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

ми электрических цепей объектов оборудования и питательных ма­ гистралей пневмо- и гидросистем.

В практике технической эксплуатации авиационного оборудова­ ния самолетов автоматические контролино-измерительные станции пока еще не находят широкого применения. Объясняется это чрезвы­ чайной сложностью создания подобных устройств, а также необхо­ димостью специальной доработки систем оборудования, направлен­ ной на приспособление их к этим станциям, или одновременной координированной разработки как автоматических контрольно-изме­ рительных станций, так и поверяемых объектов. Однако эти средства следует считать наиболее перспективными и эффективными устрой­ ствами для получения в кратчайший срок объективной информации о действительном состоянии оборудования подготовленного к поле­ ту летательного аппарата. Кроме того, как указывается в зарубеж­ ной печати, некоторые варианты опытных образцов быстродей­ ствующих автоматических поверочных устройств позволяют обна­ руживать характер и место неисправности в оборудовании, а также выдают рекомендации по их устранению.

Развитие авиационной техники неизменно влечет за собой раз­ витие средств и системы контроля. Отставание в развитии средств контроля отрицательно сказывается на эффективности затрат труда личным составом при обслуживании самолетов, тормозит развитие организационных форм системы контроля технического состояния авиационной техники. Уровень развития средств контроля оказы­ вает существенное влияние на быстроту и качество подготовки авиационной техники к полетам, определяет возможности прогно­ зирования безотказной работы авиационной техники в течение того или иного периода эксплуатации. В настоящее время признано нормальным параллельное развитие авиационной техники и средств ее контроля. Одновременно с проектированием и созданием объек­ тов авиационной техники разрабатываются и средства их проверки. Последние в известной мере будут определять систему контроля. В свое время развитие средств проверки позволило перейти от иоэкипажной к более прогрессивной групповой системе обслужи­ вания авиационной техники, выделить инструментальный контроль технического состояния авиационной техники в особый вид работ и тем самым обеспечить более высокое качество этого контроля. Вместе с тем новая организационная форма технического обслу­ живания и контроля состояния авиационной техники стимулиро­ вала совершенствование существующих и разработку новых средств контроля.

ПРИБОРЫ И АГРЕГАТЫ АВИАЦИОННОГО ОБОРУДОВАНИЯ КАК ОБЪЕКТЫ КОНТРОЛЯ

Анализ приборов и агрегатов авиационного оборудования как объектов контроля имеет целью выявить основные методы и способы, которые могут быть применены при инструментальной * проверке этих объектов.

* Под инструментальной проверкой понимается проверка объектов с по­ мощью измерительных мер, измерительных приборов и установок.

80

, Условно все приборы и агрегаты можно подразделить на сле­ дующие основные группы:

1)электрические машины и аппараты;

2)измерительные приборы непосредственного измерения конт­

ролируемых величин;

3)измерительные приборы, построенные на принципе электри­ ческих измерений неэлектрических величин;

4)многоблочные измерительные устройства, выполненные как совокупность измерительных приборов и систем дистанционного сле­ дящего привода;

5)автоматические регуляторы прямого действия;

6)системы автоматического регулирования.

Периодическая инструментальная проверка приборов и агрега­ тов имеет целью на основании исследования характеристик этих объектов установить кондиционность их, т. е. пригодность их к даль­ нейшей эксплуатации на самолете. Эта задача может быть решена успешно при следующих условиях:

—если для исследования выбраны характеристики, которые являются определяющими в оценке технического состояния объекта, позволяют прогнозировать безотказную работу его на определенный период. Очевидно, наличие тенденции к изменению в процессе экс­ плуатации является обязательным признаком характеристики, под­ лежащей исследованию. Закономерность изменения характеристики, рост градиента изменения ее по времени эксплуатации подлежат особо внимательному изучению в процессе исследования;

—если правильно выбраны метод и средства исследования, обеспечивающие при эксперименте сохранение нормальных режимов

пусловий работы объекта в целом и отдельных его элементов в част­ ности. В цепях получения наиболее достоверных данных о состоянии

объекта желательно создание в процессе исследования режимов и условий работы его, аналогичных имеющим место при работе объекта на различных этапах и режимах полета самолета;

—если не допущено ошибок в технике проведения испытаний,

аименно: в полноте проведения положенной программы исследо­ ваний, в выборе момента отсчета, в точности отсчета измеряемых величин, в обработке результатов наблюдений, а также в выборе сведений о допустимых погрешностях испытуемого объекта. Ошибки часто носят субъективный характер. Поэтому автоматизация процес­ са проведения эксперимента, исключающая ' влияние оператора на результаты исследования от момента начала испытаний объекта, вплоть до получения документа о его состоянии, является наиболее радикальным средством предотвращения этих ошибок.

