Eksploatacja statków latających
WSKAy
NIKI EFEKTYWNOÅšCI
EKSPLOATACJI STATKÓW
POWIETRZNYCH
1
© SÅ‚awomir Tkaczuk, WAT 2010
Wskaz
niki oceny eksploatacji statków powietrznych
Pod pojęciem  efektywność eksploatacji statków powietrznych rozumie się
zbiór ich cech, które zapewniają możliwość wykonywania lotów i realizowania
zadań zgodnie z ich przeznaczeniem i wymaganym poziomem bezpieczeństwa.
Pojęcie to odnosi się także do ich przystosowania do osiągania odpowiedniej
gotowości do wylotu i wyposażenia w niezbędne do jego zrealizowania środki .
Zbiór cech odzwierciedlających jakość eksploatacji statków powietrznych
stanowi hierarchiczny system, obejmujący cechy wyższych i niższych
poziomów ważności.
2
Wskaz
niki oceny eksploatacji statków powietrznych
Wyższy w hierarchii poziom ważności stanowią cechy zasadnicze decydujące o
końcowych rezultatach zastosowań zgodnie z przeznaczeniem. Cechy niższego
poziomu uzupełniają cechy zasadnicze.
Do cech zasadniczych zalicza się między innymi:
gotowość do działania,
bezpieczeństwo lotów,
efektywność działania (koszty).
Cechy te uzupełnione mogą być takimi właściwościami jak niezawodność,
trwałość, żywotność, podatność eksploatacyjna, podatność diagnostyczna
(diagnostyczność), podatność remontowa (remontowalność), technologiczność
itp.
3
Wskaz
niki oceny eksploatacji statków powietrznych
Eksploatowanie techniki lotniczej obejmuje całokształt przedsięwzięć
podejmowanych w celu zapewnienia wymaganego poziomu efektywności
wykorzystania i niezawodności statków powietrznych i ich elementów
składowych. Obejmuje ono kompleks prac związanych z użytkowaniem i
obsługiwaniem.
Użytkowanie statków powietrznych to wykonywanie lotów zgodnie z ich
przeznaczaniem. Proces użytkowania wiąże się koniecznością obsługiwania i
zaopatrywania w środki niezbędne do zrealizowania lotów i wykonania
wyznaczonych zadań.
Grupa prac obsługowych zapewniających wymagany poziom niezawodności
systemów obejmuje wykonywanie obsług operacyjnych, prac profilaktyczno-
zapobiegawczych, napraw, remontów, modernizacji, adaptacji (tzw. biuletynów)
itp.
4
Eksploatacja statków
powietrznych
(techniki lotniczej)
Użytkowanie Obsługiwanie
Obsługi operacyjne
Profilaktyka
Naprawy
Remonty
Modernizacja
Adaptacja
(biuletyny)
5
Wskaz
niki oceny eksploatacji statków powietrznych
Zapewnienie wysokiej jakości obsług operacyjnych - a w konsekwencji
wymaganego poziomu bezawaryjności i bezpieczeństwa lotów, jest
możliwe tylko przy precyzyjnej organizacji prac personelu technicznego
wykonującego swoje obowiązki ściśle z ustalonym harmonogramem
prac.
Oceny odzwierciedlające wszystkie właściwości decydujące o
efektywności eksploatacji opierają się na przyjęciu i analizie
określonych modeli eksploatacji i wyborze odpowiednich wskaz
ników
ocenowych.
6
Wskaz
niki oceny eksploatacji statków powietrznych
Miarą cech jakościowych statków powietrznych i ich systemów
pokładowych oraz prawidłowej ich eksploatacji technicznej są
następujące grupy wskaz
ników:
" wskaz
niki trwałości;
" wskaz
niki bezawaryjności (niezawodności);
" wskaz
niki podatności diagnostycznej i remontowej;
" wskaz
niki kosztów.
W praktyce do oceny eksploatacji statków powietrznych wykorzystywane
sÄ… wskaz
niki integrujÄ…ce kilka jego istotnych cech. Grupa tego typu
wskaz
ników określana jest mianem wskaz
ników kompleksowych.
7
Wskaz
niki oceny eksploatacji statków powietrznych
Kompleksowymi wskaz
nikami eksploatacyjnymi mogą być:
" wskaz
niki gotowościowe,
" wskaz
niki technicznego wykorzystania,
" wskaz
niki obsługiwania oraz koszty.
Ostateczną postać danego wskaz
nika ustala siÄ™ w oparciu o coraz to
bardziej złożone kolejne modele, opisujące w sposób bardziej
dokładny rzeczywisty proces eksploatacji techniki lotniczej.
