Монтаж и испытания систем самолета. Учебное пособие для СПО

Испытания проводят по соответствующим программам и методикам испытаний, разрабатываемым и утверждаемым стороной, несущей ответственность за проведение этих испытаний.

Основные составляющие процесса испытаний.

Объект испытаний (ОИ) – изделия, подвергаемые испытаниям. Условия испытаний – совокупность воздействующих факторов или

режимов функционирования объекта при испытаниях.

Средства испытаний – технические устройства, необходимые для проведения испытаний. К ним относятся средства измерений, испытательное оборудование и оснастка, вспомогательные устройства (обеспечивающие защиту персонала, закрепление объекта испытаний и т.д.).

Исполнители испытаний – персонал, участвующий в процессе испытаний.

Характеристики свойств объекта при испытаниях могут оцениваться, если задачей испытаний является получение количественных или качественных оценок, а могут контролироваться, если задачей испытаний является только установление соответствия характеристик объекта заданным требованиям. В этом случае испытания сводятся к контролю. Поэтому ряд испытаний являются контрольными, в процессе которых решается задача контроля.

Определение характеристик объекта при испытаниях может производиться как при функционировании объекта, так и при отсутствии функционирования, при наличии воздействий, до или после их приложения.

Важнейшим признаком любых испытаний является принятие на основе их результатов определенных решений.

Программы испытаний разрабатывают на основе требований технического задания (ТЗ), конструкторской документации с использованием при необходимости типовых программ, типовых (стандартизованных) методик испытаний и других нормативных документов в части организации и проведения испытаний.

Впрограмму испытаний включают:объект испытаний;цель испытаний;объем испытаний;

условия и порядок проведения испытаний;материально-техническое обеспечение испытаний;метрологическое обеспечение испытаний;отчетность по испытаниям.

Впрограммы испытаний включают перечни конкретных проверок (решаемых задач, оценок), которые следует проводить при испытаниях для подтверждения выполнения требований ТЗ со ссылками на соответствующие методики испытаний. Программа и методика приемочных испытаний

21

опытных образцов продукции должны, кроме того, содержать проверку качества рабочей конструкторской и эксплуатационной документации для принятия решений о пригодности документации в промышленном производстве.

В методику испытаний включают:

оцениваемые характеристики (свойства, показатели) продукции;

условия и порядок проведения испытаний;

способы обработки, анализа и оценки результатов испытаний;

используемые средства испытаний, контроля и измерений;

отчетность.

Методики испытаний, применяемые для определения соответствия продукции обязательным требованиям, если они не являются типовыми стандартизованными методиками, должны быть аттестованы в установленном порядке и согласованы с соответствующими органами государственного надзора.

Для проведения испытаний бортового оборудования и систем самолета требуется применение специального контрольно-испытательного оборудования и испытательной оснастки.

К началу проведения испытаний должны быть завершены мероприятия по их подготовке, предусматривающие:

наличие, годность и готовность на месте проведения испытаний средств материально-технического и метрологического обеспечения, гарантирующих создание условий и режимов испытаний, соответствующих указанным в программе испытаний;

обучение и при необходимости аттестацию персонала, допускаемого к испытаниям;

назначение комиссии либо соответствующих организаций (предприятий) и их служб (если комиссия не назначается);

своевременную доставку к месту испытаний опытного образца продукции с комплектом конструкторской, нормативной, справочной и другой документации, предусмотренной программой испытаний.

Впроцессе испытаний ход и результаты испытаний документально фиксируют по форме и в сроки, предусмотренные программой испытаний.

Вобоснованных случаях испытания могут быть прерваны или прекращены, что документально оформляют.

Заданные и фактические данные, полученные при испытаниях, отражают в протоколе (протоколах).

Впротоколах испытаний тексты документов, касающиеся проверок обязательных требований, следует оформлять в соответствии с требованиями правил оценки соответствия.

Испытания считают законченными, если их результаты оформлены актом, подтверждающим выполнение программы испытаний и содержа-

22

щим оценку результатов испытаний с конкретными точными формулировками, отражающими соответствие испытуемого опытного образца продукции требованиям ТЗ.

