Изпитване на статична якост на самолети. Цех за изпитване на самолети

Създаването на всеки самолет е дълъг и сложен процес, резултат от съвместните усилия на огромен екип, много подразделения и отдели. Авиационният комплекс Илюшин, заедно с експерименталното конструкторско бюро, включва и голям брой конструктивни лаборатории, необходими за провеждане на пълноценни изпитания, включително много важни за бъдещия самолет - изпитания на якост на конструкцията. В хода на статични и жизнени тестове на пълномащабни проби от прототипни продукти, изчислените заключения се потвърждават експериментално. Тестовете потвърждават правилността на проектирането на конструкцията за дадените натоварвания, а въпросът за правилността на определяне на натоварванията се решава с помощта на изпитания за якост на полета, които вече се извършват от специалисти на FRI с участието на специалисти от катедрата. Днес ще разгледаме по-подробно точно такъв комплекс. Владимир Иванович Ткаченко, заместник-ръководител на лабораторията на комплекса за якостни изпитания "АК на името на С. В. Илюшин", кандидат на техническите науки, ни посрещна и ни направи обиколка...
Владимир Иванович разказа за видовете якостни тестове и конкретно за изследванията, които се извършват в тази лаборатория. Има две независими дисциплини на якостни изчисления - изчисление на якост за статика и изчисление за ресурс. Статични тестове, при които натоварването на елементите на корпуса надвишава експлоатационното с 1,5 пъти. Натоварването на крилото по време на полет надвишава 1000 тона. Създайте най-приблизителните условия на конструкцията поради състоянието на напрежение и деформация на конструкцията. Експлоатационното натоварване в изчисленията се приема на 67% (това е извън нормите за летателна годност). Ако например умножим тази стойност по коефициента на безопасност (за изчисления се взема стойността - 1,5, която отчита живота на корпуса), тогава се получава точно 100% от изчисленото натоварване, въпреки че такова натоварване никога не се случва по време на полет...
Крилото, като най-повредената част от конструкцията на самолета, се изпитва с проектни натоварвания до 120%. Фюзелажът, въпреки че има различни структурни изрези и кухини и изглежда, че трябва да има по-малка здравина, не е подложен на такива натоварвания по време на полет, каквито получава крилото. Следователно тестването със 100% натоварване е достатъчно за него ...
Този Ил-76ТД (RA-76751), издаден през 1988 г., за първи път лети в Аерофлот и успя да лети 2500 часа, а през 1994 г., след кацане на полето Ходинка, той влезе във владение на Конструкторското бюро за инсталиране и облитане нов PS-90. Двигателите обаче никога не са били монтирани на тази кола и беше решено да оставим тази дъска за тестване на живота. За целта е разработена специална програма. По подобна програма сега се провеждат жизнени тестове на Ил-476 ...
Ил-76 първоначално е проектиран за 20 000 полета. Но за да му се осигурят такива характеристики, беше необходимо да се извърши целият комплекс от издръжливост, а след това и жизнени тестове. И след това, до днес, продължете да провеждате тестове вече, за да гарантирате удължаването на ресурса ...
Именно тези изследвания се извършват в тази лаборатория. Колесникът е свален от самолета. Самолетът е окачен под мощни греди на специални окачвания, които включват и хидравлични цилиндри, които могат да създадат натоварване от десетки тонове върху конструктивен елемент. Автоматичната система за проследяване, разработена съвместно с TsAGI, ви позволява да стабилизирате окачването и да осигурите желаното състояние на полета. Силите на тези хидравлични цилиндри са пропорционални на техните диаметри. Натоварването с помощта на допълнителни греди и скоби се разпределя равномерно върху структурните елементи. Пилоните за стандартните двигатели D-30 са оставени на лявата половина на крилото, докато пилоните и подсилените конструктивни елементи и точките на закрепване за двигателите PS-90, които са по-тежки и по-мощни от 30-те, са монтирани на дясната половина -размах ...
Средно за определяне на ресурса се вземат предвид полет с продължителност 3-4 часа и експлоатационен живот 20-25 години. Тези стойности се потвърждават първо. В бъдеще, за да увеличат ресурса, те започват да провеждат допълнителни тестове, които могат да продължат с години. Обикновено ресурсът според състоянието на материала (корозия, умора, износване) е по-малък, отколкото според полетите, и е по-трудно да се удължи такъв ресурс. Сега, според резултатите от тестовете, срокът на експлоатация на летящия Ил-76 с двигатели D-30 е удължен до 10 000 часа ...
Един програмен полет обикновено продължава 20 минути и се изпълнява при пълно натоварване на структурните елементи на крилото и фюзелажа (натоварванията на крилото се изпълняват с коефициент на безопасност 2). Крилото е подложено на натиск и различни вибрации чрез действието на хидравлични цилиндри. Натоварването за изчислението се сумира от всички цилиндри. В последния етап от полета крилото е подложено на натиск, който симулира кацане. Според програмата, която сега се разработва на 76-ия, е необходимо да се извършат 20 000 такива полета ...
Ако възникне повреда, тестовете се спират и модулът се ремонтира. След това процесът на тестване се възобновява. Повредите на конструкцията и отделните елементи се откриват по различни начини, както визуални (ако са големи), така и инструментални (има няколко специални метода), които могат да открият дори минимални пукнатини ... Обикновено колкото по-дълго се удължава ресурсът, толкова повече ограничения се налагат върху експлоатацията на самолета. Например, те ограничават полетите поради метеорологични условия или прехвърляне от пътнически полети към превоз на товари ...
Разгледахме и вътрешността на самолета. За да се създаде натоварване на пода, пръстените се поставят на различни места ...
Мястото на навигатора и отново товарите на пода ...
Кабелни снопове от сензори на измервателно оборудване са опънати в цялата кабина ...
Изглед на крилото през илюминатора, оплетено в мрежа от греди, скоби и жици...
Проучването на вътрешностите на самолета не беше без внимателен местен "контрольор";)
Ако се открият пукнатини, тяхното фиксиране или елиминиране вече е възможно с помощта на лепилни методи, така наречените "запушалки". Такива иновации започнаха със създаването и тестването на крилото за Il-86, което по време на разработката изискваше други, по-високи якостни характеристики ...
Днес много голям брой Ил-76 все още са в експлоатация по света, включително и на чуждестранни оператори, което от своя страна изисква допълнителни изследвания на ресурса. Следователно тези видове тестове за якост на тази машина ще продължат по-нататък ... По-долу са два нови пилона за двигатели PS-90, предадени от завода за монтаж и тестване на якост...
Цялото крило е окачено с различни лостове и противотежести, обединени в една обща сложна система... От тази кабина, разположена на няколко метра над пода, операторът управлява тестовите програми. В хангара има две такива кабини...
Е, тогава се запознахме с още един невероятен самолет - дървен модел в пълен размер на Ил-96-300, създаден главно за решаване на проблеми в оформлението на кабината.
Дори част от крилото и двигателя са пресъздадени на макета...
Не само интериорът, но и външните дизайнерски характеристики са моделирани достатъчно подробно...
Качвайки се на борда, първото нещо, което правим, е да погледнем в пилотската кабина, защото тя също е налична в това оформление...
Вътре на пръв поглед всичко изглежда като в истинската 96-та. Разликите стават забележими само при по-внимателно разглеждане. За производството в повечето случаи са използвани дърво и шперплат. Въпреки че на някои места са монтирани и истински интериорни елементи ...
Има няколко салона, както в истински Ил. Вътре има много свободно пространство. Казват, че това оформление е използвано и при разработването на вътрешното оборудване на президентския IL-96 ...
На рамката отдолу - 103-та машина (петместен IL-103), която вече е преминала целия обхват на тестовете и сега също е в този отдел, приютена до по-голямата си сестра ...
И накрая още един общ изглед на лабораторията...