8
Wskaz
niki oceny eksploatacji statków powietrznych
W najprostszym modelu eksploatacji, statek powietrzny może znajdować się w
dwóch stanach, tzn.:
" pełnej gotowości do lotów wykonując (tL) lot,
" niezdatnym (T0) związanym z usuwaniem uszkodzeń w celu przywrócenia tej
gotowości. Model taki reprezentuje schemat:
Lot,
tL TO1
stan zdatny
TO
3
Usuwanie
TO
2
uszkodzeń
TO
Model 1 eksploatacji techniki lotniczej
9
Wskaz
niki oceny eksploatacji statków powietrznych
W tym najprostszym modelu przyjmuje się, że czasem pracy techniki lotniczej
jest czas pracy wyłącznie w locie i jest równy tL. Po wylocie usuwane są wykryte
niesprawności.
Drugim istotnym wskaz
nikiem w tym modelu jest średni czas usuwania jednej
niesprawności (lub uszkodzenia) T0, który odzwierciedla podatność
eksploatacyjną (technologiczność).
W ramach bardziej szczegółowego podejścia do tego problemu czas ten
rozdzielany jest na trzy składowe, tj.:
T01 - czas lokalizacji niesprawności,
T02 - czas niezbędny na przygotowanie i organizację odnowy,
T03 - czas bezpośredniej pracy na sprzęcie w trakcie usuwania uszkodzeń.
10
Wskaz
niki oceny eksploatacji statków powietrznych
Lot,
tL TO1
stan zdatny
TO
3
Usuwanie
TO
2
uszkodzeń
TO
" tL - pełnej gotowości do lotów wykonując lot,
" T0 - niezdatnym
" T01 - czas lokalizacji niesprawności,
" T02 - czas niezbędny na przygotowanie i organizację odnowy,
" T03 - czas bezpośredniej pracy na sprzęcie w trakcie usuwania uszkodzeń.
Model 1 eksploatacji techniki lotniczej
11
Wskaz
niki oceny eksploatacji statków powietrznych
Model 1 umożliwia określenie kompleksowego wskaz
nika jakości eksploatacji
jakim jest wskaz
nik sprawności będący prawdopodobieństwem tego, że
technika lotnicza okaże się zdatna w określonej chwili czasu.
W niektórych normach (np. ros. GOST-ach) dotyczących niezawodności
technicznej urządzeń eksploatowanych według stanu, wskaz
nik ten nazywany
jest współczynnikiem gotowości i definiowany jest jako stosunek czasu
przebywania statku powietrznego w locie i stanu pełnej gotowości na ziemi
(łącznie jako TS) do czasu jego przebywania we wszystkich możliwych stanach
(tu dokładnie dwóch tzn. TS+T0:
TS
KS =ð
TS +ð TO
12
Wskaz
niki oceny eksploatacji statków powietrznych
Takiemu prostemu modelowi określenia odpowiada rzeczywista praktyka
eksploatacji systemów użytkowanych w sposób ciągły, do których można
zaliczyć między innymi naziemne systemy zasilania energetycznego,
radiolokacji i łączności.
W odniesieniu do rzeczywistej eksploatacji statku powietrznego i jego
wyposażenia pokładowego w Modelu 1 należy wprowadzić pewne zmiany
Aby dokładniej ocenić sprawność statku powietrznego należy uwzględnić w
modelu jego eksploatacji planowe operacje realizowane w ramach obsług
technicznych.
Odpowiadający temu Model 2A uwzględni dodatkowo jeszcze jeden stan, w
którym może znajdować się statek powietrzny, tj. przygotowanie do lotów i
realizowanie operacyjnego technicznego obsługiwania pomiędzy kolejnymi
wylotami.
13
Wskaz
niki oceny eksploatacji statków powietrznych
Lot,
stan zdatny
Usuwanie
uszkodzeń
Przygotowanie do lotów
tPL tOP
i operacyjne techniczne
obsługiwanie
tPL - czas wykonywania obsługi przedlotowej
tOP - czas realizowania pozostałych obsług operacyjnych
Model 2A eksploatacji techniki lotniczej
14
Wskaz
niki oceny eksploatacji statków powietrznych
Czas wykonywania obsługi przedlotowej określany jest jako tPL a czas
realizowania pozostałych obsług operacyjnych tOP.
Przyjmuje się, że operacyjnymi nazywane są te obsługi, które realizowane są na
statku powietrznym bez przekazywania go do wyspecjalizowanych w
wykonywania prac profilaktycznych. Zwykle tego typu obsługi wykonywane są
po zrealizowaniu określonej liczby wylotów nOP.
