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

раторных исследований оборудования и систем, а также опыта эксплуатации всего парка самолетов, особенностей климатиче­ ских условий, в которых эксплуатируются самолеты исследуемо­ го типа.

Исключительно большое значение для обеспечения надежной работы авиационной техники, а следовательно, и безопасности полетов имеют работы, проводимые инженерно-техническим сос­ тавом в процессе обычной эксплуатации.

Для обеспечения высокой надежности авиационной техники в полете, предотвращения выпуска в полет не исправных и не под­ готовленных согласно заданию на полет самолетов проводятся следующие виды подготовок авиационной техники к полетам

иконтроля ее технического состояния:

—предварительная подготовка;

—предполетная подготовка;

—подготовка к повторному вылету;

—послеполетная подготовка;

—регламентные работы;

—парковый день;

—целевой осмотр;

—периодические работы при хранении.

Для выполнения этих работ применяются все современные средства контроля и специальная аппаратура:

— для определения начальной стадии развития трещин, по­ ражения деталей коррозией, внутренних (скрытых) пороков ма­ териала деталей и неисправностей агрегатов используются фи­ зические методы дефектоскопии (магнитный, электроиндукцион-

питания кабины и других систем используется инструментальная проверка с помощью автоматических устройств, стендов, пуль­ тов, а также различных приспособлений и инструментов;

— для оценки технического состояния радио- и авиационного оборудования проводятся инструментальные проверки с помощью встроенных и невстроенных систем автоматизированного и неавтоматизированного контроля, контрольно-измерительной ап­ паратуры общего и специального назначения, эксплуатационно­ ремонтных пультов, а также различных приспособлений и инст­ рументов.

Контроль и исследование технического состояния авиацион­ ной техники непосредственно на местах ее базирования следует проводить, используя, в основном, табельные средства контроль­ ной и специальной аппаратуры, имеющейся в эксплуатирующих организациях.

130

Особенно важную роль в обеспечении надежности авиацион­ ной техники, предупреждении отказов и летных происшествий имеют регламентные и профилактические работы, выполняемые инженерно-техническим составом в процессе эксплуатации. Все виды работ (регламентные и профилактические) по обслужива­ нию авиационной техники можно разделить на две группы пе­ риодических работ.

К первой группе относятся те периодические работы, которые вводятся для поддержания расчетных условий работы деталей и узлов устройства данного типа. Известно, что в некоторых слу­ чаях оказывается невозможным обеспечить охлаждение, смазку, кондиционирование воздуха и другие условия работы на весь срок эксплуатации устройства. Тогда вынужденно вводятся пе­ риодические работы по выполнению смазки подшипников, про­ сушке изоляции, замене щеток и т. п. Такие периодические ра­ боты, обеспечивая сохранение расчетных условий эксплуатации узлов и деталей устройства, позволяют добиться расчетного из­ менения надежности. Эти периодические работы являются как бы условием обеспечения предусмотренной для данного устрой­ ства технической надежности. Невыполнение таких работ, так же как их «перевыполнение», снижает надежность. Так, частая смена смазки не создает условия для работы подшипника, от­ личные от расчетных, а разборка агрегата для пополнения смаз­ ки, расстыковка его электрических и кинетических цепей может привести к увеличению вероятности появления неисправности.

Неправильно назначенные работы по обслуживанию могут привести не к улучшению технического состояния и прогнозиро­ ванию неисправностей, а к искусственному введению поврежде­ ний и, в конечном счете, к появлению неисправностей всего уст­ ройства. Ко второй группе относятся периодические работы, цель которых — предотвратить возможность появления неисправно­ стей, произвести подстройку или подрегулировку, отбраковать устройство для последующего ремонта или замены. Перечислен­ ные работы могут увеличить эксплуатационную надежность аг­ регатов и систем, не изменив их технической надежности. Таким образом, проводимые периодические работы могут повысить эксплуатационную надежность авиационной техники. Однако та­ кие работы должны быть основаны на лабораторных исследова­ ниях и испытаниях, анализе опыта эксплуатации аналогичных технических устройств.