Създаването на всеки самолет е дълъг и сложен процес, резултат от съвместните усилия на огромен екип, много подразделения и отдели. Авиационният комплекс "Илюшин", заедно с експерименталното конструкторско бюро, включва и голям брой конструктивни лаборатории, необходими за провеждане на пълноценни изпитания, включително много важни за бъдещия самолет - изпитания на якост на конструкцията.

В хода на статични и жизнени тестове на пълномащабни проби от прототипни продукти, изчислените заключения се потвърждават експериментално. Тестовете потвърждават правилността на проектирането на конструкцията за дадените натоварвания, а въпросът за правилността на определяне на натоварванията се решава с помощта на изпитания за якост на полета, които вече се извършват от специалисти на FRI с участието на специалисти от катедрата. Днес ще разгледаме по-подробно точно такъв комплекс.

Бяхме посрещнати и ни направиха обиколка от заместник-началника на лабораторията на комплекса за якостни тестове "АК на името на С. В. Илюшин", кандидат на техническите науки - Владимир Иванович Ткаченко ...
2.

Владимир Иванович разказа за видовете якостни тестове и конкретно за изследванията, които се извършват в тази лаборатория.

Има две независими дисциплини на якостни изчисления - изчисление на якост за статика и изчисление за ресурс. Статични тестове, при които натоварването на елементите на корпуса надвишава експлоатационното с 1,5 пъти. Натоварването на крилото по време на полет надвишава 1000 тона. Създайте най-приблизителните условия на конструкцията поради състоянието на напрежение и деформация на конструкцията.

Експлоатационното натоварване в изчисленията се приема на 67% (това е извън нормите за летателна годност). Ако, например, умножим тази стойност по коефициента на безопасност (за изчисления се взема стойност от 1,5, която отчита живота на корпуса), тогава се получава точно 100% от изчисленото натоварване, въпреки че такова натоварване никога не се случва по време на полет...
3.

Крилото, като най-повредената част от конструкцията на самолета, се изпитва с проектни натоварвания до 120%. Фюзелажът, въпреки че има различни структурни изрези и кухини и изглежда, че трябва да има по-малка здравина, не е подложен на такива натоварвания по време на полет, каквито получава крилото. Следователно тестването със 100% натоварване е достатъчно за него ...
4.

Този Ил-76ТД (RA-76751), издаден през 1988 г., за първи път лети в Аерофлот и успя да лети 2500 часа, а през 1994 г., след кацане на полето Ходинка, той влезе във владение на конструкторското бюро за монтаж и полет на нов PS-90.
Двигателите обаче никога не са били монтирани на тази кола и беше решено да оставим тази дъска за тестване на живота. За целта е разработена специална програма. По подобна програма сега се провеждат жизнени тестове на Ил-476 ...
5.