Współczynnik sprawności KS w Modelu 2A określany jest jako stosunek
sumarycznego nalotu statku powietrznego
tNAL=N·tL
(gdzie: N- łączna liczba wylotów i czasu jego przebywania w stanie gotowości w rozpatrywanym
okresie) do długotrwałości Ś (czasu kalendarzowego) tego okresu.
W rozliczeniu za rok przyjmuje siÄ™ Åš=8760 h .
15
Wskaz
niki oceny eksploatacji statków powietrznych
W oparciu o Model 2A współczynnik sprawności określa się zgodnie z
zależnością:
KS =ð (ðqð -ðTONtL /TS -ðtOPN / nOP -ðtOPN)ð/qð
Oznaczając przez ł intensywność eksploatacji, tj. stosunek sumarycznego
nalotu N·tL do czasu kalendarzowego Åš otrzymuje siÄ™ ostatecznie:
KS =ð 1-ð [ðTO / TS -ð tOP /(ðnOPtL )ð-ð tPL / tL]ðgð
(1)
16
Wskaz
niki oceny eksploatacji statków powietrznych
Model 2A będzie bliższy rzeczywistemu jeśli uwzględnić, że okresowo co "tPR
wyliczanemu w oparciu o nalot lub czas kalendarzowy będą realizowane
profilaktyczne obsługi techniczne. Prace tego typu wykonywane są w
wyspecjalizowanych bazach obsługowo-remontowych. Na czas ich trwania tPR
związanego na ogół z częściową rozbiórką, statek powietrzny wychodzi ze stanu
gotowości.
Lot,
stan zdatny
Usuwanie
uszkodzeń
Przygotowanie do lotów
i operacyjne techniczne
obsługiwanie
tPR
Obsługi profilaktyczne
DðtPR DðtPR
Model 2B eksploatacji techniki lotniczej
17
Wskaz
niki oceny eksploatacji statków powietrznych
Dlatego w Modelu 2B wprowadzony został zatem jeszcze jeden możliwy stan
statku powietrznego, tj. profilaktyczne techniczne obsługiwanie.
Takie udokładnienie modelu eksploatacji umożliwia wprowadzenie do równania
(1) poprawki uwzględniającej względną długotrwałość prac profilaktycznych
(wstawiona jako kolejna składowa w nawiasach kwadratowych) równa:
KPR =ð tPR /(ðnPRtL )ð =ð tPR / DðtPR
gdzie: nPR="tPR/tL  liczba lotów wykonanych w przedziale czasu "tPR
pomiędzy kolejnymi pracami profilaktycznymi
18
Wskaz
niki oceny eksploatacji statków powietrznych
W modelach 1 i 2 przyjęto, że uszkodzenie zostało wykryte podczas tego lotu w
którym rzeczywiście nastąpiło bądz
w trakcie obsługi bezpośrednio po tym
wylocie i niezwłocznie zostało usunięte.
W rzeczywistości jednak, nie wszystkie uszkodzenia są od razu wykrywane.
Sytuacja ta dotyczy zarówno lotu jak i sprawdzeń na ziemi. Realny model
eksploatacji powinien odzwierciedlać ocenę wiarygodności kontroli techniki
lotniczej wszędzie tam gdzie prowadzi się kontrole stanu.
Pod pojęciem wiarygodności kontroli rozumie się prawdopodobieństwo
wykrycia uszkodzenia w trakcie kontroli stanu pod warunkiem, że uszkodzenie
to rzeczywiście nastąpiło.
19
Wskaz
niki oceny eksploatacji statków powietrznych
W celu wykrycia potencjalnych uszkodzeń i usunięcia defektów stanowiących
ich przyczynę konieczne jest przeprowadzenie dokładnej kontroli stanu, która
często wiąże się jednak z koniecznością rozbiórki urządzenia i defektoskopią
jego elementów składowych.
Tego typu działania prowadzi z reguły w trakcie prac remontowych lub prac
profilaktycznych, wykonywanych w zakładach remontowych. Naprawiane
urzÄ…dzenie uzyskuje ponownie taki sam lub inny resurs, stanowiÄ…cy miarÄ™ jego
trwałości i zdatności do pracy.
20
Wskaz
niki oceny eksploatacji statków powietrznych
Remont może być powtarzany z częstością wyliczaną na podstawie nalotu lub
czasu kalendarzowego i trwa określony czas "tR .