Сущность всякого контроля сводится к осуществлению двух основных этапов:

1)получение информации о фактическом состоянии некоторого объекта, признаках и показателях его свойств. Эту информацию можно назвать первичной;

2)сопоставление первичной информации с заранее установленными требованиями, нормами, критериями, т.е. обнаружение соответствия или несоответствия фактических данных требуемым (ожидаемым). Информацию о рассогласовании (расхождении) фактических и требуемых данных можно назвать вторичной.

В ряде случаев граница во времени между первым и вторым этапами контроля неразличима. В таких случаях первый этап может быть выражен нечетко или может практически не наблюдаться.

При выполнении операций контроля используются определенные методы.

Метод контроля – совокупность правил, определяющих принципов, технологических операций и средств, обеспечивающих проверку и оценку качества.

Испытания и контроль бортовых систем самолета следует выполнять

всоответствии с требованиями нормативно-технической документации.

3.4.Метрологическое обеспечение испытаний и контроля

Метрологическое обеспечение испытаний и контроля – это уста-

новление и применение научных и организационных основ, технических средств, метрологических правил, необходимых для получения достоверной измерительной информации о значениях показателей качества и безопасности продукции.

Целями и задачами метрологического обеспечения испытаний и контроля являются:

создание необходимых условий для получения достоверной измерительной информации при испытаниях и контроле;

разработка методик испытания, полностью обеспечивающих получение результатов с погрешностью и воспроизводимостью, не выходящих за пределы установленных норм;

разработка программ испытаний и проведение метрологической экспертизы программ, методик испытаний и контроля;

23

обеспечение поверки средств измерений, используемых в сфере Государственного метрологического контроля и надзора (ГМКиН) и применяемых для контроля параметров испытуемой продукции;

обеспечение аттестации испытательного оборудования в соот-

ветствии с установленными требованиями;

обеспечение калибровки средств измерений, не подлежащих ГМКиН;

подготовка персонала испытательных подразделений к выполнению измерений и испытаний, техническому обслуживанию оборудования.

Поверка и калибровка представляют собой набор операций, выполняемых с целью определения и подтверждения соответствия средств измерений (СИ) установленным техническим требованиям.

Принципиальное отличие поверки от калибровки заключается в том,

что поверка:

носит обязательный характер и проводится органами Государственной метрологической службы;

проводится в отношении СИ, которые применяются в законодательно установленных сферах.

Поверке подлежит каждый экземпляр СИ при выпуске из производства или ремонта, при ввозе по импорту и эксплуатации.

Поверка выполняется по поверочным схемам, представляющим собой документ, который устанавливает соподчинение СИ, участвующих в передаче размера единицы от эталона к рабочим СИ с указанием методов

ипогрешности при передаче. Результатом поверки является подтверждение пригодности СИ к применению или признание СИ непригодным к применению. Если СИ признано пригодным, то на него или на техническую документацию наносится оттиск поверительного клейма или выдается «Свидетельство о поверке».

Калибровка проводится для тех средств измерений, которые не используются в сферах ГМКиН, а значит не подлежат поверке.

Калибровка выполняет две функции:

1) определение и подтверждение действительных значений метрологических характеристик средства измерений;

2) определение и подтверждение пригодности средства измерений к применению.

Калибровка может быть возложена как на метрологическую службу предприятия, так и на любую другую организацию, способную выполнить калибровочные работы. Результаты калибровки удостоверяются калибровочным знаком, наносимым на СИ, записью в эксплуатационных документах или сертификатом о калибровке.

24

3.5. Аттестация испытательного оборудования

Аттестация испытательного оборудования – определение нор-

мированных точностных характеристик испытательного оборудования, их соответствия требованиям нормативных документов и установление пригодности этого оборудования к эксплуатации.

Основная цель аттестации испытательного оборудования – подтверждение возможности воспроизведения условий испытаний в пределах допускаемых отклонений и установление пригодности использования испытательного оборудования в соответствии с его назначением.

При вводе в эксплуатацию в данном испытательном подразделении испытательное оборудование подвергают первичной аттестации.