При проведении регламентных и профилактических работ, кроме осмотра узлов и сочленений, проверки их с целью своевре­ менного выявления и предупреждения трещин и повреждений, основное внимание отводится проверке тех или иных парамет­ ров деталей, узлов, агрегатов и целых систем. При этом прове­ ряется, укладывается ли тот или иной параметр в допустимые величины, т. е. находится ли он в поле допуска (см. рис. 28). В технике под словом «допуск» понимается допустимое (разре­

шаемое) отклонение значения какого-либо параметра. В частно­ сти, по отношению к какому-нибудь геометрическому размеру детали допуском называется разность между наибольшим и наи­ меньшим предельными размерами, заданными чертежом или техническими условиями. Допуски определяют не только точ­ ность изготовления деталей, но и характер их взаимного сопря­ жения (посадки), т. е. величину зазора или натяга. В авиаци­ онной технике большую роль играют допуски на геометрические размеры не только отдельных деталей и их сочленений, но и уз­ лов, элементов и систем конструкции, а также самолета в це­ лом..

Примерами могут служить допуски на геометрические разме­ ры профилей и обводов крыла, фюзеляжа, оперения, на предель­ ные отклонения рулей, органов управления, органов механиза­ ции крыла и взлетно-посадочных устройств, на нивелировочные и регулировочные размеры. Все эти допуски имеют существен­ ное значение для сохранения заданных аэродинамических ха­ рактеристик, характеристик устойчивости, управляемости и дру­ гих свойств самолетов. Для сверхзвуковых скоростей полета по­ мимо увеличения лобового сопротивления, которое может быть не очень существенным, повреждения поверхности могут вызвать турбулизацию пограничного слоя и привести к недопустимому местному повышению температуры кинетического нагрева. По­ этому при эксплуатации сверхзвуковых самолетов необходимо тщательно сохранять их внешние формы и обводы, чистоту и гладкую поверхность обшивки и стенок каналов, плотную под­ гонку и герметичность отдельных элементов и отсеков самолета, а также полную неизменность геометрии и кинематики управля­ емого конуса, сечений воздушных каналов и положений створок реактивного сопла.

Кроме допусков на геометрические размеры, существенное значение имеют допуски на параметры, характеризующие рабо­ тоспособность агрегатов, устройств и систем двигателей, самоле­ тов и их оборудования. Так, например, допуски, заданные на ве­ личину производительности насосов, должны обеспечивать работоспособность гидравлической, топливной и других жизнен­ но важных систем. Допуски на основные параметры гидроуси­ лителей обеспечивают получение необходимых характеристик для органов управления самолетов (величина усилий, скорость хода исполнительных штоков и т. п.). Допуски на параметры приборов и устройств радиоэлектронного и авиационного обору­ дования имеют решающее значение для сохранения их задан­ ных технических характеристик и выполнения заданных рабо­ чих функций. Допуски на тягу авиадвигателя, расход топлива и другие характеристики двигателя в значительной мере опреде­ ляют летно-технические данные самолета.

Сохранение параметров в пределах заданных допусков с увеличением наработки непосредственно связано с обеспечением

132

надежности работы авиационной техники. Естественно, что отк­ лонения геометрических размеров деталей и узлов авиационных конструкций за пределы допусков, указанных в чертеже, могут привести к снижению их прочности, нарушению кинематиче­ ских связей, потере герметичности и другим последствиям, сни­ жающим надежность самолета в целом.

Весьма велика также зависимость надежности устройств ра­ диоэлектронной аппаратуры и авиационного оборудования от сохранения допусков на параметры и характеристики всех эле­ ментов, входящих в эти устройства и приборы. Опыт эксплуата­ ции авиационной техники показывает, что в процессе работы де­ тали, агрегаты, приборы и системы, а также двигатели самоле­ тов подвергаются изменениям, приводящим к отклонениям от допусков, установленных чертежом или техническими условиями на их изготовление. Для большого числа деталей, элементов кон­ струкции, агрегатов и приборов такие отклонения недопустимы: требуется проведение регламентных работ, регулировок или ре­ монта.

Внекоторых случаях технический ресурс деталей, агрегатов

иприборов определяется сроком работы до момента сохранения параметров в пределах заданных допусков.

Однако для многих деталей, агрегатов, приборов и устройств определенные отклонения от допусков, заданных чертежом и техническими условиями на изготовление, возникающие в про­ цессе эксплуатации, не означают еще потерю работоспособности. Эти отклонения от допусков могут в пределах определенной на­ работки не приводить к существенному снижению эксплуатаци­

онной надежности и к изменению летно-технических характери­ стик самолета. Такие разрешаемые отклонения значений какихлибо величин от требований чертежа и технических условий обычно называют эксплуатационными допусками.