Kolejny model eksploatacji techniki lotniczej powinien uwzględniać zatem
długotrwałość prac remontowych i związany z tym postój statku powietrznego
Lot,
stan zdatny
Usuwanie
uszkodzeń
Przygotowanie do lotów
i operacyjne techniczne
obsługiwanie
Obsługi profilaktyczne
DðtR
Remont
tR
21
Model 3 eksploatacji techniki lotniczej z uwzględnieniem remontu
Wskaz
niki oceny eksploatacji statków powietrznych
Takie uszczegółowienie modelu powoduje konieczność wniesienia poprawki do
równania (1), polegającej na uwzględnieniu jeszcze jednej składowej w postaci
względnej długotrwałości remontu, równej:
KR =ð tR / DðtR
W ciągu całego cyklu życia statek powietrzny może być poddawany kilku
remontom. Każdy kolejny wiąże się z koniecznością wykonania szerszego
zakresu prac niż poprzedni. Po upływie pewnego czasu remont stanie się na tyle
pracochłonny, że korzystniej jest wymienić remontowany statek powietrzny lub
jego element na nowy.
Wielkość tę oznaczoną symbolem TR nazywa się resursem do spisania i jest
głównym wskaz
nikiem trwałości techniki lotniczej.
22
Wskaz
niki oceny eksploatacji statków powietrznych
W praktyce eksploatacyjnej ukształtował się zwyczaj ustalania dla nowego
urządzenia początkowego resursu, mniejszego od TR. Z czasem następuje jego
udokładnienie na podstawie zgromadzonych doświadczeń dotyczących usuwania
defektów podczas prac remontowych. Często też wielkość "tR nazywa się
resursem do pierwszego remontu lub inaczej resursem międzyremontowym.
t[h]
Dðtð Dðtð
PR PR
tð
lata
Dðtð
R
Typowy grafik zużywania resursu
23
R
Dð
t
R
T
R
PR
Dð
t
Dð
t
PL
Dð
t
Wskaz
niki oceny eksploatacji statków powietrznych
W praktyce eksploatacyjnej podejmuje się również działania o charakterze
specjalnych przedsięwzięć podnoszących jakość statków powietrznych, z
których najważniejszymi są modernizacje lub adaptacje już eksploatowanego
sprzętu.
Tego typu działania trwają określony czas (modernizacja w trakcie obsług
operacyjnych - tMOP, modernizacja w trakcie prac profilaktycznych - tMPR,
modernizacja w trakcie remontu - tMR ), który w modelu eksploatacji również
powinien zostać uwzględniony. Ich realizacja może przeplatać się z obsługami
operacyjnymi, pracami profilaktycznymi bÄ…dz
remontem, wydłużając czas ich
trwania.
24
Wskaz
niki oceny eksploatacji statków powietrznych
Model taki może być symbolicznie odwzorowany w postaci:
Lot,
stan zdatny
Stan niezdatny
tMPR
tMOP tMR
Modernizacje i adaptacje
Model 4 eksploatacji techniki lotniczej z uwzględnieniem przedsięwzięć
modernizacyjnych
25
Wskaz
niki oceny eksploatacji statków powietrznych
Uzupełnienie modelu eksploatacji związane z uwzględnieniem postoju statku
powietrznego na czas wykonania prac modernizacyjnych (tzw. biuletynów) 
powoduje zmniejszenie współczynnika sprawności wyliczanego zgodnie z
zależnością (1) o względną długotrwałość związaną z realizacją prac
modernizacyjnych, równą:
KM =ð /TR
åðt
M
j
j
26
Typowe wskaz
niki stosowane w ocenie eksploatacji
statków powietrznych:
27
28
29
Wskaz
niki oceny eksploatacji statków powietrznych
1. MTBM (ang. Mean Time Between Maintenance) - średni czas
pracy pomiędzy przestojami związanymi z obsługiwaniem
technicznym. Jego wartość zależy od niezawodności
technicznej poszczególnych urządzeń, możliwości
wbudowanych układów kontroli, kwalifikacji i wyszkolenia
personelu obsługującego itp.;
2. MTTR (ang. Mean Time To Repair) - średni czas trwania
remontu (usuwania niesprawności). Wskaz
nik ten
determinowany jest łatwością dostępu do urządzeń i łatwością
ich wymiany;
3. MTBF (ang. Mean Time Between Failures) - średni czas
pracy pomiędzy uszkodzeniami.
