Технологические процессы технического обслуживания функциональных групп летательных аппаратов



страница1/6
Дата13.05.2018
Размер1.12 Mb.
#17527
  1   2   3   4   5   6

РАЗДЕЛ 5

ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ ПРОЦЕССЫ ТЕХНИЧЕСКОГО ОБСЛУЖИВАНИЯ ФУНКЦИОНАЛЬНЫХ ГРУПП ЛЕТАТЕЛЬНЫХ АППАРАТОВ

Глава25

ТЕХНИЧЕСКОЕ ОБСЛУЖИВАНИЕ ПЛАНЕРА ЛА

25.1. ИЗМЕНЕНИЕ ТЕХНИЧЕСКОГО СОСТОЯНИЯ ПЛАНЕРА

В условиях эксплуатации на элементы конструкции планера дей­ствует комплекс факторов, связанных с условиями летной и техничес­кой эксплуатации. В полете на техническое состояние конструкции влияют как уровень, так и частота повторяемости действующих на­грузок и перегрузок, а также характер вибраций.

На земле конструкция планера подвергается воздействию внешней среды, в частности влажности и запыленности атмосферного воздуха, осадков, солнечной радиации, агрессивных аэрозолей и других фак­торов.

Значения и повторяемость нагрузок носят случайный характер и зависят от режима полета, особенностей пилотирования ЛА экипажа­ми, протяженности воздушных трасс, метеорологических явлений, состояния аэродромов и др. На прочность, жесткость и долговечность конструкции планера существенное влияние оказывают факторы, зависящие от технического обслуживания, его полноты и качества. Анализ повреждений, возникающих в элементах конструкции планера в процессе эксплуатации, показывает, что существует четыре основ­ных физических причины их возникновения (табл. 25.1). К ним отно­сятся усталостные напряжения от перегрузок в полете и при посадке, износ в результате трения или фреггинг-коррозии, воздействие окру­жающей среды (в том числе старение органических материалов) и слу­чайные повреждения посторонними предметами.

Единичные случаи повреждения конструкции от чрезмерных перегрузок за счет грубых посадок, полета в турбулентной атмосфе­ре, непредусмотренного маневрирования, как правило, приводят к общему повреждению планера, потере устойчивости элементов конструкции, большим остаточным деформациям. В этом случае пос­ле тщательного инструментального контроля зачастую приходится решать вопрос о возможности дальнейшей эксплуатации ЛА. Такие повреждения не могут быть отнесены к нормальной эксплуатации и рассматриваются как особые случаи.

Усталостные повреждения конструкций, приводящие к опасным ситуациям в полете до появления ЛА с ГТД, были чрезвычайно редки.

274


\

He без основания предполагалось, что расчет на прочность и соответ­ствующие ему статические испытания являлись достаточной гаран­тией прочности и безопасности полетов в течение всего периода экс­плуатации. Появление самолетов с ГТД сопровождалось совершенст­вованием методов расчета, направленных на уменьшение избытка прочности и, следовательно, массы конструкции. Одновременно поя­вились новые алюминиевые сплавы, обладающие высокой статичес­кой прочностью. Все это привело к росту напряженности конструк­ции, которая не сопровождалась столь же резким улучшением харак­теристик .выносливости материалов.

Увеличение пассажировместимости и стоимости самолетов привело в последние годы к ужесточению требований по обеспечению безопас­ности конструкции по условиям сопротивления усталости. По нормам FAA (Federal Aviation Administration) в настоящее время не допуска­ется появление в полете ситуации опаснее, чем сложная, за весь цикл жизни самолета. Применительно к силовой конструкции планера это требование может быть обеспечено только резким увеличением ресурса (60...80 тыс. ч) и использованием повышенной ее живучести. Прием­лемым уровнем живучести считается появление первых усталостных повреждений не ранее половины отработки ресурса и их медленное развитие со скоростью, обеспечивающей обнаружение их при выбороч­ном контроле и контроле опасных зон.

Требования по эксплуатационной живучести (безопасности по­вреждения) включены в технические требования к новому поколению пассажирских самолетов.