Следует отметить, что эксплуатационные допуски должны устанавливаться на те размеры и параметры, которые подвер­ гаются контролю в процессе эксплуатации. На все остальные величины эксплуатационные допуски не должны задаваться вви­ ду того, что в процессе выработки технического ресурса их зна­ чения *не контролируются. Если в период работы авиационной техники размеры, характеристики или параметры деталей, при­ боров, агрегатов или устройств вышли за пределы установлен­ ного эксплуатационного допуска, то последние должны снимать­ ся с эксплуатации для ремонта или замены.

При ремонте авиационной техники допуски на детали, узлы и агрегаты должны соответствовать чертежам и техническим усло­ виям на их изготовление, однако в некоторых случаях разреша­ ется отступление от этого правила. Так, например, при ремонте шарнирно-болтовых соединений размеры деталей по местам соп­ ряжений могут изменяться. В этом случае производится раз­ вертка отверстия и устанавливается болт или втулка большего

133

диаметра. Однако посадка и класс точности, указанные для но­ минальных размеров деталей, не должны изменяться, т. е. до­ пуск на зазор или натяг должен сохраняться. Поэтому при ре­ монте могут быть использованы специально устанавливаемые ремонтные допуски, которые должны обеспечивать заданную надежность и работоспособность техники в пределах межремон­ тного технического ресурса. Это позволяет сохранить надежность и высокий межремонтный технический ресурс.

Эксплуатационные допуски в отличие от ремонтных являют­ ся предельными значениями параметров, при которых разреша­

ных аппаратов и проведении регламентных работ в шарнирно­ болтовых соединениях проверяются люфты. Повышенные (про­ тив нормы) люфты не допускаются. Обычно для контроля люф­ тов в системе управления и шасси задаются допуски на суммар­ ные люфты. Кроме допусков на суммарные люфты, могут уста­ навливаться эксплуатационные допуски на люфты в отдельных шарнирных соединениях. Однако в этом случае для более точ­ ного контроля пользуются приспособлением с индикатором или производят микрометрические измерения болтов и отверстий вильчатых болтов с разборкой наиболее изношенных сочленений.

Необходимо отметить, что минимальная величина люфта в шарнирных соединениях также имеет существенное значение, так как отсутствие люфта (зазора) может привести к увеличе­ нию усилий трения в сочленениях. В шарнирных соединениях, о величине эксплуатационного допуска которых нет специальных

сти и той же, что для номинального размера, посадки. Следова­ тельно, зная номинальный размер болта (отверстия), можно лег­

134

ко определить величину эксплуатационного зазора, пользуясь таблицей допусков и посадок, приведенной в ГОСТе, альбомах основных сочленений и ремонтных допусков. Как правило, все основные шарнирно-болтовые сочленения летательных аппара­ тов изготовляются по 2 классу точности. В альбомах основных сочленений и ремонтных допусков устанавливаются величины предельных значений диаметров болтов и отверстий dmах, а так­ же минимальные размеры перемычки детали сочленения ат ш и ftmin от края отверстия до кромки детали. Эти величины являют­ ся предельными, и никакие отклонения от них в процессе экс­ плуатации, а также при ремонте не допускаются — они ограни­ чены условиями прочности конструкции. Для обеспечения надежной эксплуатации летательных аппаратов необходимо в процессе обслуживания, и особенно при .выполнении регламент­ ных работ, строго соблюдать требования сохранения установлен­ ных эксплуатационных допусков. С этой целью следует прежде всего пользоваться инструментальными методами контроля (из­ мерением деталей с помощью микрометров, индикаторов и дру­ гого измерительного инструмента).

Помимо допусков <на шарнирно-болтовые соединения очень часто приходится иметь дело с эксплуатационными допусками на различные параметры агрегатов летательных аппаратов. Эти параметры проверяются обычно на стендах или непосредствен­ но на самолете с помощью контрольно-поверочной аппаратуры в случаях, предусмотренных регламентами, а также при выявле­ нии неисправностей систем и агрегатов.

Большое значение для обеспечения работоспособности гид­ равлической и топливной систем в процессе эксплуатации имеет сохранение допусков на производительность насосов, пульсаций давлений в системах, а также допусков на внутренние утечки в агрегатах гидросистем, так как они обеспечивают получение не­ обходимых характеристик систем, а следовательно, эксплуата­ ционную надежность авиационной техники. Важным парамет­ ром, характеризующим работоспособность агрегатов гидравли­ ческих систем, является также величина утечек жидкости через зазоры золотниковых пар.