Ил-76 първоначално е проектиран за 20 000 полета. Но за да му се осигурят такива характеристики, беше необходимо да се извърши целият комплекс от издръжливост, а след това и жизнени тестове. И след това, до днес, продължете да провеждате тестове вече, за да гарантирате удължаването на ресурса ...
6.

Именно тези изследвания се извършват в тази лаборатория. Колесникът е свален от самолета. Самолетът е окачен под мощни греди на специални окачвания, които включват и хидравлични цилиндри, които могат да създадат натоварване от десетки тонове върху конструктивен елемент. Автоматичната система за проследяване, разработена съвместно с TsAGI, ви позволява да стабилизирате окачването и да осигурите желаното състояние на полета.

Силите на тези хидравлични цилиндри са пропорционални на техните диаметри. Натоварването с помощта на допълнителни греди и скоби се разпределя равномерно върху структурните елементи. На лявата половина на крилото бяха оставени пилони за стандартни двигатели D-30, а на дясната половина бяха монтирани пилони и подсилени конструктивни елементи и точки на закрепване за двигатели PS-90, които са по-тежки и по-мощни от 30-те. -размах ...
7.

Средно за определяне на ресурса се вземат предвид полет с продължителност 3-4 часа и експлоатационен живот 20-25 години. Тези стойности се потвърждават първо. В бъдеще, за да увеличат ресурса, те започват да провеждат допълнителни тестове, които могат да продължат с години. Обикновено ресурсът според състоянието на материала (корозия, умора, износване) е по-малък, отколкото според полетите, и е по-трудно да се удължи такъв ресурс. Сега, според резултатите от тестовете, срокът на експлоатация на летящия Ил-76 с двигатели D-30 е удължен до 10 000 часа ...
8.

Един програмен полет обикновено трае 20 минути и се изпълнява при пълно натоварване на структурните елементи на крилото и фюзелажа (натоварванията на крилото се изпълняват с коефициент на безопасност 2). Крилото е подложено на натиск и различни вибрации чрез действието на хидравлични цилиндри. Натоварването за изчислението се сумира от всички цилиндри. В последния етап от полета крилото е подложено на натиск, който симулира кацане. Според програмата, която сега се разработва на 76-ия, е необходимо да се извършат 20 000 такива полета ...
9.

Ако възникне повреда, тестовете се спират и модулът се ремонтира. След това процесът на тестване се възобновява. Повредите на конструкцията и отделните елементи се откриват по различни начини, както визуални (ако са големи), така и инструментални (има няколко специални метода), които могат да открият дори минимални пукнатини ...
10.

Обикновено колкото по-дълго се удължава ресурсът, толкова повече ограничения се налагат върху експлоатацията на самолета. Например те ограничават полетите поради метеорологични условия или прехвърляне от пътнически полети към превоз на товари ...
11.

Разгледахме и вътрешността на самолета. За да се създаде натоварване на пода, пръстените се поставят на различни места ...
12.

Мястото на навигатора и отново товарите на пода ...
13.

Кабелни снопове от сензори за измервателни уреди са опънати в цялата кабина ...
14.

Изглед на крилото през илюминатора, оплетен в мрежа от греди, скоби и жици ...
15.

Проучването на интериора на самолета не беше без внимателен местен "контрольор";)
16.

Ако се открият пукнатини, тяхното фиксиране или елиминиране вече е възможно с помощта на лепилни методи, така наречените "запушалки". Такива иновации започнаха със създаването и тестването на крилото за Il-86, което по време на разработката изискваше различни, по-високи якостни характеристики ...
17.

Днес много голям брой Ил-76 все още са в експлоатация по света, включително и на чуждестранни оператори, което от своя страна изисква допълнителни изследвания на ресурса. Следователно тези видове тестове за якост на тази машина ще продължат по-нататък ...
18.

По-долу са два нови пилона за двигатели PS-90, предадени от завода за монтаж и тестване на якост ...
19.

Цялото крило е окачено с различни лостове и противотежести, комбинирани в една обща сложна система ...
20.

От тази кабина, разположена на няколко метра над пода, операторът управлява тестовите програми.
В хангара има две такива кабини ...
21.

Е, тогава се запознахме с друг невероятен самолет - дървен модел в пълен размер на Ил-96-300, създаден главно за решаване на проблеми в оформлението на кабината.
22.

Дори част от крилото и двигателя са пресъздадени на макета...
23.

Не само интериорът, но и външните дизайнерски характеристики са моделирани достатъчно подробно ...
24.

След като се качихме на борда, първото нещо, което разглеждаме, е пилотската кабина, защото тя също е налична в това оформление ...
25.

Вътре на пръв поглед всичко изглежда като в истинската 96-та. Разликите стават забележими само при по-внимателно разглеждане. За производството в повечето случаи са използвани дърво и шперплат. Въпреки че на някои места са монтирани и истински интериорни елементи ...
26.

Има няколко салона, както в истински Ил. Вътре има много свободно пространство. Казват, че този модел е използван и при разработването на вътрешното оборудване на президентската кабина IL-96 ...
27.

На рамката отдолу - 103-та машина (петместен IL-103), която вече е преминала целия обхват на тестовете и сега също е в този отдел, приютена до по-голямата си сестра ...
28.

