1

© Sławomir Tkaczuk, WAT 2010

Statek powietrzny jako obiekt eksploatacji

Eksploatacja statków latających

2

Statek powietrzny jako obiekt eksploatacji

Obiekt eksploatacji to obiekt techniczny

posiadający właściwe mu

cechy

identyfikujące.

Każdy złożony obiekt techniczny składa się z elementów - z części i
zespołów podlegających wymianie lub naprawie (w przypadku ich
uszkodzenia).

W lotnictwie obiektami eksploatacji

są statki powietrzne (SP), ale także

obiekty techniczne

umożliwiające ich użytkowanie, takie jak: urządzenia

bezpośredniej obsługi (proste i złożone), urządzenia diagnostyczne i
metrologiczne,

urządzenia służące do odnowy statków powietrznych,

hangary, lotniska,

płaszczyzny startowe, pasy startowe, urządzenia do

kierowania ruchem lotniczym.

Statek powietrzny jest

złożonym obiektem technicznym, którego układ

i

rozwój jest określony wieloma różnorodnymi czynnikami.

Specyfika eksploatacji statku powietrznego wynika

między innymi z

charakterystycznych cech jego konstrukcji.

3

Statek powietrzny jako obiekt eksploatacji

Statek powietrzny, jego zespoły i instalacje charakteryzują specyficzne rozwiązanie

konstrukcyjne, spowodowane tym, że:

-

w procesie funkcjonowania statku powietrznego realizuje się wiele zadań (celów),
zmieniających się w czasie, na skutek obiektywnych lub subiektywnych przyczyn;

-

warunki funkcjonowania statku powietrznego nie są z reguły wcześniej dokładnie znane,

czyli funkcjonowanie przebiega w warunkach niepewności (niepełna określoność
środowiska zewnętrznego, zmienne właściwości wewnętrzne, cele itp.);

-

na proces funkcjonowania statku powietrznego istotny wpływ wywiera człowiek;

-

w zespołach i instalacjach statku powietrznego, w specyficznych warunkach jego

funkcjonowania, występują procesy starzenia, degradacji, zużycia i zniszczenia.

Powietrzne statki latające dzieli się na aerostaty (balony, sterowce), poruszające się lub
utrzymujące się w atmosferze wskutek statycznego oddziaływania powietrza oraz aerodyny,
poruszające się lub utrzymujące się w atmosferze wskutek dynamicznego oddziaływania
powietrza.

4

Statek powietrzny jako obiekt eksploatacji

Powietrzne statki latające dzieli się na aerostaty (balony, sterowce), poruszające się lub

utrzymujące się w atmosferze wskutek statycznego oddziaływania powietrza oraz

aerodyny, poruszające się lub utrzymujące się w atmosferze wskutek dynamicznego

oddziaływania powietrza.

Samolot jest statkiem powietrznym cięższym od powietrza mającym własny napęd

silnikowy i powierzchnie nośne nieruchomo połączone z kadłubem. Samolot utrzymuje się

w przestrzeni powietrznej dzięki dynamicznemu działaniu powietrza na powierzchnie

nośne.

Śmigłowce (helikoptery) są statkami powietrznymi (aerodynami) należącymi do grupy
wiropłatów utrzymującymi się w powietrzu dzięki sile nośnej wytwarzanej przez
obracające się w płaszczyźnie poziomej śmigło (dwu-, trzy-, cztero-, a nawet
pięciołopatowe) zwane wirnikiem nośnym.

5

6

7

Statek powietrzny jako obiekt eksploatacji

8

Kategorie sprzętu lotniczego wg EASA

• Klasa C – podzespoły statków powietrznych w różnych podkategoriach

(od C1 do C20).

• Klasa A – statki powietrzne (duże samoloty –A1, małe samoloty –A2,

śmigłowce – A3, inne – A4.

• Klasa B – silniki statków powietrznych (turbinowe – B1, tłokowe – B2,

pomocnicze zespoły napędowe [APU] – B3.

EASA ustaliła zasady podziału sprzętu lotniczego na kategorie i klasy.

Podział ten przeprowadzony jest zgodnie z następującymi zasadami:

• Klasa D- usługi specjalistyczne (D1 – badania nieniszczące).

9

Statek powietrzny składa się z określonych zespołów funkcjonalnych.

Statek powietrzny jako obiekt eksploatacji

Zespół funkcjonalny jest zbiorem współpracujących urządzeń mających
na celu wykonanie określonej funkcji na statku powietrznym.

