nào đó tuỳ
thuộc vào tầm quan trọng của máy bay mà thông thường giá trị xác suất này có thể bằng
10-6 đến 10-1 45. Tuổi thọ và định kỳ bảo dưỡng, sửa chữa hoặc thanh lý được nhà sản
xuất, chế tạo hoặc văn phòng thiết kế ấn định trên cơ sở tính toán và khai thác sử dụng thử
một số máy bay “đầu đàn”.
Phương pháp khai thác theo định kỳ có thể đảm bảo độ tin cậy cao khả năng làm
việc của máy bay ở những thời điểm cần thiết và tương đối chủ động trong việc lập kế
hoạch khai thác sử dụng. Song khai thác theo định kỳ gây ra những lãng phí lớn. Để
phòng ngừa hư hỏng, số lượng và khối lượng công tác bảo dưỡng thay thế dự phòng
lớn hơn nhiều so với hư hỏng thực tế có thể xảy ra.

25

Ví dụ trong hệ thống có N phần tử cùng loại, có mật độ phân bố xác suất thời
gian làm việc không hỏng trên hình 1.1. Nếu xác suất không hỏng cho phép không
được vượt quá 0,1 thì trung bình sau một khoảng thời gian làm việc Tđk (thời gian
định kỳ ứng với xác suất bằng 0,1 nghĩa là trong số N phần tử có thể khoảng 0,1N
số phần tử bị hỏng) chúng ta phải thay thế toàn bộ số phần tử loại này, mặc dù đến
thời điểm này về trung bình vẫn còn khoảng 90% số phần tử chưa hỏng. Rõ ràng đã
lãng phí. Có thể tính giá trị lãng phí theo công thức 49:
n

C   (t i  Tdk )Ci

(1.6)

i 1

trong đó: ti – thời gian làm việc không hỏng của phần tử thứ i;
Ci – giá trị của một đơn vị thời gian làm việc của phần tử thứ i.
Trong nhiều trường hợp khi máy bay được sử dụng trong điều kiện môi trường
khắc nghiệt hoặc khác so với điều kiện quy định khi thiết kế chế tạo (đường phân bố
mật độ hỏng hóc b và c trên hình 1.1) thì các quy định của Nhà sản xuất về thời
gian, khối lượng và nội dung công tác bảo dưỡng, sửa chữa sẽ không còn thích hợp
nữa, hiệu quả của việc bảo dưỡng thay thế dự phòng kém đi rất nhiều.

MËt ®é
x/suÊt
háng

q

c

a
qgh
b

T®k

Ttb

Thêi gian lµm viÖc

Hình 1.1 Qui luật phân bố mật độ hỏng hóc trong khai thác theo định kỳ
Tđk – thời gian định kỳ đưa vào sửa chữa thay thế;
Ttb – thời gian trung bình đưa vào sửa chữa thay thế.