И накрая още един общ изглед на лабораторията...
29.

Принципът на безопасно увреждане. Безопасността на полета на самолета е пряко свързана с издръжливостта на конструкциите.

Твърди се, че конструкцията е безопасна за работа, ако се изисква минимална проверка и ремонт, докато основните функции се изпълняват задоволително. Задоволителното представяне означава ниска вероятност за структурна повреда за въздухоплавателни средства на гражданската авиация или приемливо ниска вероятност за повреда за военни самолети. Безопасността на пътниците и екипажа на самолетите на гражданската авиация е от първостепенно значение. Методите за изчисляване на конструкции, които са надеждни в експлоатация, са разработени главно за самолети на гражданската авиация.

Съвременният самолет има конструкция тип полумонокок, състояща се от тънкостенни листове, подсилени с греди (ферми) и стрингери за предотвратяване на изкълчване. Външната обшивка или стена оформя аеродинамичния контур на единицата - фюзелаж, крило, стабилизатор. Ребрата за твърдост са прикрепени към вътрешната повърхност на кожата и възприемат концентрирани натоварвания. Този дизайн е служил като основен обект на аеродинамични изследвания в продължение на много години и значително отличава превозните средства от конвенционалните строителни конструкции.

Необходимият експлоатационен живот на въздухоплавателното средство на гражданската авиация се определя въз основа на цялостни икономически съображения. То е на 10-15 години. Конструкторът преди всичко се опитва да осигури по-продължителна експлоатация на самолета без образуване на пукнатини. За да направи това, той използва разработен метод за изчисляване, с който минимизира концентрацията на напрежения и се опитва да поддържа напреженията възможно най-ниски, въз основа на изискванията за летателни характеристики. За части, които са трудни за ремонт или замяна, дизайнерът може да се опита да осигури необходимата издръжливост без пукнатини, равна на живота на въздухоплавателното средство. За много структури това не е осъществимо. Освен това съществува риск от структурни повреди от сервизни превозни средства, камъни на пистата и повреда на витлото или двигателя. Конструкторът трябва да сведе до минимум загубата на якост поради пукнатини от умора или повреда по време на експлоатацията на самолета. Той решава този проблем по следния начин:

избира материали и определя размерите на детайлите, за да осигури необходимата якост на конструкцията при наличие на пукнатини;

прилага елементи на надеждност (пътища на променливи натоварвания и тапи, които предотвратяват развитието на пукнатини);

избира материали с ниска степен на развитие на пукнатини от умора.

Едно от съвременните средства за подобряване на надеждността на конструкциите при увеличаване на ресурса, намаляване на потреблението на материали и подобряване на икономическата ефективност е проектирането и определянето на продължителността на експлоатация според принципа на безопасна повреда. Това отчита наличието на първоначални металургични и технологични дефекти в конструктивните елементи и образуването на пукнатини в тях при натрупване на експлоатационни повреди.

Разработването и прилагането на принципа на безопасно увреждане е възможно само с използването на методи на механиката на счупването. Определянето на състоянието на напрежение и деформация на структурни елементи, съдържащи дефекти като пукнатини, е най-критичният и сложен етап от анализа на якостта. В съответствие с общоприетите концепции, състоянието на напрежение и деформация на тяло с пукнатина се характеризира напълно със стойностите на коефициента на интензивност на напрежението. Практически всички известни до момента критерии за крехко и квазикрехко разрушаване, както и зависимости, описващи растежа на пукнатини от умора, се основават на тяхното предварително определяне.

Концепцията за "безопасна повреда" се отнася до структура, проектирана да минимизира възможността от повреда на въздухоплавателното средство поради разпространението на неоткрити дефекти, пукнатини или други подобни повреди. При производството на конструкции, в които са допустими всякакви повреди, трябва да се решат два основни проблема. Тези проблеми се състоят в осигуряването на контролиран безопасен растеж на дефекти, т.е. безопасна работа с пукнатини и в принудително задържане на повреда, в резултат на което трябва да се осигури или остатъчна издръжливост, или остатъчна якост. Освен това изчисляването на допустимите щети не премахва необходимостта от внимателен анализ и изчисляване на умората.

Основната предпоставка, на която се основава концепцията за безопасна повреда, е, че дефекти винаги съществуват, дори в новите дизайни, и че те могат да останат неоткрити. По този начин първото условие за толерантност към дефекти е условието, че всеки структурен елемент, включително всички допълнителни връзки за пренос на натоварване, трябва да може да работи безопасно при наличие на пукнатини.

Контрол на безопасното развитие на дефекти. Появата на пукнатини от умора може да се избегне чрез създаване на такава конструкция, във всички точки на която напреженията да са под определено ниво. Въпреки това, намаляването на нивото на напрежение води до увеличаване на теглото на конструкциите. В допълнение, пукнатини могат да възникнат не само от умора, но и по други причини, например поради случайни повреди, получени по време на работа, или поради материални дефекти. Следователно, в реалния дизайн, малко количество пукнатини в конструкцията са разрешени по време на напускане на фабриката. По-големи от тези пукнатини могат да се появят по време на обслужване.