Для обеспечения эксплуатационной живучести необходимо, чтобы конструкция удовлетворяла следующим основным требованиям: зоны силовых элементов, в которых могут образовываться усталостные по­вреждения («опасные зоны»), должны быть известны; все «опасные зо­ны» должны быть доступны для контроля их технического состояния в соответствии с программой ТОиР; остаточная прочность конструк­ции с трещинами должна обеспечивать целостность конструкции до момента их обнаружения; скорость развития усталостных трещин не


Таблица 25.1. Виды повреждений элементов планера, частота повторяемости и причины




Повреждения

Причина

Распределение

мости ря %

Трещины

Вмятины, забоины Коррозия Люфты, зазоры



Усталостные напряжения

Удары посторонними

предметами

Воздействие окружаю-,

щей среды

Износ


Логарифмически нор­мальное Экспоненциальное

Вейбулла


Нормальное

40 20 10 30

275

должна превышать заданных ограничений, которые обеспечивают надежное их обнаружение при неразрушающих методах контроля; периодичность контроля и разрешающая способность средств конт­роля должны обеспечивать заданную вероятность обнаружения до­пустимых повреждений.

Современные тонкостенные конструкции с подкреплением, кото­рыми являются крыло, фюзеляж и оперение, создаются, как правило, '

по соображениям равнопрочности (равнонапряженности), обеспечи- i

вающей наиболее рациональное использование материала (регуляр- 1

ные зоны). Однако в конструкции планера существуют зоны резко 1

неоднородных упругих полей (нерегулярные зоны). По данным экс- f:

плуатации и ремонта в силовой конструкции самолетов до выработ- .

ки назначенного ресурса усталостные трещины образуются в 20...30 )

зонах силовой конструкции. \

Современные методы расчета напряженного состояния конструк- \
ции планера позволяют с достаточной точностью прогнозировать тех- i
ническое состояние регулярных зон конструкции вплоть до достиже­
ния больших наработок (3...4 • 104 полетов) и сводить число зон ',
силовой нерегулярности до 10... 15, а конструктивной нерегулярнос­
ти (концентраторы напряжений - отверстия) до 100... 150. Это поз­
воляет сокращать объем работ ТОиР в регулярных зонах, выделяя !
на зоны с нерегулярностями до 60 % общего объема работ по ТОиР :
планера. {

Отказы из-за износа проявляются главным образом в подвижных 1
элементах планера (валы и каретки закрылков и предкрылков, ме- ;
ханизмы дверей и люков). Влияние таких отказов на безопасность j
полетов очевидно. Несимметричный выпуск закрылков или предкрыл­
ков, самопроизвольное открытие дверей или люков в полете представ­
ляют непосредственную угрозу безопасности полетов. J

Отказы из-за износа могут проявляться не только в подвижных сое- 1

динениях, но и в статических конструкциях (фитинговые, болтовые '

и заклепочные соединения). \

Явление износа или разрушения таких соединений в условиях J

очень малых относительных перемещений контактирующих деталей, \

вызванных их вибрациями или деформацией под действием периода J

ческих сил, получило название фреттинг-коррозии. В процессе раз- \

вития фреттинг-коррозии за счет значительного ухудшения качества '

поверхности деталей усталостная прочность соединения может сни- \

зиться в несколько раз. \

Коррозионные повреждения возникают в результате воздействия

внешней среды на материал элементов конструкции и значительно :

увеличиваются при нарушении целостности защитных покрытий i

(гальванических, оксидных, лакокрасочных и др.), контактировании *


металлов, обладающих неодинаковым электрохимическим потенциа-

лом, наличии в конструкции зон, где скапливается влага (электро- t


лит). Коррозии подвергаются: наружная обшивка крыла, фюзеляжа,

оперения; внутренняя обшивка гермокабины (особенно в местах скоп- i

276 j

ления .конденсата и контакта с гигроскопичными материалами); сты­ковочные узлы конструкции; двери и люки; санузлы; внутренняя поверхность баков-кессонов и др. Особую опасность коррозии пред­ставляет для деталей, работающих в условиях переменных нагруже-ний, что приводит к снижению усталостной прочности.

