книги из ГПНТБ / Крауз С.В. Основы технической эксплуатации авиационного оборудования I. Элементы теории надежности оборудования летательных аппаратов. II. Средства и методы контроля и подготовки авиационного оборудования

О О '

UP UP

Аварийная сеть

ОсноВная сеть

Потрейители

Фиг. 3.8. Схема самолетной электрической системы с резервированием: Г — генератор; УР — угольный регулятор; ДМР — дифференциально-минимальное реле; ПС — питательная.сеть; 1 — первичная распределительная сеть: 2 — вто­ ричная распределительная сеть; К — контактор; П — проводка от первичной распределительной сети до контактора.

' где Рсп — надежность одиночной системы производства электри­ ческой энергии;

60

Наличие 5 параллельных цепей в клетке первичной распреде­ лительной сети повышает надежность системы при обрыве прово­ дов, но почти не влияет на надежность системы при появлении в первичной сети коротких замыканий; поэтому, если «весовой» экви­ валент числа повреждений, возникших от обрыва, обозначить че­ рез К0, а весовой эквивалент числа коротких замыканий первич­ ной электрической сети обозначить через Кк, где

то надежность основной первичной распределительной сети может быть выражена в следующем виде:

62

Г л а в а I V

ВЛИЯНИЕ ВНЕШНИХ ФИЗИЧЕСКИХ ФАКТОРОВ НА СОСТОЯНИЕ И РАБОТУ ОБЪЕКТОВ

и с и с т е м Ав и а ц и о н н о г о о б о р у д о в а н и я

УСЛОВИЯ ПОЛЕТА И ХАРАКТЕРИСТИКА ПРИРОДЫ РАЗЛИЧНЫХ ФАКТОРОВ, СОПРОВОЖДАЮЩИХ ПОЛЕТ

Расширение диапазона метеорологических и географических условий применения авиации, а также увеличение скоростей и вы­ сот полета современных самолетов приводит к расширению диапа­ зона изменения температуры, давления, влажности и других внеш­ них физических факторов, воздействующих на авиационную техни­ ку и оказывающих влияние на свойства и характеристики объектов авиационной техники. Степень изменения характеристик тем зна­ чительнее, чем больше интенсивность и время воздействия физиче­ ских факторов. Изменение свойств и характеристик объектов авиа­ ционной техники обычно возрастает, если одновременно влияют два или более различных факторов. Например, одновременное уве­ личение влажности и нагрева оказывает большее влияние на па­ раметры объекта, чем воздействия их независимо друг от друга.

Тепловые условия работы объектов авиационного оборудова­ ния в полете очень разнообразны. Температура внешнего атмосфер­ ного воздуха изменяется в зависимости от времени года и высоты полета в диапазоне от — 60°С до + 50°С и более. Кроме воздей­ ствия температуры внешнего окружающего воздуха, причинами пе­ регрева самолета и его оборудования могут быть кинетическое теплообразование при полете самолетов на сверхзвуковых скоро­ стях, большое выделение тепла частями авиадвигателей, ухудше­ ние теплообмена отдельных агрегатов, нарушение вентиляции, ме­ стный перегрев за счет выделения тепла внутри объектов электро­ оборудования и т. д.

Действие тепла и холода прежде всего связано с изменениями размеров материала. Если материал детали неоднороден, то при наличии внутри него температурного градиента могут возникнуть внутренние механические напряжения, произойти деформация и по­ явление трещин в деталях, изменение характеристик объектов само­ летного оборудования и отказы их в работе. Действие высоких тем­ ператур приводит к повреждениям и порче изоляционных материа­ лов, создаются благоприятные условия для пробоя изоляции, на­ рушается герметичность трансформаторов конденсаторов, появ­ ляется течь заливочных и пропиточных компаундов. Разжижение

64

смазок понижает их эффективность, способствует их вытеканию. В обмоточных проводах разрушается эмалевая изоляция проводов, что может привести к коротким замыканиям и к еще большему увеличению местного перегрева; изменение параметров некоторых элементов приводит к расстройках; и другим нарушениям нормаль­ ных режимов работы объектов.

