книги из ГПНТБ / Соломонов, П. А. Надежность планера самолета

взлетах и посадках, исследуются условия работы и нагружения оборудования. В дальнейшем измеряется повторяемость пере­ грузок в центре тяжести самолета для получения статистических данных о повторяемости перегрузок в зависимости от налета. Другие параметры измеряют по мере необходимости для уточ-

Рис. 56. Принципиальная схема участка гидравлической системы (— места установки тензодатчиков) на трубопроводы

нения нагружения отдельных элементов конструкции планера, узлов и агрегатов оборудования самолета и его силовой установ­ ки. По данным измерения нагрузок, действующих на элементы конструкции планера, уточнения повторяемости перегрузок и оценки особенностей эксплуатации данного типа самолета про­ изводится расчет статической выносливости элементов конст­ рукции планера и уточнение минимального срока службы пла­ нера самолета. На основании этих данных разрабатываются рекомендации по повышению эксплуатационной надежности и установлению технического ресурса планера самолета. По ре­ зультатам исследований нагрузок и условий работы оборудова­ ния и систем составляются программы длительных ресурсных испытаний. При анализе материалов этих испытаний должны уточняться программы лидерных испытаний, разрабатываться рекомендации по повышению надежности и технического ресурса оборудования и систем самолета.

Испытания эксплуатационной надежности проводятся, как правило, в два этапа. Налет самолетов в течение первого этапа не должен превышать 80—90% уточненного минимального тех­ нического ресурса планера самолета.

Большой объем работ в процессе испытаний выполняется по силовой установке. Программа летных испытаний должна быть составлена так, чтобы силовая установка работала в наиболее

120

тяжелых условиях при выполнении различных элементов поле­ та. При этом должна быть предусмотрена оценка устойчивости работы двигателей на различных режимах работы, а также на­ дежный запуск их в воздухе. В процессе летных испытаний не­ обходимо постоянно записывать режим работы двигателей, а также вести запись параметров, характеризующих нагрузки и условия работы агрегатов силовой установки, режимы их рабо­ ты. При наземных исследованиях измеряются геометрические размеры входного устройства двигателей, проверяется состояние обшивки каналов всасывания, техническое состояние и работо­ способность выдвижного конуса, противопомпажных створок и блокировки рычага управления двигателем по числу М, опреде­ ляется техническое состояние агрегатов силовых установок, кро­ ме того, они испытываются на стендах.

Большое значение в обеспечении безопасности полетов имеет надежность системы управления двигателем. Поэтому в процес­ се испытаний эксплуатационной надежности самолетов должны проводиться работы по определению надежности агрегатов уп­ равления, шарнирных и подвижных соединений, тяг управления, а также проверка жесткости системы. В процессе наземных ра­ бот должны проверяться жесткость управления, усилия на рыча­ гах, силы трения.

Надежность пусковой бензосистемы определяют при провер­ ке ее герметичности, измерениях поддавливания в бензобачке, давления бензина за электропневмоклапаном, а также при запу­ ске двигателей.

В процессе испытаний определяют надежность кислородной подпитки двигателей. Проверяется герметичность системы, а также надежность включения и работы. Кроме включений сис­ темы кислородной подпитки в воздухе, целесообразно предусмот­ реть многократное включение системы на земле.

При испытаниях эксплуатационной надежности оценивают надежность парашютно-тормозной системы и шасси. Для этого производится запись посадочной скорости, скорости в момент

пуска шасси, амплитуды колебаний передней стойки шасси, дав­ ления в амортизационных стойках, нагрузок на стойки шасси и элементы конструкции планера и другие параметры. При лет­ ных испытаниях должны производиться аварийный выпуск и аварийное торможение. В процессе наземных испытаний измеря­ ется величина схода колес, люфтов в подвижных соединениях шасси, диаметры и ширина покрышек, степень износа протек­ тора, исследуется техническое состояние агрегатов и деталей парашютно-тормозной системы и шасси. В гидросистемах опре- » деляются основные их характеристики, спектры частот колеба­ ния жидкости в трубопроводах и вибрации трубопроводов, изме­ ряются фактические величины напряжений в трубопроводах,

