La propuesta es usada para estimar la confiabilidad de los sistemas de avión incluido lo siguiente:

1. Definir puntos de referencia desde una población de aeronaves en general.

El futuro del diseño propone aviones con velocidad de crucero de 160 nudos y un rango de 700 mn. Considerado para un solo piloto, cuatro asientos, de un solo motor de pistón, con capacidad en la mayoría de los climas. Tiene partes retractables como el tren de aterrizaje, flaps y hélices. Los sistemas del futuro son muy similares a los actuales por lo tanto, representa a la población de aeronaves usadas en este estudio.

La población de aeronaves tomadas para el estudio es:

CANTIDAD FABRICANTE TIPO9 Mooney M20 (8-J and 1-K)5 Piper PA-28R (One Turbo)2 Cessna 177RG Cardinal1 Cessna 172RG1 Beech A363 Cessna T210 Centurion3 Piper PA-32R Saratoga (One Turbo)3 Cessna C-1523 Cessna C-1722 Diamond DA20 Katana1 Cessna 182L

2. Definir complejidad de los sistemas de avión

Instrumentación de cabina: los mínimos instrumentos requeridos para el vuelo en la aviación en general bajo condiciones IFR definido en las regulaciones federales de aviación (FAR) Parte 91 (mirar apéndice A)

Control: hay componentes que controlan la actitud, dirección y altitud o cambios en las características de aerodinámica del avión en el aire o en la tierra (excluyendo plantas de energía). Este sistema lo componen el control de vuelo y el control de tierra.

Fuselaje: Cualquier componente o estructura que es esencial en la integridad estructural de la aeronave.

Sistema electrico: El sistema de iluminación y cualquier otro componente involucrado en la fuente y distribución de la potencia eléctrica.

Planta de Potencia: Cualquier componente o sistema que es esencial en el desarrollo de empuje para la aeronave.

Descripción sistema específico:

SISTEMA DE CONTROL DE TIERRA

El sistema de control de Tierra (GCS) incluye sistemas del avión que controlan el direccionamiento y velocidad en tierra, excluyendo la planta de energía. En el futuro la mayoría de los trenes de aterrizajes eran retractables, esto se incluye en la confiabilidad actual del tren retractable bastante que el tren fijo. Para nuestro estudio, en el avión, el sistema de control de tierra consiste en tres subsistemas: el tren de aterrizaje (incluyendo interruptores de cabina); el sistema hidráulico (incluyendo los frenos); y el sistema de dirección (incluyendo componentes desde los pedales a las botas de direccionamiento).

Tren de aterrizaje: el tren de aterrizaje incluye todas las estructuras que son exclusivas para el tren de aterrizaje, las ruedas, los neumáticos y todos los interruptores asociados, controles, o sistemas para extensión y retracción del tren. En algunos aviones, la extensión y retracción del tren también involucra el sistema hidráulico. Sin embargo, este es usualmente un sistema independiente y en el futuro tratara de ser como tal.

Sistema hidráulico: el sistema hidráulico incluye todas las mangueras, conjuntos, y embalses asociados con el proporcionamiento de la presión hidráulica a los frenos, los mismos frenos, los pedales de freno, y el montaje de freno de estacionamiento.

Sistema de direccionamiento de tierra: el sistema de direccionamiento de tierra incluyen los pedales del timón, asociando las varas que conectan los pedales del timón al tren de nariz, y el direccionamiento del tren de nariz.

Sistema de direccionamiento de tierra del Cessna 210 (Cessna 21º IPC)

3. Identificar fuente de datos de fallas

RECOGIDA DE DATOS

La estimación de la confiabilidad en este estudio no se realiza bajo una aeronave especifica. Después de la investigación de fuentes de datos y métodos de recogida de los mismos, se determino que datos de falla se obtenieron desde la operación de vuelo que provee un buen punto de

referencia de la confiabilidad actual de los sistemas y de los logbooks que podrían proveer datos de las fuentes de la falla. Los logbooks, requieren por ley actualización por los dueños de la aeronave, son reseñados por la FAA y cubren la historia de mantenimiento de la aeronave. Los trabajos en el avión son enfrentados en estos libros y son señalados por los mecánicos que realizan el trabajo. Esto provee una buena fuente de datos históricos con respecto a los componentes que fallan en el avión. Las fallas catastróficas no son incluidas en estos documentos por razones obvias y no son consideradas en este reporte.