Впроцессе эксплуатации испытательное оборудование подвергают периодической аттестации через интервалы времени, установленные в эксплуатационных документах на испытательное оборудование или при его первичной аттестации.

Вслучае ремонта и модернизации испытательное оборудование подвергают повторной аттестации.

Результаты аттестации фиксируют в протоколах, по итогам аттестации на испытательное оборудование оформляют аттестат.

Встраиваемые в испытательное оборудование СИ должны быть утвержденных типов, пройти первичную проверку и подлежать периодической проверке в процессе эксплуатации испытательного оборудования, если имеется возможность их изъятия для проверки.

Если конструктивное исполнение испытательного оборудования не позволяет изъять встраиваемое средство измерения, то разработчиком оборудования должна быть предусмотрена возможность его проверки в процессе эксплуатации без демонтажа.

3.6.Проведение входного контроля покупных комплектующих изделий

Всостав бортовых систем входит большое количество покупных комплектующих изделий (ПКИ). Порядок входного контроля для каждого вида получаемых самолетостроительным заводом ПКИ устанавливается соответствующими производственными инструкциями, принятыми на данном предприятии и согласованными с предприятием-поставщиком конкретного изделия.

На серийных предприятиях монтаж покупных элементов бортовых систем, не прошедших входной контроль, не допускается.

25

Общий (типовой) технологический процесс входного контроля электрооборудования включает следующие операции:

1)внешний осмотр оборудования, проверку комплектности по документации, визуальный контроль наружных соединений, разъемов, открытой проводки;

2)проверку работоспособности и обеспечение заданных параметров функционирования изделия;

3)проверку работы индикаторных и сигнальных устройств, концевых выключателей, органов защиты, регулирования и настройки;

4)проверку сопротивления изоляции проводов относительно друг друга и массы корпуса;

5)определение помехоустойчивости оборудования и уровня помех, создаваемых при работе оборудования;

6)дополнительные или специальные проверки по согласованию с предприятием-поставщиком.

Для проведения входного контроля гидропневмоагрегатов также разработаны типовые процессы, которые реализуются по такой же схеме с учетом особенностей агрегатов.

На каждое ПКИ разрабатывается типовая технология проведения проверки, которая оформляется в виде протокола проверки с указанием заданных и фактически полученных результатов проверки. ПКИ, по какимлибо параметрам не прошедшие контроль, направляются в ремонт или на предприятие-поставщик с приложением соответствующей рекламации.

Для ПКИ, успешно прошедших входной контроль, в протоколе делается соответствующая запись о возможности их установки на самолет. Необходимым условием проведения входного контроля является использование стендов с аттестованными контрольными и проверочными приборами.

Для некоторых видов ПКИ контрольно-проверочная аппаратура входит в комплект поставляемого изделия, получаемого от предприятияпоставщика.

Для каждого самолета составляется перечень оборудования, подлежащего входному контролю. Входной контроль ПКИ осуществляется в цехе входного контроля. В структуру цеха входного контроля могут входить следующие подразделения:

радиотехническая и электротехническая лаборатория;

лаборатория гидропневмооборудования;

лаборатория механических испытаний;

комплексная лаборатория для различных видов испытаний и др.

26

4. ФАКТОРЫ ОКРУЖАЮЩЕЙ СРЕДЫ И ИХ ВЛИЯНИЕ НА РАБОТУ БОРТОВЫХ СИСТЕМ

Условия окружающей среды в значительной мере определяют конструктивные требования, предъявляемые к бортовым системам, и влияют на характер технологических процессов их контроля и испытаний.

Условия окружающей среды можно разделить на естественные и искусственные факторы.

Естественные факторы возникают под воздействием явлений природы и могут оказывать влияние на самолет и его бортовые системы в процессе его производства, транспортирования и эксплуатации.

Искусственные факторы возникают как результат функционирования летательного аппарата и его бортовых систем.

К естественным факторам относятся:

климатические условия (повышенная и пониженная температура, влажность, пониженное атмосферное давление, грозовые разряды, снег, дождь, град, роса, иней, пыль, песок);

биологические (плесень, грибки, насекомые, грызуны);солнечная радиация;гравитационное поле;электромагнитное поле.