10

11

Statek powietrzny jako obiekt eksploatacji

Zespoły podstawowe. Są to zespoły (konstrukcja, pokrycie, sterowanie, napęd i inne)
zapewniające podstawowe funkcje statku powietrznego takie jak: start, lądowanie, lot.
Zespoły zaopatrujące. Są to zespoły funkcjonalne zaopatrujące zespoły podstawowe w
energię oraz w inne niezbędne do funkcjonowania tych zespołów substancje (np. paliwo,
energię elektryczną, gazy, ciecze itp.). Zespoły funkcjonalne zaopatrujące umożliwiają
funkcjonowanie podstawowych zespołów funkcjonalnych. Zespoły umożliwiające
zastosowanie statku powietrznego zgodnie z jego przeznaczeniem. Są to różne
elementy wyposażenia statku powietrznego zapewniające realizowanie funkcji do których
został on przeznaczony. Na przykład w samolocie bojowym mogą to być różne zespoły
(podsystemy) uzbrojenia.

Zespoły funkcjonalne zapewniające bezpieczeństwo latania. Przykładami takich
zespołów są: układ opuszczania samolotu w powietrzu, instalacja przeciwpożarowa,
przeciwoblodzeniowa itp.

Zespoły wyposażenia specjalnego statku powietrznego. Zespoły te mają na celu
wykonywanie takich funkcji jak: utrzymanie łączności, identyfikacja, zapewnienie
możliwości lądowania bez widoczności ziemi.
Zespoły wspomagające mają za zadanie: rejestracje parametrów lotu, diagnozę stanu
niezawodnościowego statku powietrznego itp. Przykładem takich zespołów mogą być
więc wbudowane systemy diagnostyczne itp.

12

13

Schemat. Wymagania eksploatacyjne

Podstawowe wymagania eksploatacyjne, brane pod uwagę na etapie projektowania

konstrukcji i procesu wytwarzania danego obiektu technicznego (także statku powietrznego).

14

Statek powietrzny jako obiekt eksploatacji

Najważniejszym wymaganiem w procesie eksploatacji cywilnego statku powietrznego jest
zapewnienie bezpieczeństwa załodze, pasażerom i ludziom na trasie przelotu oraz samemu

statkowi, czyli zapewnienie bezpieczeństwa lotu. Spełnienie tego wymagania nie należy

do łatwych zadań, ponieważ statek powietrzny działa w warunkach dużych obciążeń i
przeciążeń, realizuje zadania w szerokim zakresie prędkości i wysokości lotu, w wysokich
i niskich temperaturach, często szybko zmieniających się. Zasadniczym dążeniem w

projektowaniu i eksploatacji takich obiektów technicznych jak statki powietrzne jest

zapewnienie jak najdłuższego prawidłowego (bezpiecznego) ich działania.

Nieprawidłowe działanie statku powietrznego lub poszczególnych jego zespołów może

charakteryzować się takimi ogólnymi cechami, jak:

pogorszenie osiągów, utrata

wytrzymałości mechanicznej, wzrost temperatury, zwiększenie natężenia hałasu i

powstawanie nadmiernych drgań.

Objawy wadliwej pracy nie zawsze występują równocześnie dotycząc całego statku

powietrznego. Na początku dotyczą niektórych jej zespołów, a przede wszystkim części.

Wadliwość działania danego urządzenia (elementu) nie zawsze można stwierdzić na

podstawie obserwacji zewnętrznych, tj. bez przeprowadzania jego demontażu.

15

16

Statek powietrzny jako obiekt eksploatacji

W procesie eksploatacji statków powietrznych realizuje się wiele szczegółowych programów

eksploatacyjnych, z zachowaniem określonych praw dotyczących statku powietrznego jako obiektu

eksploatacji.

Cechy obiektu technicznego będącego obiektem eksploatacji można podzielić na dwie grupy: własności

i właściwości.

Własnością nazywa się cechę obiektu (przedmiotu) wspólną dla wszystkich tego typu (klasy, grupy)
obiektów wyrażającą się najczęściej jako określona wielkość fizyczna. Główne własności obiektu
technicznego wiążą się zadaniami (funkcjami) podstawowymi i wtórnymi, do jakich został

przeznaczony przez projektanta.