121

находящихся под высоким давлением. Агрегаты гидравлических систем периодически испытываются на стендах и специальных установках. От надежности системы жизнеобеспечения летного состава зависит безопасность полетов. Поэтому в процессе ис­ пытаний оценивают надежность герметической кабины, систе­ мы наддува и высотного оборудования. Для этого выполняются необходимые записи параметров (температур и давлений в ка­ бине, параметров работы турбохолодильников и т. д.), опреде­ ляющих условия работы летного состава и работоспособность системы наддува и высотного оборудования, оценивается их функционирование при различных элементах полета.

Современные самолеты оборудованы сложной электросисте­ мой и системой энергоснабжения. От их надежности зависит безотказность большого количества агрегатов систем планера самолета, силовой установки, агрегатов и систем оборудования.

В процессе испытаний определяется эксплуатационная на­ дежность электросистемы самолета, выявляются условия работы элементов электросистемы (давления, температура, вибрации, перегрузки), а также удобства эксплуатации. При наземных ис­ пытаниях периодически измеряются переходные сопротивления в местах крепления металлизации жгутов, давления и темпера­ тура воздуха на входе и в районе установки генераторов, прове­ ряется устойчивость регулирования напряжения при переходных процессах, ведется оценка стабильности работы регуляторов напряжения, изменения емкости аккумуляторных батарей.

При выполнении первого этапа летных испытаний при наи­ более тяжелых температурных условиях (полете на форсаже, полете на максимальной высоте) производится запись темпера­ туры корпусов и окружающей среды, наиболее ответственных агрегатов электросистем, а также их виброперегрузок.

При испытаниях производится также оценка надежности ра­ боты блоков радиооборудования, выявляются условия их работы с измерениями температур, вибраций и других параметров.

Большое место в процессе выполнения первого этапа летных испытаний эксплуатационной надежности занимает измерение температуры и давлений. Как правило, целесообразно измерять температуру конструкции в двигательных отсеках, местах распо­ ложения форсажных камер, корпусов гидроцилиндров управле­ ния соплом двигателя, гидросмеси в гидросистеме, топлива в в топливных баках. Давление измеряется для оценки обдува агрегатов и отдельных элементов конструкции. Измеряются дав­ ления в двигательном отсеке, в каналах всасывания.

Температура и давления измеряются как при наземных опро­ бованиях двигателей, так и в полете.

Для измерения температуры и давлений самолет оборудует­ ся соответствующими датчиками и термосвидетелями.

В процессе всех испытаний ведется учет и анализ всех отка­ зов и неисправностей, микрометрический обмер шарнирных сое­

122

динений, лабораторные исследования отказавших деталей и аг­ регатов. Кроме этого, производятся лабораторные исследования съемного оборудования, сбор статистических сведений по ис­ пользованию агрегатов, запасных частей и расходных материа­ лов, оценка ремонта. Определение степени и характера износа деталей и узлов подвижных сочленений в процессе испытаний позволяет правильно установить допуски на износ деталей и аг­ регатов, так как в процессе лабораторных исследований очень трудно создать условия, полностью соответствующие условиям работы деталей при эксплуатации. При микрометрическом об­ мере определяются величины деформаций деталей, размеры их повреждений, величины люфтов, отклонения регулировочных данных в результате повреждений и износов.

По окончании первого этапа испытаний исследуют техниче­ ское состояние самолетов. Программа исследований составляет­ ся на основании анализа результатов летных испытаний, лабо­ раторных исследований оборудования, опыта эксплуатации и ре­ монта всего парка самолетов.

