10. Обеспечение и поддержание летной годности

по условиям безопасности от коррозии

В общем случае основными факторами, потенциально снижаю­щими прочность конструкции в процессе длительной эксплуатации, являются усталость, коррозия, износ и случайные эксплуатацион­ные повреждения. При этом не следует упускать из вида и такой не до конца изученный фактор, как возможная деградация свойств материалов.

В предыдущих разделах речь шла в основном о характеристиках усталостной долговечности и живучести конструкции, в своей сово­купности определяющих исчисляемый в полетах и летных часах ресурс планера.

Допустимый срок службы силовой конструкции определяется в основном ее способностью сопротивляться повреждающему клима­тическому воздействию окружающей среды и прежде всего коррози­онным поражениям. Для обеспечения безопасности конструкции от коррозионных поражений необходимо:

с использованием различного рода покрытий и путем различ­ных конструктивных мероприятий в максимальной степени изолиро­вать конструкцию от агрессивной внешней среды;

^ использовать конструкционные материалы с наилучшими характеристиками сопротивляемости коррозии;

^ обеспечить необходимый уровень остаточной прочности конструкции в случае возникновения и развития коррозионных поражений;

обеспечить мониторинг конструкции, позволяющий в процессе эксплуатации выявить и устранить (отремонтировать) коррозионные поражения до достижения ими критических размеров;

^ современные стандарты эксплуатационной документации тре­буют специальной программы «Программа предупреждения и конт­роля уровня коррозии» (ППКК).

Действующая в РФ система обеспечения и поддержания летной годности самолетов по условиям безопасности от коррозии является частью общей отечественной системы обеспечения прочности при длительной эксплуатации, однако имеет ряд особенностей, обуслов­ленных следующими обстоятельствами.

Во-первых, в основе системы безопасности от возникновения и катастрофического развития усталостных повреждений лежат результаты фундаментальных научных исследований в области нагрузок, характеристик усталости материалов, механики хрупкого разрушения, позволяющие аналитически достаточно надежно про­гнозировать как момент зарождения усталостного повреждения, так и скорость его развития. Вследствие этого расчетные методы анализа усталости и трещиностойкости широко используются при проекти­ровании и сертификации, позволяя достаточно обоснованно фор­мировать программы технического обслуживания в эксплуатации, оптимизируя сроки и объемы выполнения необходимых работ по контролю конструкции.

Современная наука располагает солидным объемом знаний отно­сительно видов и механизмов коррозионного поражения, однако не предлагает разработчикам авиационной техники приемлемых мето­дов прогнозирования времени зарождения коррозии и скорости её развития, которые мргли бы лечь в основу разработки регламента технического обслуживания и контроля. Достаточно надежные рас­четные методы могут использоваться только для оценки остаточной прочности.

Во-вторых, в силу чрезвычайной сложности адекватного воспро­изведения действующих в эксплуатации поражающих факторов и их

контролируемого форсирования по времени испытания конструкций на воздействие окружающей среды и других вызывающих корро­зию факторов, в отличие от ресурсных испытаний, не применяются широко в практике создания и сертификации авиаконструкций.

Проводимые ЦАГИ, ВИАМ, СибНИА работы в природных клима­тических лабораториях носят исследовательский характер, а практи­чески экспериментальная часть работ по обеспечению и обоснова­нию безопасности конструкции от коррозионных поражений ограни­чивается испытаниями на остаточную долговечность и остаточную прочность пораженных коррозией элементов конструкции и натур­ными испытаниями самолетов с наработкой в эксплуатации, имею­щих естественные или смоделированные коррозионные поражения. (Здесь уместно отметить, что с целью обоснования возможности уве­личения ресурсов и сроков службы самолетов Ту-134, Ту-154 и Ил-18 были проведены полномасштабные ресурсные испытания 2-х экзем­пляров самолетов каждого типа с наработкой и еще 2-х экземпляров самолета Ту-134 с наработкой на остаточную прочность.)

Т

Безопасность от явлений усталости

Конструктивно- технологические методы при проектировании и доводке

Расчетные методы		Экспериментальные методы
при проектировании		при проектировании и
и сертификации 1		сертификации ! 1

Л

Расчетные

оценки

долговечности и скорости развития повреждений

Расчетные

оценки

остаточной

прочности

Л

Ресурсные испытания (вт. ч.по определению скоростей развития трещин)

Испытания

на

остаточную

прочность

Контроль технического состояния в эксплуатации и при ремонтах

Безопасность от коррозионных поражений

аким образом, из четырех основных методов обеспечения про­чности при длительной эксплуатации - конструктивно-технологичес­ких, расчетных, экспериментальных и эксплуатационных (контроль технического состояния) - при обеспечении безопасности от корро­зионных поражений в полной мере используются только первый и последний (рис. 2.42).

