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 скоростью роста повреждения предполагаемым сроком (налетом) обнаружения первоначального повреждения , принятой периодичностью ТОиР. Следует учитывать и экономические критерии: трудоемкость контроля, стоимость средств контроля, повторяемость контроля в зависимости от парка самолетов, потребность в ангарных помещениях.

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.

Вероятность обнаружения повреждения зависит от многих факторов, к числу которых можно отнести: условия диагностирования (на аэродроме, в ангаре, днем, ночью); опыт и квалификацию исполнителей; качество и состояние диагностического оборудования;

Рис. 1. Зависимость вероятности обнаружения трещины при периодическом обслуживании ЛА от ее длины

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 дефектации одного из самолетов в предположении логарифмически нормального распределения повреждения:

где — вероятность обнаружения повреждения размером визуальным методом; Ф — функция нормированного распределения Гаусса.

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

где а — среднее значение распределения длины трещины — среднее квадратическое отклонение; — метод контроля.

Знание размеров и вероятности обнаружения повреждения элемента конструкции, которое может быть обнаружено в процессе ТОиР, является основой для реализации той или иной стратегии обслуживания планера (по ресурсу, по состоянию). Известно, что чем меньше размеры повреждения, которое может быть обнаружено с достаточной достоверностью, тем выше вероятность его обнаружения в заданный период и тем больше интервалы между проведением ТОиР могут быть приняты. Таким образом, в настоящее время основным признаком, характеризующим техническое состояние планера, является отсутствие или наличие повреждения. Поэтому диагностирование в основном сводится к проведению осмотров при выполнении ТОиР с использованием неразрушающих методов контроля.

Еще в период проведения натурных ресурсных и эксплуатационных испытаний фиксируются моменты обнаружения повреждения и минимальная величина обнаруживаемого повреждения Максимально допустимая величина повреждения определяется из условия обеспечения прочности при ²/₃ максимальной нагрузки. Период развития повреждения от до зависит от скорости развития повреждения, которая может быть определена из опыта по уравнению

где — параметры модельного образца.

Характеристика действующих напряжений

где — амплитуда действующих напряжений; — коэффициент, учитывающий ширину образца.

Знание скорости распространения повреждения позволяет принять решение об установлении для данного элемента конструкции фиксированного ресурса либо, оценив живучесть конструкции, о возможности его 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 . 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 минимальных затратах на ТОиР.

Для оценки влияния усталостных повреждений элементов планера на безопасность полетов сначала определяют влияние отказа на вы полнение целевых функций конструкций (расчетными или экспериментальными методами), а затем вероятность неразрушения за время существования повреждения методами оценки надежности конструкции, поврежденной трещиной усталости:

где — время существования повреждения.

Принимая, что за период контроль повреждений не производился,

Очевидно, что является случайной величиной, распределенной с функцией

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

где — функция распределения времени возникновения повреждения.

В качестве функции распределения F_t0 (X) можно использовать логарифмически нормальное распределение:

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

При известных функциях распределения времени образованияnповреждения и времени достижения критической величины

вероятность неразрушения за время существования повреждения определяется следующим образом:

при отсутствии живучести конструкции

при обеспечении живучести

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

Нормируемые значения вероятностей попадания в особые ситуации меняются в зависимости от числа эксплуатируемых самолетов. Так, если для единичного самолета принять в соответствии с ЕНЛГС

то для парка в 10 самолетов Управляющими воздействиями для поддержания уровня безопасности полетов парка самолетов являются стратегии, режимы и методы ТОиР и связанная с ними периодичность контроля.