При исследовании технического состояния самолетов опреде­ ляются величина и характер повреждений, износов, коррозии на деталях, узлах и агрегатах планера самолета, а также его обо­ рудования. При этом производится нивелировка планера само­ лета, проверка на стендах и специальных установках систем и их агрегатов, измерение износов трущихся поверхностей, про­ верка элементов конструкции планера деталей и агрегатов обо­ рудования для обнаружения трещин при помощи специальных методов дефектоскопии, выявляется влияние продолжительно­ сти и особенностей эксплуатации на техническое состояние са­ молетов. Для исследования технического состояния самолета после испытаний эксплуатационной надежности, как правило, производится их разборка. Перед разборкой необходимо при­ нять необходимые меры, исключающие поломку самолета или его отдельных агрегатов в процессе разборки. Места планера самолета, его детали и агрегаты, подлежащие дефектации, тща­ тельно промываются для удаления грязи, жира, следов корро­ зии.

С отдельных мест планера самолета или его агрегатов мо­ жет быть удалено лакокрасочное покрытие. При удалении с де­ талей и агрегатов самолета грязи, жира, следов коррозии, а также лакокрасочного покрытия запрещается применять веще­ ства, вызывающие коррозию.

При исследовании технического состояния самолета произ­ водится осмотр элементов конструкции планера, выявляются трещины на деталях при местном травлении, магнитной дефек­ тоскопии, а также люминесцентным способом, методом красок или другими методами дефектоскопии. Дефектация внешним ос­ мотром является первым этапом процесса определения техниче­ ского состояния деталей и агрегатов самолета. В процессе

123

внешнего осмотра определяется необходимость того или иного более точного и объективного метода исследования. При внеш­ нем осмотре на деталях и агрегатах самолета выявляются раз­ личного рода повреждения, деформации, коррозия, износы, тре­ щины, ослабления заклепочных соединений, разрушения лако­ красочного покрытия и другие дефекты, легко обнаруживаемые невооруженным глазом.

При исследовании технического состояния агрегаты систем, как правило, снимаются и проверяются на стендах и специаль­ ных установках.

На основании этих исследований уточняется продолжитель­ ность и программа летных испытаний второго этапа, составляет­ ся перечень работ при профилактическом ремонте самолета. Затем начинается второй этап испытаний. После второго этапа испытаний эксплуатационной надежности также производится разборка самолета и исследование его технического состояния. После этого самолеты, как правило, подвергаются испытаниям на повторные нагрузки. На основании анализа результатов ис­ пытаний эксплуатационной надежности, проведенных в процессе этих испытаний, исследований технического состояния самолета определяется эксплуатационная надежность авиационной тех­ ники, разрабатываются мероприятия по ее повышению, уточ­ няется технический ресурс планера самолета, агрегатов его оборудования и систем, уточняется техническая документация по эксплуатации.

3.6. Работы по определению технического ресурса агрегатов и систем самолета

Одним из основных вопросов обеспечения безопасности поле­ тов самолетов является правильное назначение ресурсов для планера самолета, двигателя, их систем и агрегатов. Ресурс мо­ жет быть установлен в зависимости от экономической рентабель­ ности самолета, необходимости замены устаревшей авиационной техники из-за ее морального износа, а также из условий обеспе­ чения безопасности полетов. Для летательных аппаратов ре­ сурс, как правило, устанавливается, в первую очередь, с целью обеспечения безопасности полетов.

Для самолетов устанавливается технический, межремонтный и гарантийный ресурсы. В течение этих сроков должен обеспе­ чиваться необходимый уровень надежности. В связи с этим в некоторых официальных документах технический ресурс отожде­ ствляется с ресурсом, назначенным соответствующими распоря­ жениями. В них под техническим (назначенным) ресурсом пони­ мается допустимая наработка (срок службы) авиационной техники, в течение которой обеспечивается необходимый уровень ее надежности.

Под межремонтным ресурсом понимается установленная на­ работка авиационной техники до капитального ремонта. В рас­

124

ход ресурса самолета, как правило, включается только его рабо­

сурса авиационных двигателей и воздушных винтов включается вся работа в воздухе и одна пятая часть их работы на земле.

Для аппаратуры и агрегатов, у которых ресурс установлен в летных часах, наработка учитывается по налету самолета или фактической работе в воздухе при наличии на самолете уст­ ройств, обеспечивающих учет их наработки.