Właściwością nazywa się taką cechę, która pozwala odróżnić obiekt (przedmiot) od innych. Jest to
cecha względna. Może ulegać zmianie pod wpływem oddziaływań na obiekt.

Własności i właściwości odzwierciedlające cechy SP, mogą być rozpatrywane w dwóch kategoriach:
mierzalne (ilościowe) i niemierzalne (jakościowe).

Cechy mierzalne - opisują w sposób obiektywny (najczęściej za pomocą liczb rzeczywistych)
własności i właściwości, które można wyznaczyć, obliczyć, zmierzyć.

Cechy niemierzalne - opisują w sposób subiektywny własności i właściwości, których ocena możliwa

jest w kategoriach jakości.

Funkcja lotna statku powietrznego

to własność wyznaczana przez takie jego użytkowe

charakterystyki, jak: prędkość - przelotowa, maksymalna, lądowania, wznoszenia, pułap, promień
skrętu, jednostkowe zużycie paliwa oraz charakterystyki użytkowe, takie jak: zasięg, promień działania,
udźwig (użyteczny), ładowność, pojemność (np. liczba pasażerów, kształt ładunku).

17

Własności lotne odnoszą się do łatwości i bezpieczeństwa, z jakami można wykonać jakieś zadanie (w czasie dłuższym) np. wznoszenie w
czasie startu.
Własności manewrowe (pilotażowe) odnoszą się do łatwości wykonania manewru w czasie krótkim np. reakcji samolotu na wychylenie
steru, (świadczą o reagowaniu samolotu na sterowanie).

Osiągi samolotu są to główne charakterystyki jego ruchu w różnych warunkach lotu.

Warunki lotu samolotu zależą od tzw. sił (ciągów) niezbędnych do zrealizowania lotu oraz sił (ciągów) rozporządzalnych, czyli będących w
dyspozycji pilota.

Do najważniejszych charakterystyk (osiągów) samolotu należą: prędkość maksymalna i minimalna w locie poziomym, prędkość i czas
wznoszenia na daną wysokość, maksymalna wysokość jaką samolot może osiągnąć, czyli pułap, prędkość opadania i prędkość lądowania,
zasięg, minimalny promień zakrętu, długość startu i lądowania, zdolność do przyspieszania lub opóźniania itp.

Niezawodność statku powietrznego

jest właściwością gwarantującą jego zdatność w określonym przedziale czasu, w określonych

warunkach. Zmianę niezawodności powodują uszkodzenia.

Bezpieczność statku powietrznego

jest właściwością gwarantującą zachowanie bezpieczeństwa SP, załogi, pasażerów i osób postronnych.

Właściwość ta wiąże się z bezpieczeństwem lotów. Zmiana bezpieczności może być skokowa, czego skutkiem może być wypadek lotniczy.
Bezpieczność definiuje się często poprzez niezawodność bezpieczeństwa.

Żywotność statku powietrznego

to właściwość mierzona prawdopodobieństwem wykonania zadania lotniczego w określonych

oddziaływaniach środowiska naturalnego (piorun pożar) lub zorganizowanego (oddziaływanie przeciwnika w walce).

Żywotność ogólna

to odporność SP na działania destrukcyjne otoczenia (piorun, gradobicie, duże gradienty temperatury i wilgotności).

Żywotność bojowa

zawiera w sobie cechę żywotności ogólnej, a ponadto oznacza odporność na destrukcyjne działanie środków bojowych

przeciwnika.

18

Główne czynniki

decydujące o żywotności

statku powietrznego

19

Statek powietrzny jako obiekt eksploatacji

Tabela. Klasy żywotności SP po uszkodzeniu ze względu na bezpieczeństwo konstrukcji

20

Statek powietrzny jako obiekt eksploatacji

Trwałość statku powietrznego to właściwość rozumiana jako zdolność do zachowania zasadniczych własności w ustalonym
przedziale czasu, w określonych warunkach eksploatacji.
Wyróżnia się różne trwałości (resursy): techniczną, fizyczną, godzinową, kalendarzową, ekonomiczną, międzyremontową itp.

Trwałość silnika lotniczego jest właściwością nadaną w procesie
projektowania,

utrzymywaną w procesie wytwarzania i

podtrzymywaną w procesie eksploatowania.