Най-важният елемент от принципа за безопасно увреждане става периодът от време, през който може да бъде открита пукнатина. Поради различни инциденти вероятността за откриване на пукнатина по време на проверка е нестабилна. Понякога се откриват едва видими пукнатини в най-отдалечените части на конструкцията, като в същото време могат да се пропуснат много големи. пукнатини другаде. Така има случай, когато при проверката на Boeing-747 е пропусната пукнатина с дължина 1800 mm под обтекателя в херметичната кабина на самолета.

Следователно за структурните елементи, които определят товароносимостта на корпуса, трябва да се изготви програма за контрол на отказите. Важен елемент от програмата за контрол на отказите е разработването на методи за изпитване. За всеки елемент трябва да се разработят и предложат подходящи методи за проверка. За отделни части на елементите може да се наложи използването на методи за безразрушителен контрол с различна чувствителност. Времето за инспекция се определя въз основа на анализа на наличната информация за нарастването на пукнатината, като се вземат предвид определения първоначален размер на дефекта и размера на открития дефект, който зависи от чувствителността на метода за откриване на дефекти. използвани. Графикът на инспекцията трябва да се определи въз основа на това, че при условие че е осигурен необходимият коефициент на безопасност, неоткрит дефект не достига критичен размер до следващата проверка. Обикновено времевите интервали между последователните проверки се определят така, че да преминат две проверки, преди някоя пукнатина да достигне критичния размер.

Принципът на безопасна повреждаемост на конструкциите на самолета наложи по-широко прилагане на методи за безразрушителен контрол на техническото състояние на всички функционални системи. Възможности на различни методи за безразрушителен контрол за откриване на пукнатини от умора. Методите за безразрушителен контрол непрекъснато се подобряват.

Устойчивост на умора, корозия и напукване. В практиката на експлоатация на самолети са известни многобройни случаи на разрушаване на части от елементи и възли поради умора на материала. Такава повреда е резултат от променливи или повтарящи се натоварвания. Освен това, за повреда от умора се изисква значително по-ниско максимално натоварване, отколкото за статично повреда. По време на полет и на земята, много части и конструктивни елементи на въздухоплавателното средство са подложени на променливи натоварвания и въпреки че стойностите на напрежение често са ниски, концентрациите на напрежение, които обикновено не намаляват статичната якост, могат да доведат до умора. унищожаване. Това се потвърждава от практиката на експлоатация не само на самолети, но и на наземни превозни средства. Всъщност почти винаги могат да се наблюдават повреди от умора и много рядко - повреди от статични натоварвания.

Характеристика на уморното счупване е липсата на деформации в зоната на счупване. Подобни явления се наблюдават дори при материали като меки стомани, които са силно пластични при статично разрушаване. Това е опасна характеристика на отказ от умора, тъй като няма признаци, предшестващи отказ. Първоначалните симптоми на умора обикновено са много малки и трудни за откриване, докато не достигнат макроскопски размер. След това те се разпространяват бързо и за кратък период от време настъпва пълно унищожение. По този начин навременното откриване на пукнатини от умора е трудна задача. Най-често пукнатините от умора възникват в зоната на промяна на формата или повърхностни дефекти на частите.

Такива дефекти, както и малка промяна в работното сечение на частите, не влияят на статичната якост, тъй като пластичната деформация намалява ефекта от концентрацията на напрежението. В същото време, по време на умора на части, пластичните деформации обикновено са малки, в резултат на което няма намаляване на напреженията в зоната на концентрация и концентрацията се взема предвид напрежението е от съществено значение, така че е важно, когато проектирате части, работещи при променливи натоварвания, да ги направите по-лесни и по-безопасни по отношение на повреда от умора.

По този начин факторите, влияещи върху устойчивостта на умора, включват: концентратори на напрежение, размери на частите, относителното значение на статичните и цикличните натоварвания, както и корозия, особено корозия от триене, която е резултат от малки повтарящи се движения на две контактни повърхности.

Повредите поради умора обикновено се причиняват от много хиляди или милиони цикли на натоварване. Те обаче могат да се появят и след стотици или дори десетки цикли.

Всички елементи, части и възли на самолета са подложени на динамични натоварвания при движение по земята и по време на полет. Променливи натоварвания от различно естество, действащи върху конструктивни елементи, части от възли и устройства, причиняват съответните променливи напрежения, които в крайна сметка водят до разрушения от умора. Скоростта на процесите на механично разрушаване на натоварени части и възли, съответно, и времето до повреда зависят от структурата и свойствата на материалите, от напреженията, причинени от действащи натоварвания, температура и други фактори. Естеството на счупването поради умора на материала обаче има особена форма, различна от крехкото счупване.

Разрушаването на част от умора обикновено започва в близост до металургичен или технологичен дефект, зона на концентрация на напрежение, а също и при наличие на технологични дефекти в продуктите.

Както е известно, статичното разрушаване се определя главно от вероятността за възникване на голямо натоварване по време на полет, например от въздушен взрив, в резултат на което върху самолета ще действа натоварване, което надвишава границата на статичната якост на конструкцията, т.е. възможността за статична повреда е по същество въпрос на вероятността от възникване на голямо натоварване.

Отказът от умора при тези допускания е резултат от прилагането на достатъчен брой цикли на натоварване или достатъчен брой полети на въздухоплавателни средства на определено разстояние.