Гарантийный ресурс для самолета, двигателя и их агрегатов определяется техническими условиями, а для отремонтирован­ ной авиационной техники -— соответствующими распоряжения­ ми. Гарантийный ресурс определяется периодом юридической ответственности завода-изготовителя за надежность выпущенной продукции в течение определенного времени эксплуатации или хранения.

Технический ресурс самолета, двигателя и их агрегатов зави­ сит от их надежности, условий эксплуатации, своевременности и качества выполняемых в процессе эксплуатации профилактиче­ ских работ. Технический ресурс зависит от многих факторов, поэтому он может быть определен на основании анализа резуль­ татов научно-исследовательских работ и испытаний, а также обобщения опыта эксплуатации.

К числу работ, необходимых для определения технического ресурса, следует отнести:

—комплекс лабораторных испытаний, проводимых в процес­ се проектирования и создания опытного образца самолета;

—летные испытания и исследования;

—комплекс лабораторных испытаний на серийных заводах и заводах-поставщиках;

—обобщение опыта эксплуатации аналогичных или сходных изделий;

—анализ материалов ремонтных предприятий;

—испытания эксплуатационной надежности;

—летные эксплуатационные испытания;

—лидерные испытания.

В связи с тем, что надежная работа двигателей является обязательным условием обеспечения безопасности полетов, для них гарантийный срок службы, как правило, равен наработке до первого ремонта.

Критерием выбора гарантийного срока службы является за­ данная техническими условиями вероятность безотказной рабо­ ты. В процессе эксплуатации происходят изменения техническо­ го состояния самолета, двигателя, агрегатов оборудования и систем, приводящие в ряде случаев к отказам. Характер этих отказов и их последствия по-разному влияют на работоспособ­ ность изделия и возможность последующего восстановления ра­ ботоспособности. В отдельных случаях восстановление работо­

125

способности практически невозможно или нецелесообразно из-за больших экономических затрат. В связи с этим все отказы мож­ но подразделить на две группы. К первой группе относятся отка­ зы, для устранения которых изделие необходимо снять с эксплу­ атации и направить в ремонт, а также отказы, в результате которых изделие становится непригодным ж дальнейшей эксплу­ атации и ремонту. Ко второй группе относятся отказы, которые можно устранить силами и средствами эксплуатирующих орга­ низаций. Технический ресурс связан только с появлением отка­ зов первой группы. Величина технического ресурса, как прави­ ло, определяется наработкой (налетом) агрегата в процессе эксплуатации. В отдельных случаях ресурс может определяться временем хранения. В некоторых случаях, кроме наработки (на­ лета), в качестве параметра технического ресурса указывается календарный срок эксплуатации или количество взлето-посадок. Величина технического ресурса определяется рабочим временем, в течение которого вероятность безотказной работы находится в пределах допустимой величины. Поэтому технический ресурс выбирается таким, чтобы он находился в пределах наработки, соответствующих второму периоду классической характеристики распределения отказов (см. рис. 30). Следовательно, для уста­ новления ресурса самолета 1 используются количественные ха­ рактеристики надежности: интенсивность отказов, среднее вре­ мя безотказной работы, средняя частота отказов, вероятность безотказной работы. Для построения этих характеристик необхо­ димо иметь достоверные данные эксплуатирующих организаций по отказам изделий авиационной техники, выявленным как в процессе эксплуатации, так и при ремонте. Задавшись опреде­ ленной допустимой вероятностью безотказной работы Ртза по­ лет в процессе выработки гарантийного ресурса и зная среднее

Далее, на основании анализа данных о неисправностях, вы­ явленных в процессе эксплуатации самолетов, исследования тех­

пытаний гарантийные (начальные) сроки службы самолетов, аг­ регатов оборудования и систем постепенно продлеваются. К мо­ менту установления технического ресурса, как правило, уже

1 Рассмотрим в основном вопросы установления ресурса для агрегатов и систем самолета. Методы установления ресурса для планера самолета изло­ жены отдельно в гл. V.