Jest ona uwarunkowana głównie wytrzymałością –zwłaszcza
zmęczeniową – zasadniczych elementów konstrukcyjnych, takich
jak: łopatki, tarcze turbiny i sprężarki, łożyska zespołu

wirnikowego itp. Zasadniczą rolę odgrywa tu wytrzymałość
zmęczeniowa oraz odporność na pełzanie materiału elementów
pracujących w wysokich temperaturach, podlegających ponadto
dużym obciążeniom mechanicznym (dynamicznym) i cieplnym.

21

Statek powietrzny jako obiekt eksploatacji

Potencjał eksploatacyjny użytkowy statku powietrznego

jest to własność charakteryzująca zasób możliwości

jego użytkowania (miarą może być czas lotu, czas pracy np. dla silników itp.). Skutkiem użytkowania jest

uzyskanie energii eksploatacyjnej mierzonej wartością eksploatacyjną: kosztem, zyskiem, przewiezioną masą
towarów, liczbą pasażerów itp.).

Efektywność (eksploatacji) statku powietrznego

jest to właściwość związana stosunkiem uzyskanych efektów

do nakładów na przyjętą jednostkę obliczeniową. Na przykład: zysk ekonomiczny do rocznych kosztów

eksploatacji.

•

Wartość (koszt) statku powietrznego

jest to właściwość związana z:

•

kosztami jego nabycia,

•

z przyjęciem kosztów, jakie trzeba uwzględnić na :

– infrastrukturę eksploatacyjną,
– szkolenie personelu,
– przygotowanie bazy remontowej.

22

TYP SAMOLOTU

CENA mln $

717-200

31.5 - 35.5

737-300

40.0 - 46.5

737-400

44.0 - 51.5

737-500

34.5 - 41.0

737-600

36.0 - 44.0

737-700

41.5 - 49.0

737-800

51.0 - 57.5

737-900

53.5 - 61.0

747-400

167.5 - 187.0

757-200

65.5 - 73.0

757-300

73.5 - 81.0

767-200ER

89.0 - 100.0

767-300ER

105.0 - 117.0

767-400ER

115.0 - 127.0

777-200

137.0 - 154.0

777-200ER

144.0 - 164.0

777-300

160.5 - 184.5

Statek powietrzny jako obiekt eksploatacji

23

Koszty związane z użytkowaniem samolotów

• Koszty eksploatacyjne statku powietrznego -

koszty związane z lotami samolotów, tzw. „Koszty
operacyjne" (DOC),

• Koszty serwisowania samolotów - obsługa statku

powietrznego na ziemi (w tym opłaty za
lądowanie),

• Koszty obsługi ruchu - odprawy pasażerów, bagażu

i ładunku w portach lotniczych,

• Koszty obsługi pasażera - jedzenie, stewardes,

usługi pokładowe,

• Koszty rezerwacji i sprzedaży - rezerwacje

lotnicze i kas biletowych, prowizje biur podróży,

• Pozostałe koszty, w tym: reklama i wydatki

reklamowe,

• Koszty ogólne i administracyjne

24

PALIWO

OBSŁUGA

HANGAROWANIE

OPŁATY LOTNISKOWE

ZAŁOGA

AMORTYZACJA

UBEZPIECZENIA

25

Statek powietrzny jako obiekt eksploatacji

Gotowość statku powietrznego

jest jego podstawową właściwością, charakteryzującą zdatność do

wykonania zadania lotniczego natychmiast, bądź w zakładanym czasie.

Podatność statku powietrznego

to właściwość charakteryzująca możliwość zrealizowania określonego

zakresu prac, w założonym czasie, w określonych warunkach.
•

Wyróżniamy podatność na prace:

•

diagnostyczne- podatność diagnostyczną (diagnostyczność),

•

obsługowe- podatność obsługową (obsługowość),

•

na naprawę podatność naprawczą (naprawialność) itd.

Pojęcie podatności eksploatacyjnej pozwala na jakościową ocenę SP poprzez porównywanie wielu różnych
wskaźników. Globalnym wskaźnikiem podatności eksploatacyjnej jest sumaryczny czas prac w ramach obsług
i odnów (TOiO) przypadający na jedną godzinę lotu:

Wartości wskaźnika MMFH dla niektórych samolotów wojskowych:
F-16C – 8;

F-18C – 17;

JAS 39 – 5;

MiG-29A – 177;

Mirage 2000-5 – 12.

roku

lotu w

godzin

liczba

roku

w

TOiO

zin

roboczogod

liczba



MMFH

26

Kształtowanie

podatności

eksploatacyjnej