Рис. 2.42. Основные методы обеспечения прочности при длительной эксплуатации

Обеспечение безопасности от коррозионных поражений при про­ектировании достигается выбором материалов (материалы с улуч­шенными коррозионными свойствами, исключение неблагоприят­ного сочетания материалов и т.д.), конструктивно-технологическими мероприятиями (исключение застойных зон, применение крепежа с натягом, герметизация стыков и т.д.), выполнением защиты корро­зионно-опасных мест (местное оксидирование, применение ЛКП и ингибирующих составов и т.д.) и обеспечением контролепригодности конструкции (использование люков-лазов, съемная ТЗИ и т.д.).

Мероприятия по повышению коррозионной стойкости самолетов Ту-134 и Ту-154 разрабатывались и внедрялись в течение всего пери­ода производства и эксплуатации этих самолетов.

Перечислим лишь некоторые их них:

^ доработана система дренажа;

р улучшена система лакокрасочной защиты подпольной части фюзеляжа на основе грунта ЭП-0215 и ЭП-140М;

введена технология местного оксидирования деталей и головок заклепок;

введена окраска внешней поверхности самолета системой высококачественных полиуретановых ЛКП и окраска внутренних поверхностей кессон-баков;

р выполнена замена материалов отдельных деталей (Mg на А1);

р введена обработка наиболее коррозионно-опасных мест профи­лактическим ингибирующим составом типа Dinitrol или НГ- 222 АФ в производстве и в эксплуатации;

р для защиты зачищенных под металлизацию мест применены токопроводящие пасты;

^ по стыкам обшивки введен регламентированный зазор, заполня­емый герметиком, а также герметизация швов в туалетах и буфетах.

При создании нового поколения самолетов Ту-204, Ту-214 и Ту-334 использован весь опыт, накопленный при сопровождении, эксплуата­ции и доводке конструкции самолетов Ту-134 и Ту-154, кроме того, в их конструкции использованы новые дополнительные конструк­тивно-технологические мероприятия, позволившие перейти на без­ремонтную эксплуатацию этих самолетов и обеспечившие возмож­ность эксплуатации этих самолетов за пределами проектного срока службы:

^ применены листы с регламентированной плакировкой из 1163РДТВ;

применены плиты из материала 1163 взамен Д16; введена легкосъемная ТЗИ с гидрофобной защитой;

>■ исключены закрытые профили на гермошпангоутах;

широко использован герметичный заклепочный, болт-закле- почный и болтовой (с натягом до 1,2%) крепеж и т.д.

К сожалению, несмотря на большой объем внедренных в практи­ку проектирования, производства и эксплуатации антикоррозионных мероприятий, современный уровень материалов и технологии позво­ляет только в той или иной степени снизить вероятность и масштабы возможного коррозионного поражения конструкции.

Именно несовершенством конструктивно-технологических мето­дов предотвращения коррозии в совокупности с отсутствием серь­езной расчетно-экспериментальной базы объясняется тот факт, что подавляющее большинство выявляемых в эксплуатации и при ре­монтах дефектов силовой конструкции составляют коррозионные поражения. Так по результатам исследования технического состояния самолетов Ту-154М доля коррозионных поражений из общего чис­ла выявленных дефектов составляет 68%, случайных механических повреждений - 30%, а усталостных дефектов - всего 2% (табл. 2.8).

Таблица 2.8

Критические места конструкции

		Ту-154Б	Ту-134
			С неусиленным крылом	С усиленным крылом
Общее количество критических мест		332	509	466
Характер выявленных в эксплуатации дефектов	Случайные механические повреждения	30%	26%
	Усталость	2%	4%
	Коррозия	68%	70%

В этой ситуации необходимый уровень безопасности полетов по условиям прочности силовой конструкции может быть в полной мере обеспечен только эффективно действующей системой поддержания летной годности, обеспечивающей тщательный контроль конструк­ции в эксплуатации с целью своевременного выявления и устранения коррозионных поражений и факторов, способствующих активному образованию коррозии (нарушения защитных покрытий, повышен­ная влажность и т.д.).

