Лекция № 3 / 7 семестр Тема: Техническое обслуживание планера ла.

Время: 2 часа.

Учебные вопросы: 1. Изменение технического состояния планера.

2. Содержание то планера.

3. Диагностирование и прогнозирование технического состояния элементов планера.

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. 1). К ним относятся усталостные напряжения от перегрузок в полете и при посадке, износ в результате трения или фреттинг-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. Не 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 FАА 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 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), обеспечивающей наиболее рациональное использование материала (регулярные зоны). Однако в конструкции планера существуют зоны резко неоднородных упругих полей (нерегулярные зоны). По данным эксплуатации и ремонта в силовой конструкции самолетов до выработки назначенного ресурса усталостные трещины образуются в 20...30 зонах силовой конструкции.

Таблица 1. Виды повреждений элементов планера, частота повторяемости и причины.

Повреждения	Причина	Распределение	Частота повторяемости, %
Трещины	Усталостные напряжения	Логарифмически нормальное	40
Вмятины, забоины	Удары посторонними	Экспоненциальное	20
	предметами
			10
Коррозия	Воздействие окружаю-	Вейбулла
	щей среды
			30
Люфты, зазоры	Износ	Нормальное

Современные методы расчета напряженного состояния конструкции планера позволяют с достаточной точностью прогнозировать техническое состояние регулярных зон конструкции вплоть до достижения больших наработок (3...4 * 10⁴ полетов) и сводить число зон силовой нерегулярности до 10...15, а конструктивной нерегулярности (концентраторы напряжений — отверстия) до 100.....150. Это позволяет 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 элементах планера (валы и каретки закрылков и предкрылков, механизмы дверей и люков). Влияние таких отказов на безопасность полетов очевидно. Несимметричный выпуск закрылков или предкрылков, самопроизвольное открытие дверей или люков в полете представляют непосредственную угрозу безопасности полетов.

Отказы из-за износа могут проявляться не только в подвижных соединениях, но и в статических конструкциях (фитинговые, болтовые и заклепочные соединения).

Явление износа или разрушения таких соединений в условиях очень малых относительных перемещений контактирующих деталей, вызванных их вибрациями или деформацией под действием периодических сил, получило название фреттинг-коррозии. В процессе развития фреттинг-коррозии за счет значительного ухудшения качества поверхности деталей усталостная прочность соединения может снизиться в несколько раз.

Коррозионные повреждения возникают в результате воздействия внешней среды на материал элементов конструкции и значительно увеличиваются при нарушении целостности защитных покрытий (гальванических, оксидных, лакокрасочных и др.), контактировании металлов, обладающих неодинаковым электрохимическим потенциалом, наличии в конструкции зон, где скапливается влага (электролит). Коррозии подвергаются: наружная обшивка крыла, фюзеляжа, оперения; внутренняя обшивка гермокабины (особенно в местах скопления конденсата и контакта с гигроскопичными материалами); стыковочные узлы конструкции; двери и люки; санузлы; внутренняя поверхность баков-кессонов и др. Особую опасность коррозия представляет для деталей, работающих в условиях переменных нагружений, 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 противообледенительной 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.