Низкая температура окружающего воздуха вызывает затруд­ нения в эксплуатации. Понижение температуры окружающего воз­ духа значительно увеличивает вязкость технических жидкостей, что приводит к увеличению расхода мощности в источниках гидро­ энергии, к уменьшению скорости срабатывания гидравлических приводов и к ослаблению разбиваемых ими усилий, а в некоторых случаях — к их отказу. Увеличение вязкости жидкостей и засты­ вание смазочных масел в различных движущихся узлах влечет за собой сильное торможение, вплоть до их остановки. Низкие темпе­ ратуры приводят к разрушению резины, растрескиванию компаун­ дов, нарушению герметичности, иногда нарушению контактов и об­ рыву выводов. При понижении температуры электролита в элект­ рических аккумуляторах сильно уменьшается их емкость.

Резкие изменения температуры особенно способствуют наруше­ нию герметичности, понижению усталостной прочности механиче­ ских деталей, ослаблению прочности механических соединений, в частности контактов.

Надежная работа объектов авиационного оборудования в пе­ ременных температурных условиях достигается:

—удалением их от самолетных источников тепла и размеще­ нием по возможности в отапливаемых герметических кабинах;

—устройством индивидуального охлаждения, обогрева или теплоизоляции;

—применением материалов с малоизменяющимися в зависи­ мости от температуры свойствами и характеристиками;

'— введением специальных температурных компенсаторов.

В процессе эксплуатации объекты авиационной техники могут непосредственно соприкасаться с водой. Вода попадает на объекты при полетах самолетов в облаках, в тумане, при конденсации водя­ ных паров на поверхности объекта, при смачивании брызгами воды или дождя.

Количество влаги на поверхности объекта зависит от относи­ тельной влажности атмосферы и от смачиваемости поверхности де­ талей. Содержание воцы в единице объема воздуха зависит от его температуры и давления.

Водяная пленка на изоляционном материале понижает поверх­ ностное сопротивление материала, а проникновение влаги внутрь пористого изолятора понижает его объемное сопротивление. По­ глощение воды твердыми изолирующими материалами увеличивает их диэлектрическую проницаемость, следовательно, изменяются значения емкостей. С увеличением относительной влажности и тем­ пературы воздуха изменяется также и его диэлектрическая про­ ницаемость.

5. С. В. Крауз и др.

65

Изменение диэлектрической постоянной воздуха приводит

кизменению емкости воздушных конденсаторов, а следовательно,

красстройке и нарушению режимов работы аппаратуры.

Влага ускоряет коррозию металлов, изменяет электрические характеристики диэлектриков, способствует тепловому распаду ма­ териалов, гидролизу, появлению плесени и другим электрическим и механическим повреждениям аппаратуры.

Влагостойкость и коррозийная стойкость объектов самолетного оборудования обеспечиваются применением материалов с возмож­ но меньшей гигроскопичностью, покрытием поверхностей водоне­ проницаемыми и противокоррозийными покрытиями, применением индивидуальных обогревателей влагос^орников и т. п.

С увеличением высоты полета значительно изменяются давле­ ние, плотность и электропроводность атмосферного воздуха, по­ этому во многих объектах авиационного оборудования могут воз­ никнуть серьезные нарушения их работы и иногда даже поврежде­ ния отдельных узлов.

Вследствие уменьшения плотности воздуха с высотой умень­ шается теплоемкость, в результате чего ухудшаются условия охлаж­ дения и может произойти опасный перегрев агрегатов (электриче­ ских машин, трансформаторов и т. п.).

Уменьшение с высотой электропрочности атмосферного . воз­ духа приводит к ухудшению условий коммутации в электрических машинах и к возрастанию вероятности поверхностного пробоя изо­ ляции на деталях, находящихся под высоким напряжением.

Для увеличения высотности объектов авиационного оборудова­ ния их размещают в герметических кабинах, отсеках и контейнерах,

а также применяют детали и узлы с повышенной электрической прочностью.