Коррозионные повреждения развиваются быстрее при воздействии на элементы конструкции агрессивных сред, какими являются морские туманы в тропических и субтропических климатических зонах, электролиты аккумуляторных батарей, химжидкость санузлов. Кон­денсация влаги, происходящая в гермокабине, приводит к набуханию теплозвукоизоляции и развитию в этой зоне электрохимической кор­розии. Единственный способ обнаружения коррозионных поврежде­ний - визуальный осмотр. Частота осмотров определяется с учетом наличия на ЛА потенциально коррозионно-опасных зон. Метод уст­ранения коррозионного повреждения зависит от его размеров (пло­щади и глубины повреждения).

Повреждения посторонними предметами происходят не только на земле при техническом и коммерческом обслуживании ЛА, но и в воздухе. Вмятины и забоины могут возникнуть в результате удара птицы, попадания ЛА в градовое облако, воздействия отделяющихся частиц льда при позднем включении противообледенйтельной систе­мы. При попадании в самолет молнии могут образоваться пробоины и оплавления.

Особую группу повреждений представляют собой дефекты элемен­тов планера, изготовленных из неметаллических материалов, за счет их старения. К таким элементам относятся остекление кабин и са­лонов и различного рода герметизирующие прокладки. Для них ха­рактерно появление с течением времени таких явлений, как образова­ние «серебра» - сетки мельчайших трещин на поверхности оргстекла. Старение резиновых и других уплотняющих прокладок из полимер­ных материалов проявляется в затвердении и охрупчивании их за счет «сшивки», молекул материала.



25.2. СОДЕРЖАНИЕ ТЕХНИЧЕСКОГО ОБСЛУЖИВАНИЯ ПЛАНЕРА

Анализ тенденций развития программ ТОиР планера в нашей стране и за рубежом свидетельствует о постоянном увеличении меж­ремонтных ресурсов, уменьшении объемов капитальных ремонтов, вплоть до отмены последних при наличии информации о повреждаемос­ти конструкции в условиях эксплуатации.

Основой формирования и развития программ ТОиР планера явля­ется научное обоснование совокупности объемов и периодичности ра­бот по ТОиР. В связи со случайным характером образования и разви­тия повреждений планера значительная часть работ по ТОиР выпол­няется по результатам диагностирования. К ним относятся: регулиро­вочные, крепежные операции и работы по текущему ремонту. Анализ

277


изменения повторяемости работ позволяет сделать вывод о том, что внедрение прогрессивных методов ТОиР, в частности использование контрольно-восстановительных работ (КВР) вместо традиционного капитального ремонта (КР), значительно (с 55 до 10 %) снижает объемы доработок и усилений конструкции за счет увеличения объема контроля повреждений (с 12 до 60 %).

Техническое обслуживание планера связано с выполнением по­стоянного объема работ, который не зависит от наработки и техничес­кого состояния конструкции, и переменного объема, зависящего от результатов контроля и диагностирования.

К постоянному объему работ относятся следующие: визуальный внешний осмотр целостности конструкции; очистка и промывка внеш­ней поверхности; удаление влаги в подпольном пространстве фюзе­ляжа; смазка подвижных элементов закрылков и предкрылков, две­рей и люков; контроль затяжки болтовых соединений, контроль люф­тов и зазоров; контроль «опасных зон».

К переменному объему работ можно отнести следующие: удаление коррозии, восстановление покрытий, регулировка зазоров, восста­новление герметизации фюзеляжа и крыла, удаление повреждений, до­работка конструкции.



Восстановление механических повреждений (царапин, забоин, ри­сок на внешней поверхности обшивки планера) начинается с установ­ления характера и степени повреждений. Так, на планере допуска­ются царапины глубиной не более 0,15 мм, длиной не более 200 мм и шириной не более 1 мм, а число их - не более трех на каждую панель. Допускаются забоины глубиной до 1 мм, длиной не более 10 мм, не более пяти на поверхности каждой панели. На гермообшивке фюзеля­жа допускаются риски и царапины глубиной до 0,1 мм и длиной до 100 мм, вмятины глубиной до 2 мм и длиной до 100 мм.