Действующая в РФ система поддержания летной годности ВС по условиям безопасности от коррозионных поражений базируется на следующих основных принципах:

р включение в ЭД требований по периодическому контролю кор­розионного состояния конструкции, проведению антикоррозионных мероприятий, а также указаний по методам устранения коррозион­ных поражений;

^ постоянный мониторинг и анализ условий эксплуатации и техни­ческого состояния парка; корректировка ЭД по результатам анализа;

р участие в работах по поддержанию летной годности разработ­чика, НИИ промышленности и гражданской авиации, эксплуатанта и авиационных властей;

^ максимальное привлечение к оценке технического состояния ВС независимых центров ТОиР;

постоянное совершенствование конструкции, методов защиты от воздействия агрессивных сред, методов и средств неразрушающе­го контроля;

р поэтапность установления допустимого в эксплуатации срока службы для данного типа самолетов вплоть до проектных значений;

р поэтапность отработки каждым экземпляром допустимого для парка срока службы.

Общий алгоритм работы данной системы приведен на рис. 2.43.

Рис. 2.43. Система поддержания летной годности по условиям

безопасности от коррозии

Принцип поэтапности установления ресурсов и сроков службы парку самолетов рассматривался выше.

Здесь же остановимся подробнее на принципе поэтапности отра­ботки каждым экземпляром допустимого для парка срока службы, введенном в практику работ ОАО «Туполев» по самолетам семейства Ту-204/214.

Суть этого подхода заключается в том, что каждый экземпляр само­лета за весь свой срок службы должен пройти несколько углубленных обследований технического состояния по программе разработчика. По результатам каждого обследования должна быть подтверждена летная годность самолета на очередной этап эксплуатации.

Необходимость введения таких процедур обусловлена следующим.

Во-первых, в соответствии с действующей системой поэтапного установления ресурса парку процедуры увеличения ресурсных показателей предусматривают целевое исследование и анализ тех­нического состояния самолетов. Однако рано или поздно этот про­цесс заканчивается, и парку устанавливаются проектные значения ресурсов и сроков службы. В условиях растянутого по времени про­изводства самолет, поступивший в эксплуатацию после установле­ния парку проектных значений ресурса, оказывается вне обязатель­ных периодических процедур обследования с возможным участием разработчика.

Отметим, что при отказе от поэтапности установления ресурсов парку самолетов в такой ситуации оказываются все самолеты парка с самого начала эксплуатации.

Во-вторых, одним из важных для обеспечения безопасной эксплуа­тации (в том числе по условиям прочности) этапов жизненного цикла всех предыдущих типов отечественных ВС являлись периодические капитальные ремонты в условиях ремонтных предприятий или заво- дов-изготовителей. Эти ремонты, связанные с частичной разборкой и демонтажем оборудования, позволяли проводить детальное обсле­дование технического состояния конструкции, привлекая при необ­ходимости разработчика, и выполнять необходимые мероприятия по устранению выявленных дефектов и профилактике их появления.

Все современные типы ВС эксплуатируются без выполнения капи­тальных ремонтов, что, безусловно, ограничивает возможности мони­торинга технического состояния каждого экземпляра и ограничивает возможности разработчика по получению необходимой информации о техническом состоянии самолетов.

Таким образом, введение поэтапности отработки экземпляром т: - ектного срока службы призвано компенсировать возможные пробель: в информации о техническом состоянии самолетов и является важны м шагом на пути к отказу от этапности установления ресурсов парку

По самолетам семейства Ту-204 такой шаг сделан. В частности, в соответствии с эксплуатационной документацией самолета Ту-204-100 каждый экземпляр самолета один раз в 6 лет, но не реже чем каж­дые 4000 полетов и 12000 летных часов должен пройти углубленное обследование технического состояния по программе разработчика с оформлением заключения главного конструктора, подтверждающего летную годность самолета на следующий этап эксплуатации.

Действующая в РФ система поддержания летной годности по условиям безопасности от коррозионных поражений доказала свою надежность и эффективность. В кризисные для гражданской авиации годы эта система не только не была разрушена, но и получила свое развитие. Это позволило в значительной степени сохранить парк самолетов Ту-134 и Ту-154, обеспечив их безопасную эксплуатацию в течение сроков службы, в 2 раза превышающих проектные значе­ния при значительно больших, чем планировалось, межремонтных сроках службы (табл. 2.9).