Основната разлика между умората и статичното натоварване е следната:

основният фактор за якостта на умора за дадено разпределение на натоварването, дори с разсейване на данните, е броят на промените на натоварването или експлоатационният живот; за статична якост и разрушаване - действащ товар;

естеството на вероятностния подход към натоварването от умора се различава значително от естеството на вероятностния подход към статичното натоварване - за специфични експлоатационни условия, вероятността от въздействието на едно голямо натоварване върху самолета, например от въздушен взрив, надвишаващ статично разрушителен, не зависи от времето на работа. Това може да стане в началото и в края на експлоатационния живот. Вероятността за отказ от умора се променя по време на работа, като се увеличава значително към края на експлоатационния живот. В същото време дизайнерите и учените смятат, че зададеният ресурс или лимит на живот и съответното ниво на вероятност трябва да бъдат такива, че честотата на поява на повреда да е достатъчно малка, което, ако е възможно, би било общоприето. Тази стойност на вероятността е 10 9, която е взета като основа от водещи чуждестранни и местни авиационни фирми.

Авиационните експерти смятат, че корозията, подобно на умората, определя експлоатационния живот на конструкцията на самолета в същата степен. Често източниците на корозия са увреждане на конструкцията при товарене на самолета на земята и драскотини по кожата.

Известно е, че корозионното увреждане на конструкцията зависи изцяло от условията на експлоатация на самолета и качеството на поддръжката.

В инструкциите на първо място се обръща внимание на корозията на основните структурни конструктивни елементи. Установено е, че корозията се причинява повече от вътрешни, отколкото от външни фактори. И така, причината за корозията са течности, разлети в зоната на бюфета (особено плодови сокове) и тоалетни.

Областите на конструкцията на фюзелажа са най-податливи на корозия и пукнатини от умора (защриховани).

Най-малко опасна по отношение на умората е общата (равномерна) корозия. Но в реални работни условия равномерната корозия в чистата си форма е рядка и обикновено се допълва от питинг. Ефект на такава корозия върху устойчивостта на умора.

Може да се види, че в зависимост от площта и дълбочината на корозионното увреждане, животът на умора на сплавта D16T е значително намален. В този случай зоната на увреждане от корозия намалява устойчивостта на умора в по-малка степен от диаметъра и дълбочината на корозионните ями.

По време на работа процесите на натрупване на умора и корозионни повреди се редуват с частично припокриване. Обикновено се смята, че щетите от корозия се развиват на паркинги, докато щетите от умора се развиват по време на полет. Повредите от корозия са концентратори на напрежение.

Разпоредби и подходи, използвани при обосновката на ресурсите в рамките на 103 литра. h за 20-25 години експлоатация, налагат използването на прогресивния принцип на "безопасни щети" при осигуряване на безопасността на полета на настоящия етап, заедно с принципа на "безопасен ресурс".

Този последен принцип позволява увреждане на конструктивните елементи от умора през интервала от време между две последователни проверки, при условие че този интервал не е твърде дълъг, увреждането не достига граничното си състояние и не води до разрушаване на конструкцията като цяло.

Следователно критерият за якост на самолета, който гласи за недопустимостта на напукване, е неправилен за конструкцията като цяло, тъй като в условията на продължителна експлоатация на самолета е практически невъзможно да се избегнат пукнатини от умора в отделните му елементи. Необходимо е своевременно да се открият пукнатини и да се предотврати по-нататъшното им развитие над максимално допустимите размери.

По този начин ресурсът на якост на самолета трябва да се определя въз основа на критерий за якост, който отчита интензивността на започване и развитие на пукнатини за конструкцията като цяло и в елементи, които не водят до катастрофален резултат.

Има концепция, според която се счита, че в рамките на 30мин. 101 л. h трябва да се осигури сигурност, а след това до 60 * 103 l. h - работата се осигурява поради свойството за оцеляване на конструкциите.

Спомнете си, че жизнеспособността на въздухоплавателното средство или неговите функционални системи се разбира като свойство, което осигурява нормалното изпълнение на определените функции по време на полет (или полети) с отделни неизправности или повреда на техните елементи или възли. Осигурява се от наличието на резерв, специфични конструктивни решения, благоприятстващи сравнително бавно развитие на повредата и достатъчна здравина при наличие на неизправност, лесна достъпност за откриване на повреда и обективен контрол, ако е възможно.

Опитът показва, че в процеса на дългосрочна експлоатация износването на компонентите, умората и корозионните повреди са най-честите повреди.

Пукнатините от умора водят до намаляване на якостта на конструкцията и определят нейната якостна надеждност. Следователно при проектирането е необходимо да се предвидят следните условия: развитието и разпространението на пукнатина в конструктивните елементи трябва да бъде толкова бавно, че остатъчната статична якост по време на развитието на пукнатините до размера на визуалното му откриване да е достатъчна за неприятности -свободна работа на самолета без ограничения.