В тех случаях, когда повреждения превышают допустимые вели­


чины, производится ремонт конструкции согласно руководству по
ремонту. Технология удаления повреждений следующая. Кромки и
концы царапин, рисок слегка зачищают шлифовальной шкуркой
№ 180-220, покрывают слоем грунта АК-070 и слоем эмали С-38 со­
ответствующего цвета. Забоины плавно зачищают шабером, а затем
шлифовальной шкуркой № 180-220 с последующим восстановлением
покрытия. ,

Повреждения в виде трещин, выходящих за нормы, указанные в, инструкции по ТЭ и регламенте, устраняются засверловкой концов трещин или установкой накладок в соответствии с типовой техноло­гией руководства по ремонту самолета, согласованной с представи­телями ОКБ.



Удаление коррозии нужно начинать с определения ее характера. следует различать очаги поверхностной коррозии с глубиной крате­ра до 0,2 мм и зоны множественных очагов коррозии, в которых глу­бина кратера уже превышает 0,2 мм. Если коррозия образовалась зоне попадания химической жидкости или электролита, то эти места

278


I

тщательно промывают раствором питьевой соды, затем теплой водой и протирают насухо. Зону коррозии следует зачистить шлифовальной шкуркой <№ 180-220), а затем восстановить лакокрасочное покры­тие.

Вопрос об удалении коррозии в зонах, размеры которых превы­шают допуски, указанные в инструкции по ТЭ, следует решать с пред­ставителями ОКБ и серийного завода и выполнять работы необходимо согласно руководству по ремонту самолета. В этих случаях заменяют­ся листы обшивки, подкрепляющие их элементы, а также детали из магниевых сплавов (качалки, кронштейны, фитинги). Коррозия на деталях из магниевых сплавов храктеризуется вспучиванием лакокра­сочного покрытия и появлением солевого налета грязно-белого цвета. Поверхностную коррозию удаляют шлифовальной шкуркой № 220. Корозионные раковины удаляют шабером.

Восстановление покрытий обязательно выполняют после удале­ния продуктов коррозии. Согласно типовой технологии эту зону про­тирают салфеткой, смоченной в бензине Бр-1, а затем сухой. Сушку производят на воздухе в течение 30 мин. Затем наносят кистью или пульверизатором грунт АК-070 в два слоя. Каждый слой сушат э те­чение 3 ч при температуре не ниже +5 °С Во второй слой грунта до­бавляют 2 % алюминиевой пудры ПАК-4. Эмаль ЭП-140 наносят в 2 слоя. Каждый ее слой сушат в течение 6... 10 ч при температуре 15 25 °С

"Восстановление герметизации крыла производится в случаях не­герметичности кессонов, сливных кранов, отпотевании заклепок, а также ослабления винтов крепления панелей.

Повреждение кистевой и жгутовой герметизации стыков лонжеро­нов с нижней поверхностью крыла восстанавливается нанесением герметиков УЗО-МЭС-5 и УТ-32 в ангарных условиях при положи­тельных температурах по типовой технологии руководства по ремон­ту. Негерметичность сливных кранов устраняется заменой резиновых прокладок или самих сливных кранов.

При отпотевании болтов следует проверить правильность подбора их длины. Гладкая часть болта должна соответствовать толщине па­кета или указанию на трафарете.

Восстановление герметичности фюзеляжа. Наиболее характерными причинами потери герметичности являются: ослабление заклепочных соединений; повреждение окантовок и резиновых профилей дверей и люков; контакт металлических деталей со стеклами пассажирских салонов. Ослабление (утопание) головок потайных заклепок не До­пускается. Новые заклепки устанавливают таким образом, чтобы го­ловки выступали над обшивкой на 0,02...0,2 мм.

При нарушении герметичности дверей разрешается на привальную поверхность окантовки нанести слой герметика типа УТ-32. Порезы, разрывы профилей не допускаются.

При замене стекол межстекольное пространство проверяют на герметичность путем создания вакуума (0,0035...0,006МПа). Показа-

279


ния манометра не должны меняться более чем на 0,0002 МПа за 1 мин. Если давление падает, то необходимо заменить резиновую уплотни-тельную прокладку.

2S.3. ДИАГНОСТИРОВАНИЕ И ПРОГНОЗИРОВАНИЕ ТЕХНИЧЕСКОГО СОСТОЯНИЯ ЭЛЕМЕНТОВ ПЛАНЕРА

Цель диагностирования конструкции планера - обнаружение по­вреждения элемента конструкции до того момента, когда вероятность его разрушения превысит допустимые нормы. Вследствие этого основ­ной характеристикой качества контроля технического состояния яв­ляется вероятность обнаружения повреждений.