К искусственным факторам относятся:

высокая температура, вызванная работой двигателя и аэродинамическим нагревом;

вибрационные, ударные, инерционные и статические механические нагрузки;

гидрогазовые нагрузки;

химические воздействия топлива, масел и гидросмесей;

статическое электричество.

Нагрузки, действующие на летательный аппарат и его бортовые системы, можно разделить на две группы:

1)основные воздействия, на которые должна реагировать система (порывы ветра, температура и т.д.);

2)вредные воздействия, на которые система не должна реагировать (вибрации, удары, ускорения и т.п.).

Вредные воздействия также называют дестабилизирующими факторами, нарушающими нормальную работу бортовых систем.

Такое разделение определяется отношением к этим нагрузкам систем, так как применительно к различным системам воздействие одной и той же нагрузки для одной системы может рассматриваться как основное,

27

а для другой – вредное. Например, нагрузки, связанные с порывами ветра, являются основными для автопилота, но вредными для других систем.

Такое разделение важно с точки зрения очередности проведения испытаний бортовых систем и их элементов.

В первую очередь проверяют влияние на систему основных факторов, а затем изучают воздействие дестабилизирующих факторов.

Большинство нагрузок, воздействующих на бортовые системы летательного аппарата, – случайные динамические процессы, характеристики которых изменяются во времени.

При эксплуатации бортовые системы самолета могут подвергаться комбинированному воздействию нагрузок, и, кроме того, работа одной системы может оказывать влияние на работу другой.

Механические нагрузки действуют в конструкциях планера летательного аппарата и бортовых систем на всех этапах жизненного цикла. По скорости изменения механические нагрузки разделяются на статические и динамические.

Статические нагрузки, в свою очередь, делятся на постоянные и медленно изменяющиеся. Статические нагрузки характеризуются величи-

ной, направлением, продолжительностью действия и законом изменения действующей нагрузки. Статические нагрузки могут быть растягивающими, сжимающими, кручения, изгиба и сложного нагружения.

Динамические нагрузки относятся к быстроизменяющимся нагрузкам

ихарактеризуются специальными параметрами.

Кдинамическим нагрузкам относятся вибрационные, ударные, инерционные и нагрузки, возникающие от действия сил трения.

Вибрационные нагрузки характеризуются законом колебаний (ам-

плитуда и частота) или отсутствием такового (случайные вибрации), а также количеством осей с виброускорением. Наибольшую опасность для аппаратуры, находящейся под воздействием вибрации, создают резонансные эффекты, когда частота вибрации близка к собственным частотам колебаний элементов конструкции.

Вибрационные нагрузки вызываются колебаниями, которые можно классифицировать следующим образом: колебания типа флаттер; колебания, возникающие при работе силовых установок; аэродинамические колебания, связанные с особенностями обтекания потоком воздуха конструкции или ее отдельных частей; упругие колебания при взлетах и посадках; колебания, возникающие при стрельбе из бортового вооружения для военных самолетов; колебания, вызываемые работой различных агрегатов самого бортового оборудования. Основной диапазон частот вибраций, воздействующих на бортовые системы и их элементы, составляет 3…500 Гц, но в ряде случаев распространяется до 2000 Гц.

28

Ударные нагрузки могут быть одиночными и повторяющимися. Ха-

рактеризуются величиной перегрузки, создаваемой при торможении, или величиной ударного импульса. Перегрузка определяется как отношение ускорения объекта испытаний в момент удара к ускорению свободного падения. Ударные нагрузки возникают в процессе взлета и посадки, при стрельбе из бортового вооружения, транспортировании по железной дороге и т.д.

Инерционные нагрузки возникают при наличии на объекте испытаний присоединенных масс. Например, при определении динамических характеристик рулевых машин (скорости возвратно-поступательного движения штока) необходимо учитывать инерционность присоединенной к штоку механической системы передачи усилия от штока к рулям. Инерцион-

ные нагрузки могут быть постоянными и переменными.