Проверенным может считаться только такой объект, при испы­ тании которого было выполнено каждое из приведенных выше условий.

Электрические машины и аппараты.

Э л е к т р и ч е с к и е м а ш и н ы ' представлены на самолетах генераторами постоянного и переменного тока, преобразователями тока и напряжения, электромашинными усилителями, электродви-

гателями привода и электромехаиизмами. Для целей проводимого анализа все эти устройства достаточно отнести к одному из двух ос­ новных видов электрических машин — генераторам или электродви­ гателям. Преобразователи тока будем рассматривать как совокуп­ ность этих двух видов машин.

Представим электрическую машину в виде схемы на фиг. 5.3.

няться:

а) основные параметры магнитных цепей, в частности, вслед­ ствие 'изменения под действием механических или тепловых нагру­

82

подверженных значительным тепловым и динамическим нагрузкам (обмотка ротора, ее выводы, коллектор, устройство сцепления, ре­ дукторы в электромеханизмах и т. п .);

г) механическое состояние неподвижных деталей: статора, флан­ цев крепления, клеммных панелей или штепсельных разъемов.

В 'практике наблюдаются случаи появления трещин корпусов гене­ раторов и повреждение других деталей.

Характеристики пп. б, в и г могут быть проверены тщательным внешним осмотром электрической машины и путем непосредствен­ ного измерения таких величин, как сопротивление обмоток, сопротив­ ление и прочность изоляции электрических проводов и цепей отно­ сительно корпуса машины, высота щеток ( в отдельных случаях — глубина или неравномерность выработки коллектора). Сравнивая результаты осмотра и измерений с требованиями технических усло­ вий, получаем предварительное представление о техническом состоя­ нии машины. Проверка по пп. а—г совершенно необходима, но еще недостаточна, чтобы сделать заключение о пригодности машины к дальнейшей эксплуатации.

Всякое существенное изменение (ухудшение) в техническом состоянии электрической машины неизменно приводит к увеличению потерь в ней. Действительно, суммарные потери 2jP в электрической машине складываются из механических потерь рых (вентиляцион­ ных в подшипниках, от трения щеток о коллектор или контактные

Таким образом, видно, что существенные изменения в состоя­ нии машины не могут не повлечь увеличения суммарных потерь, определяющих к. п. д. машины т. Если подводимая к машине мощ­ ность равна Рь а отдаваемая Р2, то

Сравнивая к. п. д., полученный при периодических испытаниях машины, с к. п. д., который она имела при выпуске с завода, мож­ но установить факт изменения ее внутреннего состояния.

Количественное и наиболее полное представление о свойствах электрических машин дают только их характеристики.

Следовательно, достаточно полная оценка изменения этих свой­ ств не может быть сделана без испытания машины на стенде и сравнения полученных характеристик с первоначальными, снятыми при выпуске машины с завода. В настоящее время такие испытания пока еще весьма трудоемки, требуют сложного и громоздкого обору­ дования.

Электрические механизмы на самолетах работают в качестве привода кранов, заслонок, органов управления, закрылков, шасси-, и т. д. В них электродвигатель обычно бывает жестко соединен с ре-

дуктором, программными, предохранительными и другими устрой­ ствами. Естественно, что в данном случае нельзя ограничиться толь­ ко проверкой электродвигателя (если это и возможно практически), так как это не даст представления о состоянии всего механизма в це­ лом. Например, потери в редукторе, как известно, выражаются через момент трения, равный [7J:

где М0 — постоянный момент трения, не зависящий от нагрузки и отнесенный к выходному валу; по существу это момент трения при холостом ходе механизма;

М — момент нагрузки, действующий на выходном валу, отне­ сенный к входному налу редуктора;

3 — нагрузочный коэффициент потерь;

yVfTp — момент трения, отнесенный к входному валу.

М0 и (3 зависят от состояния трущихся поверхностей, качест­ ва смазки и других факторов, т. е. они подвержены изменению в про­ цессе эксплуатации. Все это усложняет повторные испытания ьлектромеханизмов со встроенными редукторами. Однако, имея в виду, что режим работы таких механизмов обычно кратковременный или. повторно-кратковременный, работают они в узком диапазоне огра­ ниченной по времени программы и имеют, как правило, значитель­ ный запас мощности, представляется возможным динамические ис­ пытания их ограничить только проверками:

—•потребляемой мощности при холостом ходе (без нагрузки) — *для сравнительной оценки величины потерь в новом и испытуемом механизме;

—потребляемой мощности при номинальном и максимальном нагрузочном моментах, предусмотренных паспортными данными ме­ ханизмов;

—скорости и качества (плавности, четкости, точности и т. п.) отработки программы.