4. Motivo de estado del fallo y suposiciones

En los análisis no se encuentran dos documentos iguales (árbol de fallas). Estas reglas son a personas que tengan conocimiento del tema y puedan reproducir los resultados de este estudio. Ellos identifican restricciones en los procesos permitiendo una precisa estimación de confiabilidad en aeronaves, el cual es el propósito primario de este estudio. Ellos también definen fallas, aíslan factores analizando fallas ocultas, y ayudan en la simplificación del análisis. En este análisis, las fallas ocurren cuando la habilidad inherente de un componente a realizar intenta realizar una función y no puede realizarla y podría ocurrir una perdida de funciones de un sistema o subsistema. Otro camino para mirar en una falla para este análisis es falla en un componente que da lugar a un estado de elevado riesgo para el avión y el piloto. Basado en este concepto, realizamos un número de reglas y suposiciones para facilitar la recolección de datos y precisión de los resultados. Esto incluye:

Solo medido con fallas, mantenimiento preventivo no obligatorio o reparaciones menores donde no se reemplacen componentes, ejemplos son:

Usando el método de “parada-perforación” (perforando un hoyo al final de una rajadura para eliminar esfuerzo, esto previene una propagación de la rajadura alargando la parte inicial) para una anulación de rajadura, no se considera una falla importante para ser reemplazada.

El reemplazo de neumáticos o llantas no se considera una falla, sin embargo si los neumáticos estallan o se van en vuelo, es considerado una falla.

En un cambio de combustible es considerado mantenimiento preventivo y no se incluye

Servicio de una batería

5. Recoger datos al azar de la muestra de la población de aeronaves

Se toma una muestra de un grupo de población de aeronaves al azar. Cada ítem en una población tiene igual posibilidad de ser seleccionado. En la muestra se debe llevar la identificación de las aeronaves incluyendo la constitución de las aeronaves. Además un avión seccionado al azar puede

estar envuelto en accidentes catastróficos. En este caso, por métodos legales se puede requerir una orden para obtener los documentos de la aeronave.

La muestra al azar recoge datos por escuelas de vuelo y dueños de aeronaves, y asociaciones. En todos los casos los datos obtenidos son recogidos con seguridad en todo el numero de aeronaves, nombres de propietarios y fallas especificas de las aeronaves, estas no se divulgaran mas allá de los datos recogidos.

6. Analizar datos para identificar distribuciones adecuadas de modelos de datos de falla.

El análisis de los datos se baso en tomar la muestra de las aeronaves, dividirlo en subsistemas y de estos desarrollar una base de datos adecuada poniendo los datos de falla recogidos del total de las aeronaves, y luego separándolos

según subsistemas. Construyendo la probabilidad para cada subsistema. Esta información se puede entonces utilizar para determinar los parámetros de la distribución y para identificar los límites de la confianza.

Este método fue preferido por varias razones Los datos que se recogieron del muestreo al azar pueden no proporcionar bastante información para determinar los índices de fracaso para cada componente del sistema.

ACS PRINCIPAL DESVIACION ESTANDARHIDRAULICO 3660 2645

TREN DE ATERRIZAJE 3927 2547DIRECCIONAMIENTO 3458 2822

7. Validar las distribuciones y verificar muestras al azar.

Validación de conveniencia

Se busca en base a la probabilidad de Weibull, el método lineal de mínimos cuadrados es usado matemáticamente a una línea recta de mejoramiento a un juego de puntos en orden de parámetros estimados.

El coeficiente de correlación es calculado usando:

ρ= αxy / (αxαy)

Donde:αxy es la covarianza de x y y, αx es la estándar desviación x y, αy es la estándar desviación de y.

El rango de ρ es –1 ≤ ρ ≤ +1 y debe estar cercano y evaluado a +-1, la ventaja lineal conveniente.

8. Estimar parámetros de distribución, sistemas de confiabilidad, y sistemas de riesgo.

PROBABILIDAD PLOTS

ACS DISTRIBUCION PARAMETROSBETA ALFA

HIDRAULICO Weibull 1.14 3977.39TREN DE ATERRIZAJE Weibull 0.92 2895.62DIRECCIONAMIENTO Weibull 1.65 3994.78

SISTEMAS DE CONTROL DE AVION PROBABILIDAD PLOT

ESTIMACIONES DE CONFIABILIDAD

ACS ELEMENTO CONFIABILIDAD

BETA ALFA t WEIBULLβ α

(horas)(tiempo horas)

HIDRAULICO 1.14 3977.39 6 0.9993927TREN 0.92 2895.62 6 0.9966088DIRECCIONAMIENTO 1.65 3994.78 6 0.9999780

RATA DE RIESGO