Основными диагностическими средствами неразрушающего конт­роля являются ультразвуковые и вихретоковые устройства, магнит­ные, порошковые и люминесцентные дефектоскопы и рентгенография. Обоснованность выбора уровня контроля (осмотра) определяется: степенью влияния элемента на безопасность полета, доступностью контроля, критическим размером повреждения /кр, скоростью роста повреждения AI/AN, предполагаемым сроком (налетом) t0 обнаруже­ния первоначального повреждения (/„), принятой периодичностью ТОиР. Следует учитывать и экономические критерии: трудоемкость контроля, стоимость средств контроля, повторяемость контроля в за-

висимости от парка самолетов,



в.т\ 1 1 1 , J»- H потребность в ангарных помеще­
ниях.

Ав ~~

AS

ш

I I

0,Ь -

В настоящее время в условиях АТБ диагностирование конструк­ции методами НК осуществляется в соответствии со сборниками ди­рективной документации по НК конкретного типа самолета. Ис­пользование материалов сборников и периодичность проведения НК определяется регламентами ТО или программой ТОиР.

0,1

Пример типовой карты НК, со­держащийся в сборнике, приведен в форме 6 (заполнение карты ус­ловное).

20

10

SO

80 1,мк

Вероятность обнаружения пов­реждения зависит от многих факто­ров, к числу которых можно от­нести: условия диагностирования (на аэродроме, в ангаре, днем,

280


Форма 6

Карта нарушающего контроля




Тип самолета

Взаимосвязь с регламентом

Шифр ивгтрущдии

Объект контроля (чер­тежный номер детали, материал)

Верхние панели центроплана и ОЧК (материал: В-95Т)




Характер дефекта

Усталостные трещины: 3 мм 12 мм
















Метод и средства конт­роля

Вихревой

Дефектоскоп ВДУ-2 с голов­кой ВГ-2 и датчиком Д-1






Подготовительные рабо­ты

1. Выворачивание болтов

2. Демонтаж панели






Трудоемкость контроля

0,1 чел.-ч на контроль одного отверстия




Рекомендации и

I

2



указания по проведению контроля:

диагностического оборудования; местоположение и геометрию эле­мента, его материал и ориентацию повреждения в нем; доступность зоны контроля. Вероятность обнаружения трещины при периодиче­ской форме технического обслуживания (рис. 25.1) получена в ре­зультате статистической обработки материалов по результатам де-фектации одного из самолетов в предположении логарифмически нормального распределения повреждения:

<ь-»<'>=*( ПМ27'9 ).

(25.1)


где Лвиз(/) - вероятность обнаруженияповреждения размером / визуальным методом; Ф - функция нормированного распределения Гаусса.

В общем виде при использовании любых методов неразрушающего контроля выражение (25.1) принимает вид



Ы—а

«-">—(JH=t>

где а - среднее значение распределения длины трещины /; о - среднее квад-ратическое отклонение; i - метод контроля.

281


Знание размеров и вероятности обнаружения повреждения эле­
мента конструкции, которое может быть обнаружено в процессе
ТОиР, является основой для реализации той или иной стратегии j
обслуживания планера (по ресурсу, по состоянию). Известно, что i
чем меньше размеры повреждения, которое может быть обнаружено <
с достаточной достоверностью, тем выше вероятность его обнару- '
жения в заданный период и тем больше интервалы между проведе- \
нием ТОиР могут быть приняты. Таким образом, в настоящее время ■
основным признаком, характеризующим техническое состояние пла- ]
нера, является отсутствие или наличие повреждения. Поэтому диаг- '<
ностирование в основном сводится к проведению осмотров при вы­
полнении ТОиР с использованием неразрушающих методов контро- ;
ля. j

Еще в период проведения натурных ресурсных и эксплуатаци­


онных испытаний фиксируются моменты обнаружения повреждения i
/о и минимальная величина обнаруживаемого повреждения /0. Мак­
симально допустимая величина повреждения Z„p определяется из
условия обеспечения прочности при »/. максимальной нагрузки. Пе­
риод развития повреждения от 10 до /кр зависит от скорости разви- '1
тия повреждения, которая может быть определена из опыта по урав- ;
нению ' j

-АД*-.

