Вертолет, 2004 №1

В то же время ряд катастроф, произошедших на шельфах Великобритании над Северным морем, причиной которых оказались неисправности главного редуктора, свидетельствовал о том, что отсутствие на борту достаточно эффективных способов обнаружения зарождающихся и развивающихся неисправностей может свести на нет любые усовершенствования системы эксплуатации. Как показали результаты расследования, при наличии таких средств катастроф могло бы не произойти. Трагедии над Северным морем послужили толчком к началу работ, практическим, результатом которых явилось создание системы HUMS (Health and Usage Monitoring Systems — «Система мониторинга работоспособности и использования»). Путь создания этой системы оказался долгим и трудным.

Задача по разработке мероприятий, повышающих безопасность полетов вертолетов и снижающих стоимость их технического обслуживания, была сформулирована Управлением гражданской авиации Великобритании (САА) во второй половине 60-х годов. С этого же времени под эгидой САА и начались научно-исследовательские и опытно-конструкторские работы по ее решению.

0 действительной сложности поставленной задачи говорит тот факт, что последующие десять лет труда не принесли никакого практического результата. Однако актуальность проблемы была по-прежнему велика. Работы не только не были остановлены, но даже получили развитие благодаря участию в них Министерства обороны Великобритании. В 1974 году в министерстве состоялось совещание, на котором было принято решение об организации на базе фирмы Steward Hughes специальной рабочей группы для проведения этих работ (фирма Steward Hughes в то время являлась ведущей в области компьютерной обработки сигналов вибрации вращающегося оборудования).

Исследовательские работы с участием и при финансировании Министерства обороны продолжались еще 7–8 лет. В результате был разработан и предложен новый подход к эксплуатации вертолетов. Он в корне ломал существовавшую до того времени привычную технологию эксплуатации и был первым шагом, сделанным на пути перехода к эксплуатации «по состоянию».

Главным итогом этого этапа, который продолжался с момента постановки задачи почти 15 лет, явился не сам «переход к эксплуатации по состоянию», а вывод о том, что эксплуатация «по состоянию» возможна. Практически же фирма Steward Hughes совместно с одной из ведущих в то время мировых фирм — разработчиков электронных технологий Teledyne разработала концепцию и архитектуру системы, которая предназначена отслеживать техническое состояние вертолета в реальном времени. На тот момент казалось, что предлагаемая система позволит решить все вопросы по переходу на эксплуатацию «по состоянию».

Система (и концепция), как мы уже говорили, получила название Health and Usage Monitoring System. Аббревиатура HUMS с этих пор традиционно используется другими фирмами — разработчиками систем аналогичного назначения.

Создание системы HUMS стало возможным после того, как фирма Steward Hughes разработала три новых направления (или подхода), позволяющих оценивать техническое состояние агрегатов вертолета по сигналам соответствующих датчиков в любой момент времени без приостановки его эксплуатации. Эти направления определены разработчиками как ключевые для диагностики состояния наиболее сложных и жизненно важных систем вертолета. Итак, оценка технического состояния вертолета предполагает:

— диагностику редуктора и трансмиссии с целью обнаружения неисправностей на ранней стадии их возникновения;

— контроль положения лопастей (определение соконусности) и проведение балансировки несущей системы вертолета;

— диагностику двигателя с целью «определения загрязнения газового пути».

Разработка этих направлений завершилась созданием соответствующих автономных подсистем, которые, как правило, входят в базовый состав современных систем HUMS. Технические решения, которые были получены, являются ноу-хау фирм Teledyne/ Steward Hughes и могут использоваться другими разработчиками только в виде готовых покупных плат. Каждое из этих направлений имеет свои трудности в реализации, связанные не только с несовершенством используемых алгоритмов, но и с необходимостью учитывать специфику конкретного типа вертолета при адаптации к нему системы. Развитие и совершенствование основополагающих подходов з диагностике состояния вертолетов продолжается до настоящего времени.

Первый готовый продукт, созданный фирмой Steward Hughes в 1982 году, — это система обнаружения дефектов шестерен и анализа состояния подшипников MSDA. Эта система широко использовалась в промышленности для контроля качества изготовления зубчатых колес и подшипников при производстве вертолетов. Она являлась прообразом HUMS, в нее были заложены и отрабатывались основные принципы контроля и диагностики.

АН-64 Apache

Одновременно разрабатывались рекомендательные документы. В 1982 году САА приняло Положение по безопасности полетов (ARB), рекомендующее в дальнейшем при выпуске стандартов по сертификации вертолетов учитывать текущий современный уровень достижений в области конструирования, технологий и материалов. ТЬгда же была сформирована специальная группа — Комиссия по безопасности полетов (HARP). В 1984 году эта группа выпустила отчет с рекомендациями для САА. В следующем году была организована рабочая группа по диагностике для изучения рекомендаций HARP и разработке требований по безопасности на новые вертолеты. В августе 1985 года группа выпустила первый отчет.

Очередная трагедия над Северным морем, произошедшая с вертолетом Boing-234 Chinook в 1986 году и унесшая жизни почти 100 человек, заставила форсировать работы по созданию системы и расширить их фронт. Причиной катастрофы стал выход из строя главного редуктора из-за трещины зубчатой передачи. Проведенные исследования выявили причины быстрого распространения трещины и подтвердили необходимость создания системы, которая позволяла бы определять в нужное время наличие трещины и отслеживать динамику ее распространения.

САА включило в работу по созданию системы фирму Marconi Electronic System (разработчик электроники) и фирму-эксплуатанта Bristow Helicopters. Работа шла параллельно с использованием ноу-хау Teledyne/Steward Hughes. Новая разработка получила название IHUMS, хотя по функциональным особенностям аналогична HUMS фирмы Teledyne/Steward Hughes.

Между 1987 и 1991 годами были проведены два рабочих испытания HUMS на вертолетах, эксплуатировавшихся над Северным морем. Финансировали их САА, Британская ассоциация операторов морских установок и Управление энергетики и транспорта. Испытания HUMS на вертолете AS.332L Super Рита проводились совместно компаниями BHL, Smith Industries, MJA Dynamics, Westland Helicopters Snstoiv, на вертолете S-61N — BHL, Steward Hughes, Hawker Siddeiey Dynamics.