9.2.4. Взаимозаменяемость

Важным требованием к технологичности конструкции самолёта является взаимозаменяемость его частей в эксплуатации. Причиной для этого могут служить поломки, неисправности или повреждения деталей, узлов, агрегатов. Изготовление и сборка самолетов могут осуществляться на различных заводах, но независимо от этого все их узлы и агрегаты должны быть взаимозаменяемы. Взаимозаменяемость – это такое свойство деталей, узлов и агрегатов конструкции, которое позволяет производить сборку или заменять их без предварительной подгонки.

При разработке вопросов взаимозаменяемости элементов конструкции должны быть удовлетворены следующие требования:

• идентичность размеров конструкции и ее формы;

• обеспечение сборки, т.е. соединения элементов конструкции без дополнительной обработки;

• идентичность по ряду таких физических параметров как вес, центровка, прочность, жесткость;

• идентичность выполняемых функций.

Невыполнение того или иного требования влечет за собой различные отклонения от летных характеристик самолета. Требования взаимозаменяемости должны учитываться во всех процессах производства самолета, начиная с изготовления деталей, сборки узлов, отсеков и агрегатов и заканчивая монтажом систем в отсеках и агрегатах.

В производстве самолетов различают внутреннюю и внешнюю взаимозаменяемость. Внутренняя взаимозаменяемость – это взаимозаменяемость деталей, узлов, панелей, из которых собираются агрегаты или отсеки. Внешняя взаимозаменяемость относится к уже собранным агрегатам, отсекам или приборам при соединении их по внешним присоединительным поверхностям, образующих разъемы и стыки. Взаимозаменяемость агрегатов, отсеков и оборудования по разъемам и стыкам зависит от точности изготовления их стыковых поверхностей и точности расположения отверстий под стыковые болты. При этом степень взаимозаменяемости может быть:

• полной, если соединения узлов, узлов, агрегатов осуществляется без подбора и применения компенсаторов;

• неполной, если соединения деталей, узлов, агрегатов осуществляется с использованием компенсаторов;

• частичной, если соединения деталей, узлов, агрегатов осуществляется путем побора.

В самолетостроении для обеспечения взаимозаменяемости применяется, как правило, принцип зависимого изготовления деталей, узлов и агрегатов. Согласование форм и размеров деталей, узлов и агрегатов производится с помощью плоских и пространственных носителей форм и размеров агрегатов и их стыков. Жесткими плоскими носителями являются плазы, шаблоны, эталоны поверхностей, мастер-плиты и макеты стыков. Размеры с жестких носителей переносятся на рабочую технологическую оснастку.

Вопросы, связанные с взаимозаменяемостью, решают при проектировании самолета и его изготовлении. Для обеспечения производственных и эксплуатационных требований производят членение планера на агрегаты, отсеки, узлы; предусматривают разъемы для членения систем и вырезы для подхода к труднодоступным местам. На основании схемы членения конструкции разрабатывается схема обеспечения взаимозаменяемости, отражающая связь между отдельными агрегатами, отсеками самолета. Соотношение между допуском на соответствующий размер на оснастке характеризуется коэффициентом запаса точности:

К_з.т = d₁ / d_к,

где d₁– допуск на размер агрегата в мм;d_к– допуск на размер оснастки в мм.

Очевидно, что если известно значение К_з.т, то можно допуском на размеры агрегата установить допуски на соответствующие размеры технологической оснастки. Коэффициент запаса точности от 1 до 8.

Для обеспечения взаимозаменяемости применяют плазово-шаблонный метод изготовления узлов и агрегатов, в основе которого лежит принцип использования единой системы носителей форм и размеров сопрягаемых деталей. По шаблонам, снятым с плаза, изготавливаются калибры, воспроизводящие форму и размеры стыка. Каждый узел или агрегат собирается в приспособлении, имеющем необходимые размеры и допуски, и окончательно обрабатывается по стыковым отверстиям на специальном разделочном стенде.

В таблице № 9.4 приведены примеры обеспечения взаимозаменяемости, используемые при создании проектируемого самолета.

Таблица № 9.4

Вид разъема	Эскиз	Эталонная оснастка	Рабочая оснастка
Фланцевый - носовой обтекатель - ОЧК с центропланом		Мастер-плита стыка	Кондукторная плита. Плита стыка сборочного приспособления. Плита разделочного стенда.
Соединение типа «ухо-вилка» - управляющие поверхности и механизация с крылом, ГО и ВО		Точечный калибр стыка	Калибр стыка сборочного приспособления. Кондуктор разделочного стенда.
Телескопический - отсеки фюзеляжа		Калибр стыка	Контркалибр стыка сборочного приспособления.

Также следует отметить, что при высокой степени взаимозаменяемости агрегатов значительно снижаются трудовые и материальные затраты, повышается качество сборки, становится возможным внедрение прогрессивных методов производства.

Уровень взаимозаменяемости определяется видом разъема (фланцевый, ушковый, телескопический, ленточный, шарнирный, шлицевой, цапфовый), формой контура стыкуемых агрегатов (круглые, прямоугольные, эллиптические), расположением плоскости разъема (прямые, наклонные, ломанные, ступенчатые), возможности регулировки положения элементов разъема.

Приборы механизмы и системы самолета должны обладать функциональной взаимозаменяемостью. Функциональная взаимозаменяемость – это такой принцип конструирования и производства, при котором обеспечивается не только взаимозаменяемость сборки и замены при ремонте любых агрегатов, но и сохранение при эксплуатации показателей эксплуатационного качества.

Следует отметить, что взаимозаменяемость тесно связано с таким свойством технологичности (в данном случае эксплуатационной) как ремонтопригодность. Ремонтопригодность – это свойство самолета, заключающееся в приспособленности к предупреждению и обнаружению причин возникновения отказов, повреждений и поддержанию и восстановлению работоспособного состояния путем проведения технического обслуживания и ремонтов.