Таблица 2.9

Проектные и достигнутые сроки службы самолетов «Ту»

Самолеты	Межремонтные сроки службы (СС)
	Проектный СС	Установленный СС
Ту-134	4 года 6 мес.	10 лет
Ту-154Б	4 года	20 лет
Ту-154М	4 года	20 лет

К числу основных проблем существующей системы следует отнести субъективность оценок технического состояния конструк­ции, а порой и просто низкое качество проводимых эксплуатантами работ по выполнению требований разработчика в части контроля конструкции и проведения профилактических мероприятий.

Именно качество обслуживания и дефектации, а не календарный срок службы определяют в конечном итоге техническое состояние конструкции по условиям коррозии.

Представленные на рис. 2.44 данные о количестве выявленных при детальном исследовании в центре ТОиР очагов коррозии в конс­трукции самолетов с различными сроками службы после последнего ремонта наглядно это подтверждают.

На самолетах, проходивших исследование технического состояния по программе разработчика в условиях АТБ (рис. 2.45, 2.46), выяв­ляют не более 5 коррозионных поражений, а через год в условиях центра ТОиР - около 100 коррозионных зон. При этом при последую­щем ежегодном проведении исследования технического состояния в центре ТОиР количество дефектов неуклонно снижается.

34 56 78 9 10

Календарные годы после последнего ремонта (ППР)

Рис. 2.44. Зависимость числа коррозионных повреждений от срока службы ППР

Рис. 2.45. Количество коррозионных повреждений, выявленных на самолетах Ту-154М при исследовании технического состояния в АТБ и ЦТОиР

Эти факты лишний раз подтверждают как довольно часто встреча­ющийся низкий уровень выполнения контроля в эксплуатации, так и необходимость регулярного исследования технического состояния самолетов в независимых специализированных центрах ТОиР, рас­полагающих квалифицированными кадрами и оборудованием.

Однако и сами по себе центры ТОиР не являются панацеей и гаран­тией объективного контроля.

При исследовании в двух центрах ТОиР (рис. 2.47) примерно равного количества самолетов среднее на один самолет количество выявленных коррозионных поражений отличается в 5 раз.

А

Я « к	35
а (D	30
од Р « О В	25
X 3 а	2
а о а со	1
О Р Р О	1
и о ч о	5
&	0

/ /I

3-й ежегодный этап

Центр ТОиР «А» - 11 самолетов Центр ТОиР «В» - 9 самолетов

Рис. 2.46. Среднее (на самолет) количество коррозионных повреждений силовой конс­трукции самолетов Ту-154М, выявленных при исследованиях технического состояния

Рис. 2.47. Количество коррозионных повреждений самолетов Ту-154М, выявленных при ежегодных исследованиях технического состояния в различных центрах ТОиР

При исследовании в центре ТОиР выявлено более 120 зон корро­зии, через год в другом центре ТОиР дефектов практически не нахо­дят, а еще через год машина проходит исследование в первом центре и количество коррозионных поражений опять исчисляется несколь­кими десятками.

Эти данные свидетельствуют о необходимости унификации мето­дик контроля и более широком использовании средств объективного контроля, а также необходимости оснащения центров ТОиР квали­фицированными кадрами и оборудованием.

В целом основные проблемы существующей системы поддержа­ния летной годности по условиям безопасности от коррозионных поражений могут быть сформулированы следующим образом:

Система носит жесткий административно-разрешительный характер и требует больших временных трудозатрат на оформление документов.

^ Слабое использование современных информационных тех­нологий не позволяет обеспечить необходимую оперативность обмена информацией, ее полноту и доступность для анализа и систематизации.

Система построена по «последовательному» принципу. Коор­динация действий участников процесса затруднена.

^ Ограниченные возможности адаптации к особенностям усло­вий эксплуатации и уровню технического обслуживания конкретного эксплуатанта.

Субъективность оценок технического состояния. Дефицит ква­лифицированных кадров.

Задача создания конкурентеспособных самолетов и обеспечения их безопасной и экономически эффективной эксплуатации не может быть решена без развития и совершенствования системы обеспече­ния и поддержания их летной годности по условиям безопасности от коррозии.

Основные направления совершенствования этой системы пред­ставляются следующими:

г- Развитие экспериментальной базы и расширение исследований закономерностей образования и развития коррозии.

Развитие нормативной базы, регламентирующей объем работ по доказательству соответствия конструкции требованиям безопас­ности от коррозии.

^ Совершенствование материалов, конструкций и повышение их контролепригодно сти.

^ Разработка и внедрение более совершенных средств неразру­шающего объективного контроля.

Развитие сети независимых центров ТОиР и их оснащение оборудованием и квалифицированными кадрами.