Нека разгледаме някои резултати от тестове на проби от обшивката на фюзелажа на самолет с кабина под налягане. Така е показана диаграма на развитието на уморна пукнатина в панелите на фюзелажа на самолет DC-10. Остатъчната якост на фюзелажа на самолета DC-10 е изследвана върху панели с размери 4267 x 2642 mm с радиус на кривина 300 mm. Тестовете са проведени при условия на комбинирано натоварване, симулиращи инерционни натоварвания и налягане на форсиране в пътническата кабина. За целта беше взет панел от горната част на кожата със съществуваща първоначална пукнатина, равна на 12 mm. Както може да се види, на първия етап от изпитването при номинално налягане от 0,65 Ра до 15 000 цикъла практически не се наблюдава растеж на пукнатини. След извършване на разрез в силовия елемент и известно повишаване на вътрешното налягане, скоростта на растеж на пукнатината започва да се увеличава, без обаче да достигне опасна стойност. При 46 000 цикъла настъпи разрушаване на централната рамка, последвано от разрушаване на двете рамки, което доведе до рязко увеличаване на скоростта на развитие на пукнатини и разрушаване на други силови елементи. Пълното разрушаване на панела е настъпило при дължина на пукнатината 1157 мм и при налягане, превишаващо 1,53 пъти номиналното налягане в кабината.

Подобни тестове, проведени върху други панели с набор от носещи елементи, показаха възможността за създаване на конструкции с повишена жизнеспособност и прилагане на принципа на „безопасно“ увреждане на конструкцията с осигуряване на контрол на нейното техническо състояние по време на поддръжка.

Но най-опасни са уморните счупвания на структурните елементи на фюзелажа. По този начин пукнатини в обшивката на фюзелажа на самолета Kometa, възникнали близо до изрезите на прозорците, бяха причината за две катастрофи на самолети от този тип.

Основната причина за появата на пукнатини са многократните натоварвания на обшивката на фюзелажа с херметична кабина на самолета Kometa и конструктивни недостатъци. Както знаете, обшивката на самолета изпитва повтарящи се натоварвания на опън и компресия. Те предизвикаха развитието на пукнатини в местата на концентрация на напрежението. Не се наблюдават пукнатини от този тип след завършване на модификациите на кожата.

Дизайнът за оцеляване позволява определени размери на щетите, които трябва да отговарят на по-общи нормативни изисквания. Така например Дъглас смята, че остатъчната якост на конструкцията на пътническия самолет трябва да бъде осигурена с пукнатина в крилото с дължина до 400 mm със стрингер, разрушен в средата, и в фюзелажа с надлъжна пукнатина до 1000 mm дълъг с титаниева запушалка, разрушена в средата или с напречна пукнатина с дължина до 400 mm с унищожена в средата лост.

Lockheed определя следните допустими повреди за фюзелажа: допуска се пукнатина с дължина 300 mm в обшивката с разрушена рамка или стрингер в средата; надлъжна пукнатина в кожата - до 500 mm; пукнатина, простираща се от ъгъла на всеки прорез, до 300 mm с разрушаване на една рамка или стрингер.

Изискванията на ICAO уточняват, че минималното ниво на остатъчна якост на повредените конструкции трябва да съответства на стойността на максималното експлоатационно натоварване, равно на 66,6% от проектното за най-важните случаи на проектно натоварване.

GOST 27.002 83 определя издръжливостта като свойството на обекта да остане работещ до определено състояние с инсталираната система MRO AT. Граничното състояние може да се дължи на: фатално нарушение на изискванията за безопасност на полета поради нарушаване на здравината на конструкцията; фатално отклонение на параметрите на възли и устройства извън границите на допустимите отклонения; непоправимо намаляване на ефективността; необходимостта от извършване на основен ремонт в съответствие с действащата нормативна и техническа документация.

Подобно на надеждността, издръжливостта е вградена в дизайна на самолета, гарантира се в производството и се поддържа по време на експлоатация. За AT издръжливостта се определя от състоянието на безопасността на полета и целесъобразността от по-нататъшното му използване въз основа на сравнителната ефективност и възможността за замяната му с по-модерни модели. При проектирането на AT продукти се вземат предвид възможните натоварвания по време на работа, режимите на работа; изберете подходящия материал за части, методи на обработка. За елементи, работещи при условия на триене, се избират материали, които са най-устойчиви на износване при очакваните условия на работа и др.

Всичко това позволява на дизайнерите не само да създават работещи конструкции, но и да извършват подходящи изчисления и да осигуряват необходимите стандарти за издръжливост на проектираното оборудване.

Устойчивостта като дизайнерско свойство зависи от множество фактори, които могат да бъдат разделени на здравина, експлоатационни и организационни.

Коефициентите на якост включват конструкторски, производствени, технологични, натоварващи и температурни фактори. Сред тях: концентратори на напрежение в конструктивни елементи и остатъчни напрежения, произтичащи от несъвършена технология и поради пластични деформации по време на монтаж и ремонт; свойства на материалите и тяхното изменение по време на експлоатация, включително начална статична якост; граница на умора; коефициент на интензитет на напрежението за счупвания като разделяне и срязване.

Експертите смятат, че с помощта на съвременните постижения на науката, техниката и технологиите е възможно да се осигури издръжливост на части от конструкцията на самолети за дълги разстояния до 40 103 к.с. ч. Без появата на пукнатини самолетът може да лети 30 x x 103 l. ч. Ако приемем, че икономически изгодният ресурс (или продължителността на експлоатация) е 60 103 литра. ч, тогава е гарантирано, че може да се осигури приблизително половината от този период, а останалата половина от самолета ще се експлоатира с допустими повреди на части и възли и тяхната подмяна по време на ремонт.