где A, т параметры модельного образца.

Характеристика действующих напряжений

где аа - амплитуда действующих напряжений; F, - коэффициент, учитываю­
щий ширину образца. !

Знание скорости распространения повреждения позволяет при' ' нять решение об установлении для данного элемента конструкции J фиксированного ресурса либо, оценив живучесть конструкции, о возможности егр эксплуатации по состоянию. Отсюда следует, что ! для конструкции, созданной по принципу фиксированного ресурса, образование трещины любой длины означает отказ. Для конструкции же, созданной по принципу безопасного повреждения, отказом будет ; считаться достижение трещиной критической величины /кр. Поэтому ; подход к формированию программы ТОиР планера и назначению пе­риодичности осмотров для этих двух типов конструкций будет раз­личным. Такая программа должна обеспечивать заданные уровни по ' безопасности полетов, эффективности использования самолета при ми- j нимальных затратах на ТОиР.

Для оценки влияния усталостных повреждений элементов планера i на безопасность полетов сначала определяют влияние отказа на вы- ; полнение целевых функций конструкций (расчетными или экспери­ментальными методами), а затем вероятность неразрушения за время i

282 !

существования повреждения методами оценки надежности конструк­ции, поврежденной трещиной усталости:

/?

где I (t) - время существования повреждения.

Принимая, что за период (О, t) контроль повреждений не произво­дился,



l(t)=t-t0.

Очевидно, что | (t) является случайной величиной, распределенной с функцией F%(X).

Наиболее просто выражение для F% (X) получаем при отсутствии контроля:

fЈW = j i_F,f(/-X),0

где Ftt - функция распределения времени /, возникновения повреждения.

В'качестве функции распределения Fu (X) можно использовать логарифмически нормальное распределение:

где В-ширина пневматика колеса шасси, а-логарифм среднего значения дол­говечности элемента.

При известных функциях распределения времени образования повреждения Fu(t) и времени достижения критической величины Ftu (t) вероятность неразрушения за время существования поврежде­ния определяется следующим образом:

при отсутствии живучести конструкции

R(t) = l-Ftt(t);

при обеспечении живунести

При известных вероятностях обнаружения повреждения элемента конструкции QM(/) и разрушения конструкции R (t) определяется вероятность возникновения одной из особых ситуаций, в частности катастрофической:

QЈ-[l-

Нормируемые значения вероятностей попадания в особые ситуации меняются в зависимости от числа эксплуатируемых самолетов. Так, если для единичного самолета принять в соответствии с ЕНЛГС QKC -= Ю-8 ...10-», то для парка в 10 самолетов QKC = 10~« ...10-'. Уп­равляющими воздействиями для поддержания уровня безопасности полетов парка самолетов являются стратегии, режимы и методы ТОиР и связанная с ними периодичность контроля.

283



Каталог: library -> 3 ТЕХНИКА И ТЕХНИЧЕСКИЕ НАУКИ -> 39 ТРАНСПОРТ -> 39.5 ВОЗДУШНЫЙ ТРАНСПОРТ -> ЭКСПЛУАТАЦИЯ%20И%20РЕМОНТ -> ТЭЛА
ТЭЛА -> Система технической эксплуатации летательных аппаратов
ЭКСПЛУАТАЦИЯ%20И%20РЕМОНТ -> Текст рд гм 01-02 Руководящий документ по защите гидромеханического оборудования и металлоконструкций гидротехнических сооружений от коррозии Библиотека гостов и нормативных документов
ЭКСПЛУАТАЦИЯ%20И%20РЕМОНТ -> Методология формирования обликовых эксплуатационно-технических характеристик высокоэффективных самолетов нового поколения
ТЭЛА -> Технологические процессы общего назначения
ТЭЛА -> Задачи и организационная структура инженерно-авиационной службы
ТЭЛА -> Техническая эксплуатация летательных аппаратов Под редакцией заслуженного деятеля науки и техники рсфср профессора Н. Н. Смирнова


Поделитесь с Вашими друзьями:
  1   2   3   4   5   6




База данных защищена авторским правом ©vossta.ru 2022
обратиться к администрации

    Главная страница