30
4. MFHBF (ang. Mean Flight Hours Between Failures) - średni
nalot pomiędzy uszkodzeniami;
5. MDT (ang. Mean Down Time) - średni czas przestoju.
Wskaz
nik ten zależy od częstotliwości i długotrwałości
przestojów wywołanych różnymi przyczynami;
6. MMH/FH (ang. Maitenance Man-Hours Per Flying Hours) -
względna pracochłonność obsługiwania technicznego
wyrażona w roboczogodzinach przypadająca na 1 godzinę
nalotu. Wskaz
nik ten określa również średni koszt obsługi;
7. MTBUMA (ang. Mean Time Between Unschduled
Maintenance Action) - średni czas pracy pomiędzy
nieplanowanym obsługiwaniem koniecznym w wyniku
powstania nagłych uszkodzeń. Wskaz
nik ten charakteryzuje
zarówno poziom niezawodności jak i jakość prac
31
profilaktycznych.
32
33
Wskaz
niki oceny eksploatacji statków powietrznych
Do oceny ekonomiczności eksploatacji statków powietrznych konieczne jest
określenie nakładów eksploatacyjnych w postaci kosztu godziny lotu CE.
W ogólnych kosztach lotu statku powietrznego jako obiektu eksploatacji
partycypują koszty CCZ na części zapasowe niezbędne do odnowy zdatności i
utrzymania resursu oraz koszty osobowe CPER zwiÄ…zane z personelem
obsługowym
34
Ad. a). Koszty produkcji
1- koszt handlowy produktu (tu cena statku powietrznego);
2 - koszty związane z poprawą niezawodności produkowanego sprzętu;
3 - koszty napraw w okresie gwarancyjnym;
4 - sumaryczny koszt poniesiony przez producenta..
Ad. b) Koszty eksploatacji
1- koszt wdrożenia do eksploatacji;
2 - koszty poniesione na usuwanie niesprawności;
3 - koszty obsługiwania technicznego i remontów;
4 - koszt produktu o określonym poziomie wymagań niezawodnościowych;
35
5 - sumaryczny koszt eksploatacji w całym okresie użytkowania.
Wskaz
niki oceny eksploatacji statków powietrznych
Koszty części zapasowych określane są względną wielkością, o postaci:
CCZ =ð (C /CSP)TR
gdzie: C - sumaryczny koszt nakładów na zakup części zapasowych
niezbędnych do usunięcia uszkodzeń w trakcie prac remontowych i
realizowania innych prac w celu utrzymywania wymaganego
poziomu jakości eksploatacji statku powietrznego;
CSP - koszt statku powietrznego (zwykle C/CSP ok. 0,3);
TR - całkowity resurs statku powietrznego
36
Wskaz
niki oceny eksploatacji statków powietrznych
Pracochłonność ustalana jest z uwzględnieniem ilości personelu r i kosztów 1h
pracy w odniesieniu do kosztów statku powietrznego:
t' =ð trCPER / CSP
37
Direct operating costs (CAROC)
Aircraft design has influence on roughly 60%
of direct operating costs - principally in the
Cost
areas of fuel consumption and maintenance
Per
Trip
38
Direct operating costs - Maintenance
The 787 reduces airframe related
30%
costs by 30% (~2% of CAROC)
Airframe related costs
Cost
Per
Trip
Engine related costs
Maintenance Costs
Comparison relative to:
767-300ER Cash Operating Costs
2006 U.S. International Rules, 3000 nmi Trip 39
Direct operating costs -
Maintenance
This 30% reduction in airframe
30%
maintenance cost is equivalent to:
 4% reduction in the price of fuel
 15% reduction in flight crew costs
 50% reduction in engine related
maintenance costs
 70% reduction in landing fees
Maintenance Costs
40
Wskaz
niki oceny eksploatacji statków powietrznych
Aby szacować (wyliczać) i analizować tego typu wskaz
niki konieczne jest
zrealizowanie szeregu zadań w tym między innymi:
" kontrolowanie realizacji wymagań ustanowionych w oparciu o obowiązujące
dokumenty normatywno-prawne dotyczące jakości eksploatacji techniki
lotniczej;
" porównywanie różnych typów statków powietrznych i ich modyfikowanych
wersji znajdujÄ…cych siÄ™ w eksploatacji;
" badanie zmian i trendów w dziedzinie jakości eksploatacji statków
powietrznych i ich wyposażenia ze szczególnym uwzględnieniem wielkości
nalotu i kalendarzowych okresów eksploatacji dla różnych warunków
eksploatowania;
41
Wskaz
niki oceny eksploatacji statków powietrznych
" podejmowanie działań organizacyjnych i przedsięwzięć technicznych
ukierunkowanych na podnoszenie jakości eksploatacji technicznej i
konkurencyjności eksploatowanej techniki lotniczej;
" prowadzenie sprawozdawczości o osiąganych rezultatach ocenianych za
pomocÄ… wskaz
ników jakościowych w celu ustalenia aktualnych norm dla sprzętu
eksploatowanego i nowowprowadzanego.
42
koniec
43