Итак, комплекс исследований и проверок по упомянутым выше

пп. «а» и «г» вполне достаточен для обоснованного принятия решения о кондиционности той или иной электрической машины как авто­ номного объекта. Работа ее на самолете в какой-либо системе не мо­ жет быть причиной необходимости проведения дополИнтельных ис­ пытаний ее, например, как объекта регулирования или исполнитель­ ного механизма, за исключением проверки работоспособности после включения в систему. Последнее необходимо как средство проверки правильности монтажа. Дополнительные испытания не нужны пото­ му, что проверялась машина, которая уже работала в данной систе­ ме. Следовательно, будучи исправной, она не может внести какихлибо помех. Если все же наблюдаются ненормальности в ра­ боте системы, то причины их следует искать в недостатках других ее элементов.

Сложность и трудоемкость необходимого комплекса периоди­ ческих испытаний и проверок электрических машин весьма ограни­ чивают возможность их проведения в авиачастях. Пути облегчения

84

и упрощения технической эксплуатации авиационного оборудова­ ния, вообще, и электрических машин, в частности, могут быть сле­ дующие:

— применение на самолетах таких объектов, которые, обладая достаточной надежностью, не требуют периодической инструменталь­ ной проверки;

— изыскание и применение методов и средств автоматизации испытательных работ, позволяющих выполнять эти работы непосред­ ственно на самолетах и в объеме, достаточном для получения полной характеристики действительного состояния объекта.

тромагнитными механизмами привода. Основными элементами их являются магнитная система, включающая сердечник и подвижный якорь, рабочие (управляющие, компенсационные и'др.) обмотки, возвратные пружины, дополнительные элементы искрогашения, ком­ пенсации влияния температуры, ограничения тока в обмотках и т. п. (сопротивления, конденсаторы, индуктивности). Наиболее ответ­ ственным элементом реле и контакторов являются контакты. В про­ цессе эксплуатации возможно изменение первоначального состояния любого из элементов электрических аппаратов. Эти изменения мож­ но обнаружить:

—внешним осмотром аппарата и особенно состояния поверхно­ стей контактов в реле и контакторах, проверкой вручную работоспо­ собности, отсутствия заеданий в кинематике механизма аппарата;

—измерением напряжения или тока срабатывания и отпуска­ ния аппарата, величины контактного давления или тягового усилия электроаппарата привода, характеризующих состояние и работу электромагнитной и механической систем аппарата;

—измерением величины электрического сопротивления обмо­ ток и других элементов, электрического сопротивления и прочности изоляции электрических цепей аппарата относительно корпуса.

'• Проверка приведенных параметров аппаратов возможна при автономном включении их в специальные измерительные схемы.

Измерительные приборы непосредственного измерения контролируемых величин

Измерительные приборы .непосредственного измерения все еще охватывают значительную группу авиационных приборов. К ним от­ носятся амперметры, вольтметры,, пружинные манометры, биметал­ лические термометры, указатели скорости, махметры, барометриче­ ские высотомеры, вариометры, акселерометры, указатели поворота, авиагоризонты, жидкостные магнитные компасы и другие приборы. Отличительной чертой их является размещение в одном корпусе чувствительного (и противодействующего) элемента, указательного и отсчетного приспособлений, множительно-передаточного механиз­ ма, связывающего чувствительный элемент с указательным при­

85

способлением, и корректирующих (компенсирующих) устройств (фиг. 5.4). За исключением гироскопических приборов, они для своей работы не требуют дополнительной энергии, кроме воздей­ ствия измеряемой величины.

Размещение всех элементов прибора в одном корпусе, с одной стороны, сокращает время и в этом смысле упрощает проверку, с другой стороны, требует тщательного анализа особенностей прибо­ ра и выбора такой методики проверки его, которая бы позволяла оценить состояние и работу всех его элементов по внешним призна­ кам визуально наблюдаемых величин и процессов.

X

м ен ен и е п а р а м е т р о в ч у в ст в и т е л ь н о го эл ем ен т а п о д в о з д е й с т в и е м и з м е р я е м о й в е ­

в е л и ч и н ы ); х — в н еш н ее в о з м у щ е н и е , о б ы ч н о с о п у т с т в у ю щ е е р еа л ьн ы м у с л о в и ­ ям р а б о т ы п р и б о р а .

Основными характеристиками подобных приборов, поддаю­ щимися контролю, в общем случае являются;

а) Точность измерения, характеризуемая величиной погре ности показаний, определяемой путем сличения показаний прове­ ряемого и контрольного приборов, а для гироскопических и некото­ рых других приборов — путем сличения их показаний с показания­ ми юстировочных приспособлений и контрольных установок.

В общем виде эта характеристика выражается, как

где Дп— погрешность показаний прибора, включающая системати­ ческую а и случайную б погрешности, т. е. Дп = а + 6;

ап— показания проверяемого прибора; а0 — показания контрольного прибора, принимаемые за дей­

ствительное значение измеряемой величины.