Во время полета самолет и его оборудование подвергаются воздействйю механических нагрузок различного характера (силы инерции, вибрационные, аэродинамические и ударные силы). Дей­ ствие этих сил приводит к тряске и смещению стрелок, к уменьше­ нию резкости изображений на аэрофотоснимках, возникновению ре­ зонансных колебаний в креплениях приборов и агрегатов, к появ­ лению ложных срабатываний реле, ускоренному износу осей опор и подшипников, потере герметичности корпусов приборов й обра­ зованию трещин в местах пайки деталей, к повреждению тонких деталей и т. п. Наиболее чувствительны к действию вибраций элект­ ровакуумные приборы; в них возникают механические повреждения, обрыв подогревателя, замыкание электродов, нарушение вакуума.

В качестве мер защиты от воздействия всех указанных выше факторов, помимо конструктивных мер в самих объектах, приме­ няются амортизаторы, упругие ограничители, самоконтрящиеся

крепления, расположение объектов в местах с наименьшей интен­ сивностью вибрации и т. п.

66

ОЦЕНКА ВЛИЯНИЯ ФИЗИЧЕСКИХ ФАКТОРОВ НА НАДЕЖНОСТЬ СИСТЕМ

Основными определяющими параметрами самолетной системы, по которым можно судить об ее исправности и работоспособности, являются параметры, характеризующие функциональную эффек­ тивность системы. Величина отклонения определяющих параметров от установленных значений и является критерием, характеризую­ щим исправность системы. Таким образом, надежность системы в целом может определяться, как вероятность выполнения ее основ­ ных рабочих функций при сохранении значений определяющих ра­ бочих параметров системы в границах установленных допустимых значений, т. е. неисправность системы в данном случае характери­ зуется таким режимом ее работы, при котором величина опреде­ ляющих параметров отклоняется за пределы допустимых значений. Как уже было выше отмечено, рабочие параметры системы со вре­ менем могут терять свою стабильность и изменяться даже при со­ хранении постоянства параметров входных сигналов. И то и другое может происходить, в свою очередь, во-первых, под воздействием внешних физических факторов и, во-вторых, под влиянием внут­ ренних физических факторов, зависящих от конструктивного со­ вершенства системы и от степени напряженности рабочих режимов н величины нагрузки активных материалов элементов системы. Рабочий режим системы и величина нагрузки материалов ее эле­ ментов в значительной степени зависят как от входных параметров, гак и от параметров энергии, применяющейся для питания систе­ мы, и от параметров внешней физической среды. Назовем их воз­ действующими параметрами. К числу их могут относиться, напри­

рометрическое давление окружающей среды и т. д. Учитывая выше­ изложенное, надежность системы в целом следует характеризовать плотностью вероятности величины определяющих параметров исследуемой системы при сохранении постоянства значений воздействующих параметров.

Статистическая плотность вероятности или, что то же, частота распределения определяющих параметров х может быть получена в процессе специальных испытаний самоличных систем или на основании данных, полученных в процессе их эксплуатации. Для построения на основании данных испытания N систем кривой ча­ стоты распределения определяющего параметра, как случайной

5*

Если же подобным способом построить кривые, соответствую­

f(x)— частота распределения определяющего параметра; V,; V2... Vh— значения воздействующего параметра. Вероятность попадания случайной величины на заданный уча­

сток равна приращению функции распределения на этом участке,

Геометрически вероятность попадания величины х на задан­ ный участок «п ?2 равна площади, ограниченной кривой распреде­ ления, опирающейся на этот участок.

(фиг. 4.2). Задаваясь уровнем надежности вероятности попадания на заданный участок, легко определить допустимые пределы из­ менения V.

68

В том случае, когда рассматривается сложная система, состоя­ щая из нескольких блоков, или когда рабочий режим разных са­ молетных систем связан с воздействием одного и того же физи­ ческого фактора, например напряжения электрической сети, то задача определения допустимых пределов изменения такого рода воздействующих параметров может быть решена лишь при изве­ стных значениях допустимых пределов изменения воздействующих параметров составляющих блоков или отдельных систем.

Используя данные

для ряда блоков или отдельных систем и построив для всех блоков или отдельных систем кривые вышеупомянутой зависимости, полу­ чим семейство кривых надежности вероятности попадания опреде­

определит допустимые границы Гр Г2 воздействующего параметра, общего для сложной системы или для комплекса систем.

Уравнение (4.4) можно обобщить, представив его в виде ве­

69