Акустические нагрузки имеют случайный характер и изменяются в широком диапазоне частот. Акустические шумы могут быть разделены на три группы:

1)периодические, характеризующиеся периодическим повторением форм акустических волн. Эти шумы могут вызываться различными причинами, например вращательным движением воздушного винта;

2)случайные, характеризующиеся случайными изменениями амплитуды звукового давления. Этот вид шумов создается реактивной струей и т.п.;

3)ударные, характеризующиеся резкими изолированными друг от друга скачками (импульсами) давления, длительность которых не превышает долей секунды. Этот вид шумов – звуковые удары, возникающие при стрельбе из бортового вооружения, а также в процессе полета самолета на сверхзвуковых скоростях.

Тепловые нагрузки возникают под воздействием конвективного, лучистого (радиационного), кондуктивного нагрева или их комбинаций. Тепловые нагрузки характеризуются величиной и направлением потока тепла, а также законом изменения и продолжительности действия. Тепловой нагрев вызывается воздействием аэродинамического нагрева самолета

вполете, работой силовой установки, бортовых систем и солнечным излучением. К особенностям эксплуатации самолетов относится широкий диапазон температурных нагрузок: для дозвуковых – от -60 до +80 ºС на обшивке и до 500…700 ºС на двигателе и других агрегатах; для сверхзвуковых – от -60 до +300…350 ºС на обшивке и до 700…1000 ºС на двигателе и других агрегатах.

Гидрогазовые нагрузки возникают как при движении летательного аппарата, так и при движении газа или жидкости по трубам бортовых систем в качестве рабочего тела. Они характеризуются скоростью движения, давлением, температурой, вязкостью и плотностью среды. Гидрогазовые нагрузки могут быть статическими и динамическими.

29

Статическое электричество. При полете в результате воздействия электрического поля земли, трения об обшивку потока воздуха и топлива о стенки трубопроводов и баков, в элементах конструкции самолета возни-

кают заряды статического электричества. Часть зарядов стекает в атмо-

сферу с острых кромок крыла, оперения и других частей самолета, образуя коронные разряды, создающие помехи радиоприему. Оставшиеся заряды растекаются по металлическим частям самолета. Если отдельные элементы конструкции самолета не будут иметь надежного соединения между собой, то из-за возникновения большой разности потенциалов могут возникать искровые разряды. Искрение может привести к нарушению работоспособности систем и возникновению пожара или взрыва на борту самолета.

Основными климатическими факторами, воздействующими на работоспособность элементов бортовых систем, являются температура, влажность, примеси в воздухе, солнечное излучение и атмосферное давление.

Температура – один из наиболее важных климатических факторов. Тепловое воздействие может быть стационарным, периодическим или непериодическим. Установившийся режим теплообмена как внутри изделия, так и изделия с внешней средой создает стационарное тепловое воздействие. Периодическое тепловое воздействие образуется при повторно-крат- ковременной работе изделий, суточном изменении температуры окружающей среды, регулярном солнечном облучении и т.д. Непериодическое тепловое воздействие вызывается единичными или сравнительно редкими случайными действиями тепла и холода.

Влажность – один из наиболее опасных воздействующих климатических факторов. Она ускоряет коррозию материалов, изменяет характеристики, вызывает тепловой распад материалов, гидролиз, рост плесени и многие другие повреждения.

Абсолютная влажность – количество водяных паров (г) в 1 м3 воздуха. Она не изменяется при повышении температуры. Максимальная влажность – максимальное количество водяных паров (г) в 1 м3 воздуха. Она зависит от температуры, так как давление пара при каждой температуре имеет свой максимум.

Относительная влажность показывает, сколько процентов максимально возможной влажности находится в воздухе.

Для большинства процессов относительную влажность оценивают по следующей шкале: до 100 % – очень влажно; 80 % – влажно; 60…70 % – нормально; 40…50 % – сухо; 30…40 % – очень сухо. При насыщении относительная влажность равна 100 %.

Изменение влажности воздуха может приводить к изменению физи- ко-механических и химических свойств материалов. Воздействие влаги приводит к коррозии материалов, понижению механической прочности,

30