В связи с большими нагрузками для отклонения органов уп­ равления современных самолетов, как правило, применяются гидроусилители. Поэтому от надежной работы гидроусилителей и автоматов изменения усилий в зависимости от режима полета зависит безопасность полета. При проверке гидроусилителей на стендах проверяются внутренние утечки при нейтральном поло­ жении распределительного золотника. В системе управления ста­ билизатора самолета устанавливаются эксплуатационные допус­ ки на точность срабатывания коррекции автоматов регулировки усилий при изменении высоты полета. Эксплуатационные допус­ ки устанавливаются также на ряд параметров агрегатов авиа­ ционных двигателей и на отдельные выходные параметры в це­

135

лом. Для двигателей эксплуатационными допусками могут быть пределы регулировки характеристик двигателя в эксплуатации

долговечность конструкции имеют эксплуатационные допуски на различные отклонения и повреждения, забоины, царапины и т. д., которые часто возникают в процессе эксплуатации. Как по­ казывают лабораторные исследования, такие повреждения мо­ гут оказывать существенное влияние на прочность деталей, осо­ бенно, если на них действуют переменные нагрузки. Наибольшее влияние оказывают эти повреждения на выносливость высоко­ прочных современных авиационных материалов. Для обеспече­ ния надежной работы авиационной техники инженерно-техниче­ скому составу необходимо четко знать и своевременно контролировать в процессе технической эксплуатации величины допусков, особенно эксплуатационных.

Ко второй группе работ, выполняемых в процессе обычной эксплуатации, относятся работы, предназначенные для обеспе­ чения расчетных условий работы деталей и узлов изделий. Свое: временное и качественное выполнение второй группы работ, направленных на обеспечение расчетных условий работы авиа­ ционной техники, имеет также важное значение для обеспечения ее высокой эксплуатационной надежности. Таких работ, выпол­ няемых в процессе эксплуатации, очень много. Остановимся лишь на одной из этих работ — уходе за элементами конструк­ ции планера, шасси и их агрегатами для предотвращения пора­ жения их коррозией. Эти работы приобретают особенно важное значение в настоящее время в связи с тем, что современная ави­ ационная техника эксплуатируется в течение 10, 20 и более лет и имеются тенденции к увеличению этого срока.

За эксплуатацией авиационной техники на начальном этапе, а также за эксплуатацией самолетов первых серий необходимо установить более строгий контроль, обеспечивающий безаварий­

зами в зависимости от продолжительности серийного производ­ ства изделий. На рис. 34 представлен график изменения интен­ сивности отказов в зависимости от года выпуска одного из ти­ пов маневренных самолетов. Кроме того, как уже указывалось, на начальном этапе эксплуатации в период приработки интен­ сивность и частота отказов выше, чем в последующий период эксплуатации.

Работы, выполняемые в процессе эксплуатации инженернотехническим составом эксплуатирующих организаций, обеспечи­

136

вают необходимый уровень эксплуатационной надежности авиа­ ционной техники. Это обеспечивает высокую эффективность ис­ пользования авиационной техники, безаварийность полетов, а также постоянную ее готовность к применению.

За последние десятилетия в системе технического обслужи­ вания произошли коренные изменения. Причиной этого явилось введение в эксплуатацию реактивных самолетов с более высо­ кой степенью технической надежности, а также научная разра­ ботка проблем технического обслуживания на основе обобщения

тий обеспечить постоянную летную готовность самолетного пар­

ским контролем, выход которых из строя не может иметь отри­ цательных последствий для безопасности полета. Следует отме­ тить, что у значительного числа агрегатов самолета и его обору­ дования надежность невозможно обеспечить, установив для них определенный срок службы; их техническое состояние часто не поддается проверке путем измерения параметров, а отказ этих агрегатов и деталей может надолго вывести самолет из строя.

В связи с этим в настоящее время применяются профилакти­ ческие предупредительные меры по предотвращению возникно­

137

вения дефектов, распознаванию их на ранней стадии возникно­ вения и предотвращению опасных последствий отказа. Однако, как уже указывалось, в ряде случаев большой объем выполня­ емых на самолетах работ при профилактических осмотрах при­ водит к увеличению затрат на обслуживание, но не всегда обес­ печивает необходимую надежность отдельных агрегатов и систем.

Так, в гидравлических системах современных самолетов, ра­ ботающих под большим давлением, большая часть неисправно­ стей, за исключением отказа гидронасосов, возникает из-за об­ разования негерметичностей.