126

Глава IV

ОБЕСПЕЧЕНИЕ НАДЕЖНОСТИ И ТЕХНИЧЕСКОГО РЕСУРСА САМОЛЕТА В ПРОЦЕССЕ ЭКСПЛУАТАЦИИ

4.1. Работы, проводимые в процессе эксплуатации для обеспечения надежности самолета

Высокая надежность самолета является важным условием, определяющим эффективность его применения и безаварийность полетов. Основным критерием надежности самолета является его безотказная работа в пределах необходимой продолжитель­ ности наработки, которая определяется количественными харак­ теристиками надежности.

Работы состоят из специальных испытаний и исследова­ ний, а также работ, проводимых инженерно-техническим соста­ вом в процессе обычной эксплуатации. К специальным испыта­ ниям и исследованиям относятся эксплуатационные и лидерные испытания, а также периодические исследования технического состояния самолетов с различным налетом и эксплуатирующих­ ся в различных климатических условиях.

Целью эксплуатационных испытаний является определение наиболее эффективного применения авиационной техники, оцен­ ка эксплуатационной надежности в пределах гарантийного сро­ ка службы, разработка мероприятий по обеспечению заданного

дению.

Кроме этого, в процессе испытаний производится исследова­ ние и оценка изменения технических параметров в зависимости от условий эксплуатации и их влияния на надежность, оценка эффективности средств обслуживания, оценка эксплуатационной технологичности, разработка одиночных и групповых комплек­ тов и расходных материалов для обеспечения заданного уровня надежности и т. д.

После окончания эксплуатационных испытаний, как правило, выделяется группа самолетов для лидерных испытаний. Эти самолеты часто выделяются из состава группы самолетов, про­ ходивших эксплуатационные испытания, так как они имеют больший налет, чем остальные самолеты, поступившие в эксплу­

128

атацию. Если при эксплуатационных испытаниях налет самоле­ тов близок к гарантийному сроку службы, то при лидерных ис­ пытаниях он должен достигать его технического ресурса. Коли­ чество самолетов, выделенных в группу, зависит от назначения самолета, его конструктивных особенностей. Лидерные испыта­ ния проводятся в эксплуатирующих организациях.

При лидерных испытаниях проводится дальнейшая оценка эксплуатационной надежности и технического ресурса авиаци­ онной техники, оценивается изменение технического состояния самолетов в зависимости от налета, количества взлето-посадок, календарного срока эксплуатации; уточняется периодичность и объем профилактических работ, единого;регламента; разрабаты­ вается технология выполнения профилактических работ, а так­ же проводятся дополнительные исследования нагрузок и усло­ вий работы элементов конструкции планера, силовых установок, агрегатов и деталей оборудования и систем самолета. Один-два самолета, выделенных для лидерных испытаний, оборудуются необходимой измерительной аппаратурой. В процессе этих испы­

измерения нужны для получения данных о повторяемости пере­ грузок в центре тяжести самолетов в процессе длительной эксп­ луатации, что необходимо для уточнения технического ресурса планера самолета. Кроме того, в процессе этих испытаний дол­ жны измеряться параметры, которые изменяются в процессе эксплуатации (налета) и влияют на эксплуатационную надеж­ ность. Объем и глубина исследований в процессе лидерных испытаний зависят от типа и назначения самолета, от объема и результатов'работ, проведенных в процессе опытного и серийно­ го строительства, а также испытаний эксплуатационной надеж­ ности самолетов.

На пассажирских самолетах, выделенных для лидерных ис­ пытаний, целесообразно перевозить грузы. В отдельных случаях лидерные испытания и испытания эксплуатационной надежности могут быть совмещены и проводиться в эксплуатирующих орга­ низациях. При этом самолет, выделенный для испытаний экс­ плуатационной надежности, входит в состав группы самолетов, выделенных для лидерных испытаний. Этот самолет оборудуется необходимой измерительной аппаратурой.

Большое значение для обеспечения эксплуатационной надеж­ ности авиационной техники и определения ее технического ресурса имеют периодические исследования технического состоя­

и в различных климатических условиях. Программы исследова­ ния технического состояния составляются на основании сущест­ вующих методик, анализа результатов летных испытаний, лабо­