86

б) Вариация, характеризующая возможный гистерезис измери­ тельной системы прибора, а также присущие ем(у другие случайные погрешности. Под вариацией понимается наибольшая разность меж­ ду повторными показаниями прибора, соответствующими одному и тому же действительному значению измеряемой величины при неиз­ менных внешних условиях. Практически вариацию v определяют как разность между' максимальным anmax и минимальным а„ тт показа­ ниями прибора одного и того же действительного значения измеряе­ мой величины А, полученными при плавном увеличении и уменьше­ нии уровня этой величины:

Знак вариации всегда положительный. Заметим, что между ва­ риацией и предельным значением случайной погрешности существует следующая зависимость:

в) Характер установившегося движения подвижной системы прибора при изменении уровня измеряемой величины от нуля до максимального значения или при движении этой системы от задан­ ного положения к основному положению измерения контролируе­ мой величины. Приемлемым может быть такой характер движения:

динамических нагрузок при сложных видах движения, имитирую­ щих (моделирующих) нагрузки, которые воздействуют на прибор на различных этапах полета и при эволюциях самолета. Инвариант­ ность по отношению к этим возмущениям функциональной зависи­ мости a(.4i, положенной в основу работы прибора, является одним из критериев в оценке его кондиционности. Вместе с тем для неко­ торых приборов допускаются колебания указательного приспособ­ ления около некоторого среднего показания апв пределах ± Да.

д) Застой подвижной системы прибора, определяемый величи­ ной Дад „ 0, и чувствительность прибора, определяемая обычно как отношение линейного Д' или углового Д* перемещения указательно­ го приспособления прибора к изменению измеряемой величины Д-4, вызвавшей это перемещение. Определение застоя и чувствительности прибора позволяет установить изменения в состоянии трущихся по-

87

верхностей в множительно-передаточном механизме в деталях под­ вески подвижных частей (кернов, подпятников, подшипников и др.). Более точно эти изменения можно выявить, если определять чувстви-

значение уровня измеряемой величины ЛПш,, вызывающее начало отклонения указательного приспособления прибора.

е) Для электрических приборов важными характеристикам являются сопротивление изоляции (а в отдельных случаях и проч­ ность изоляции) электрических цепей, величина потребляемого тока (мощности).

В большинстве случаев проверка приборов возможна методом сравнения с помощью простейших устройств, воспроизводящих изме­ ряемую прибором физическую величину (давление, температуру, на­ пряжение, линейные ускорения, угловые координаты ит. д.) и позво­ ляющих изменять ее уровень в нужных пределах, и контрольных из­ мерительных приборов или устройств, позволяющих с необходимой точностью определять действительное значение заданного уровня измеряемой величины.

Схематически решение задачи исследования кондиционности рассматриваемых приборов этим методом показано на фиг. 5.5.

Фиг. 5.5. Схема проверки приборов непосредственного измерения методом сравнения И П — испытуемый прибор; х — воспроизведение внешних возмущений, сопутствую щих работе прибора в реальных условиях и определяющих нормальное его функциопи рование; К П — контрольный прибор.

Изложенное выше относилось к показывающим приборам. Од­ нако оно может быть распространено и на различные автономные датчики, которые по существу являются измерительными приборами, но результаты измерений выдают в виде сигналов в другие системы

88

или сигнализирующие устройства. К таким приборам относятся, на­ пример, гироскопические датчики угловых скоростей, сигнализаторы давления.

Измерительные приборы, построенные на принципах электрических измерений неэлектрических величин

К этой группе относится большинство приборов контроля рабо­ ты авиационной силовой установки: термометры сопротивления и термоэлектрические, электрические манометры, тахометры, топливомеры некоторых типов, расходомеры топлива и другие подобные приборы.

. Своеобразие приборов этой группы заключается прежде всего в том, что они, как правило, состоят из трех основных, в известной мере самостоятельных элементов: датчика (приемника), указателя (измерителя) и линии связи (фиг. 5.6).

Датчик непосредственно воспринимает измеряемую величину А и преобразует ее во вспомогательную величину Вл, удобную для передачи на расстояние и связанную с А определенной функциональ­ ной зависимостью

Датчики строятся на различных принципах преобразования та­ ких физических величин, как температура, давление, угловая ско­ рость и другие электрические величины. Сигнал (величина В с выхода датчика подается в виде электрического напряжения, имч пульсов электрического тока или переменного тока определенной частоты.

Ф и 1 . 5.6.

Линия связи между датчиком и указателем представляет собой, электрическую сеть. В общем случае, имея в виду характер сигна­ лов, поступающих по ней от датчика к указателю, а также возмож­ ность компенсации температурных изменений сопротивления ее про­ водов, можно считать, что линия связи не окажет влияния на функ­ цию .(5.8); изменится лишь -масштаб функции на величину К. Таким

89