Следовательно, периодическую замену многих агрегатов и деталей этих систем не всегда целесообразно производить, так как при их демонтаже и монтаже могут быть внесены дополни­ тельные дефекты.

Поэтому в гидравлических системах целесообразно проводить при помощи соответствующей аппаратуры измерения давле­ ний, их перепадов, внутренних негерметичностей важнейших уз­ лов и только в случае превышения определенных предельных параметров — последующую замену тех или иных агрегатов и деталей. Опыт эксплуатации, исследования привели к необходи­ мости усовершенствования некоторых вопросов технического обслуживания. Целесообразно проводить профилактические ра­ боты тех узлов, агрегатов и деталей, в ходе эксплуатации кото­ рых можно обоснованно ожидать возникновения неполадок и у которых профилактика дает возможность своевременно распоз­ нать дефекты.

Следует сокращать профилактические работы в тех случаях, когда рабочее состояние и функции определенной системы и без этого постоянно контролируются в полете, определение момента выхода ее из строя не вызывает трудностей, а возникающие не­ исправности возможно предупредить. Для этого требуется про­ ведение специальных исследований по вопросам надежности и определение работоспособности агрегатов и деталей, выходя­ щих из строя. Следует проводить анализ причин неисправностей, выявленных в процессе эксплуатации и ремонта самолетов. Ста­ тистика неисправностей указывает на необходимость либо улуч­ шения контроля в процессе эксплуатации, либо на проведение доработок, направленных на повышение надежности. Анализ неисправностей, обнаруженных при проведении предполетного, послеполетного осмотров, при выполнении регламентных работ показывает эффективность проверок. Из этого можно сделать выводы, какие части осмотров, несмотря на довольно высокую частоту их выполнения, оказываются безрезультатными и поэто­ му могут быть отменены. Точно так же можно определить, где, по каким узлам или агрегатам предупредительные мероприятия следует усилить и тем самым постепенно перейти к целенаправ­ ленной системе обслуживания. Ограничить сроки эксплуатации

138

агрегатов и деталей можно только в том случае, когда выведены характеристики износа, находящиеся в прямой и однозначной зависимости от продолжительности эксплуатации. При помощи современных методов контроля для таких агрегатов могут быть установлены наиболее оптимальные ресурсы. В том случае, ког­ да используемые в настоящее время средства и методы контро­ ля не позволяют определить наработку (налет), при которой мо­ жет произойти отказ, установление сроков замены агрегатов нецелесообразно. Для предотвращения отказов этих агрегатов необходимо использовать имеющиеся средства и методы целе­ направленного контроля. Как показывает опыт, отказ от перио­ дических испытаний ряда агрегатов электро- и радиооборудова­ ния, часто проводимых ранее, в некоторых случаях привел к повышению их эксплуатационной надежности.

4.2. Методы установления причин отказов авиационной техники

Для повышения эффективности использования самолета, а также его эксплуатационной надежности очень важно быстро и правильно определять причины отказов авиационной техники, быстро и качественно устранять неисправности и предупреж­ дать их появление в процессе эксплуатации [9, 16, 19, 29, 30]. Обнаружение отказавшего агрегата или элемента системы сов­ ременного самолета является трудоемкой задачей, а успешное ее решение под силу только опытному инженерно-техническому составу, хорошо знающему особенности функционирования объ­ екта контроля и применяемой контрольно-поверочной аппарату­ ры. Кроме того, отказы элементов в сложной системе могут вызвать такие трудно объяснимые признаки нарушения работо­ способности системы, которые совершенно не поддаются интуи­ тивному пониманию специалиста. Из опыта известно, что даже квалифицированные инженеры и техники из полного времени восстановления работоспособности отказавшей системы 70—90%

но-технический состав знал сложные взаимосвязи между эле­ ментами конструкции планера, силовых установок, агрегатами и деталями оборудования и систем авиационной техники, а так­ же их взаимодействие. Для понимания этих взаимосвязей преж­ де всего следует хорошо знать конструкцию авиационной техни­ ки. Кроме того, часто требуется высокий уровень общей техни­ ческой подготовки, знание законов физики и механики. В ряде случаев следует также знать действующие нагрузки (перегруз­ ки, усилия, напряжения, вибрации, токи и т. д.) и условия ра­ боты (температуру, давление, обороты и др.) элементов конст­ рукции планера, силовых установок, а также агрегатов и дета­ лей оборудования и систем самолета.

139