Наскоро успях да посетя затворен цех за изпитване на статична якост на самолети. Такива тестове са необходими, за да не се разпадне внезапно самолетът във въздуха от натоварванията. След като посетих тази работилница, разбрах, че не всички самолети са еднакво здрави.

Статичното изпитване е експериментален метод за изследване на напрегнато-деформираното състояние и статичната якост на конструкцията на самолета. Статичното изпитване се извършва, за да се оцени действителната здравина на въздухоплавателното средство чрез тестване на конструкцията до отказ.

Необходимостта от статични изпитвания се определя от факта, че методите за проектиране и изчисляване на якостта на самолетите използват като правило някои идеализирани конструктивни схеми, които се различават от реалния дизайн. По време на тестовете се възпроизвеждат стойностите и разпределението на проектните натоварвания, действащи върху самолета в различни случаи на натоварване - по време на маневри, по време на кацане и др.

1. Мястото направи много силно първо впечатление. Все още не знаех какво ще ме чака там и първото нещо, което видях, беше огромен Ил-76ТД (транспорт на дълги разстояния). Ил-76ТД (транспорт на дълги разстояния) - гражданска модификация на Ил-76МД. Военната техника е демонтирана. Товароподемността на машината е 50 т. Максималното тегло при излитане е 190 т. Обхватът на полета с максимално натоварване е 3600 км. Първи полет 05.05.1982 г.

2. Цехът е много висок. Тук можете да тествате както малки, така и големи самолети.

3. IL-103 се скри зад голям IL. IL-103 - петместен едномоторен бутален пътнически самолет-въздушно такси. Самолетът е сертифициран за AP-23 IAC през 1996 г. Това е сравнително скорошно развитие. Бих искал да вярвам, че той е преминал успешно тестовете и самолетите от този модел няма да се разпаднат във въздуха.

4. До пилотската кабина има всякакъв вид записващо оборудване и голям брой кабели, идващи от самия самолет.

5. Поддържа в работилницата. За основа на тестването послужиха масивни метални конструкции.

6. Изглед от фюзелажа на Ил-76 към останките от фюзелажа на Ил-96-300.

7. Тези неща имат крила на самолет, мисля, че са тествани за надеждност тук. Крилото изпитва едни от най-големите натоварвания по време на полет, тъй като самолетът всъщност виси на тях.

8. Части от крилата все още са върху тестовите рамки, макар и покрити със здрав слой прах.

9. В кабината в горната част на рамката очевидно са получили данни за резултатите от теста. Това беше сърцето на тестовия комплекс.

10. Стелажи с някакво оборудване? Целта на тази линия шкафчета остава загадка.

11. Крило.

12. В работилницата имаше огромен брой представители на семейството на котките. Там се държаха много свободно, явно с напускането на хората станаха основните в цеха.

13. Малка панорама.

15. Дървен самолет за обработка на ергономичността на оформлението и усъвършенстване на чертежите.

17. Погледна през стъклото вътре в кабините. Усещането, че хората просто са в обедната си почивка, но слой прах в цялата работилница предполага, че никой не е идвал тук от няколко години.

18. След като инспектира работилницата, той се върна в Ил и се качи вътре.

19. Кабина.

20. През люка се качи на фюзелажа на самолета. Ако се вгледате внимателно, можете да видите куп малки котешки отпечатъци.

21. Оста на симетрия на самолета.

22. Крепежни елементи за товари.

23. Опашка.

24. Количка за крик.

25. Още веднъж IL-103.

28. Панорами.

Силите на тези хидравлични цилиндри са пропорционални на техните диаметри. Натоварването с помощта на допълнителни греди и скоби се разпределя равномерно върху структурните елементи. Пилони за стандартни двигатели D-30 бяха оставени на левия полуразмах на крилото, докато пилони и подсилени конструктивни елементи и точки на закрепване за двигатели PS-90, които са по-тежки и по-мощни от 30-те, бяха монтирани отдясно. ..

Разгледахме и вътрешността на самолета. За да се създаде натоварване на пода, пръстените се поставят на различни места ...

Мястото на навигатора и отново товарите на пода ...

Кабелни снопове от сензори за измервателни уреди са опънати в цялата кабина ...

Изглед на крилото през илюминатора, оплетен в мрежа от греди, скоби и жици ...

Проучването на интериора на самолета не беше без внимателен местен "контрольор";)

По-долу са два нови пилона за двигатели PS-90, предадени от завода за монтаж и тестване на якост ...

Цялото крило е окачено с различни лостове и противотежести, комбинирани в една обща сложна система ...

От тази кабина, разположена на няколко метра над пода, операторът управлява тестовите програми.
В хангара има две такива кабини ...

Е, тогава се запознахме с още един невероятен самолет - дървен модел в пълен размер на Ил-96-300, създаден главно за решаване на проблеми в оформлението на кабината.

Дори част от крилото и двигателя са пресъздадени на макета...

Не само интериорът, но и външните дизайнерски характеристики са моделирани достатъчно подробно ...

След като се качихме на борда, първото нещо, което разглеждаме, е пилотската кабина, защото тя също е налична в това оформление ...

На рамката отдолу - 103-та машина (петместен IL-103), която вече е преминала целия обхват на тестовете и сега също е в този отдел, приютена до по-голямата си сестра ...

И накрая още един общ изглед на лабораторията...