- •Посвящается 75-летию Московского авиационного института системный подход к проектированию ла.
- •1.1. Техническое задание на проектирование
- •1.2. Сложные (большие) системы, их свойства .
- •1.3. Летательный аппарат – главный элемент авиационного и ракетно-космического комплекса
- •1.4. Системы и компоновка летательного аппарата
- •Инженерное обеспечение проектирования летательного аппарата.
- •2.1. Основные этапы проектирования авиационного комплекса
- •2.2. Иерархия систем летательного аппарата. Специализация инженеров, создающих системы.
- •Глава 3 среда в которой существует и функционирует летательный аппарат
- •3.1. Факторы, влияющие на функциональные возможности и облик летательного аппарата
- •3.2. Естественная внешняя среда - атмосфера Земли и околоземное пространство
- •3.2.1. Основные параметры и свойства воздуха в атмосфере
- •3.2.3. Решение проектно-конструкторских задач и неопределенность по параметрам естественной внешней среды
- •3.3. Искусственная внешняя среда
- •3.3.1. Аэропорт. Взлетно-посадочная полоса
- •3.3.2. Наземные системы обслуживания и подготовки самолета к полету
- •3.3.3. Обеспечение регулярности и безопасности полетов пассажирских самолетов
- •3.3.4. Стартовый ракетный комплекс
- •3.3.5. Решение проектно-конструкторских задач и неопределенность по параметрам искусственной внешней среды
- •Часть вторая теоретические основы авиационной техники
- •Глава 4 принципы полета и классификация летательных аппаратов
- •4.1. Классификация принципов полета
- •4.2. Реализация ракетодинамического и баллистического принципов полета
- •4.3. Реализация аэростатического принципа полета
- •4.4. Реализация аэродинамического принципа полета
- •4.5. Летательные аппараты, реализующие несколько принципов полета
- •4.6. Крылатый летательный аппарат в космическом пространстве
- •Глава 5 основы аэродинамики
- •5.1. Взаимодействие среды и движущегося тела. Классификация скоростей полета
- •5.2. Аэродинамический эксперимент
- •5.3. Аэродинамические силы
- •5.4. Основные законы аэродинамики
- •5.5. Элементы аэродинамики больших скоростей
- •5.6. Системы осей координат
- •5.7. Аэродинамические характеристики самолета
- •Глава 6 основы динамики полета самолета 6.1. Траектории движения
- •6.2. Силы, действующие на самолет в полете
- •6.3. Пространственное движение самолета
- •6.4. Понятие об аэродинамическом расчете
- •Глава 7 аэродинамическая компоновка летательных аппаратов
- •7.1. Геометрические параметры обтекаемых тел
- •7.1.1. Геометрические параметры несущей поверхности (крыла)
- •7.1.2 Геометрические параметры несущих частей самолета (фюзеляжа)
- •7.2.1. Аэродинамические схемы. Продольная балансировка, устойчивость и управляемость самолета
- •ΔδΔYг.О.ΔMz ΔωzΔαΔYсам δ¯ny.
- •7.2.2. Боковая балансировка, устойчивость и управляемость самолета
- •7.2.3. Состав системы управления самолетом
- •7.2.4. Показатели управляемости самолета
- •7.3. Влияние на аэродинамическую компоновку условий базирования и эксплуатации
- •7.4. Летательные аппараты короткого и вертикального взлета и посадки
- •7.4.1. Вертолеты
- •7.4.2. Самолеты вертикального (укороченного) взлета и посадки
- •7.5. Гидроавиация
- •7.6. Самолет изменяемой геометрии
- •7.7. Средства обнаружения и аэродинамическая компоновка
- •7.8. Аэродинамическая компоновка и активные системы управления
- •Глава 8 основы прочности и жесткости летательных аппаратов
- •8.1. Нагружение агрегатов самолета и их деформация под нагрузкой
- •8.2. Статическое и динамическое нагружение частей летательных аппаратов
- •8.3. Нормы прочности - закон при создании конструкции самолета
- •8.4. Предварительная динамическая компоновка летательных аппаратов
- •8.5. Прочностной эксперимент
- •8.6. Активные системы управления и нагружение частей самолета
- •8.7. Понятие надежности и живучести летательного аппарата
- •Инженерные основы авиационной техники
- •Глава 9 взлетная масса самолета
- •9.1. Взлетная масса как критерий выбора проектного решения
- •9.2. Уравнение существования самолета
- •Глава 10 основные элементы конструкции летательных аппаратов
- •10.1. Основные конструкционные материалы
- •10.2. Внешние нагрузки и реакции опор
- •10.3. Простейшие виды нагружения и простейшие конструктивные элементы
- •10.3.1. Растяжение
- •10.3.2. Сжатие
- •10.3.3. Сдвиг
- •10.3.4. Кручение
- •10.3.5. Изгиб
- •10.4. Подкрепленные тонкостенные оболочки - основа конструкции планера летательных аппаратов
- •Глава 11 элементы конструкции планера самолета
- •11.1. Примеры конструктивно-технологических решений
- •11.2. Конструктивно-силовые схемы агрегатов планера самолета
- •11.3. Реализация требований тз в процессе разработки конструкции
- •Глава 12 элементы конструкции систем управления
- •12.1. Системы прямого управления самолетом
- •12.2. Усилия на рычагах управления
- •12.3. Система непрямого (бустерного) управления
- •Глава 13 элементы конструкции шасси
- •13.1. Движение самолета по аэродрому
- •13.2. Амортизационная система самолета
- •13.3. Конструктивные схемы амортизационных стоек шасси
- •Глава 14 основы устройства силовых установок летательных аппаратов
- •14.1. Двигатели, применяемые на летательных аппаратах
- •14.2. Воздухозаборники и сопла двигателей самолета
- •14.3. Топливная система самолета
- •Глава 15 бортовые системы и оборудование самолета
- •15.1. Пассажирское бортовое и специальное оборудование
- •15.2. Системы кондиционирования и индивидуального жизнеобеспечения
- •15.2.1. Влияние условий полета на организм человека
- •15.2.2. Системы кондиционирования воздуха в гермокабинах
- •15.2.3. Системы индивидуального жизнеобеспечения
- •5.3. Системы защиты в особых условиях
- •15.3.1. Противообледенительные системы
- •15.3.2. Противопожарные системы
- •15.4. Системы спасения и десантирования
- •15.4.1. Средства спасения на пассажирских самолетах
- •15.4.2. Средства спасения на военных самолетах
- •15.4.3. Системы десантирования
- •15.5. Пилотажно-навигационное и радиотехническое оборудование
- •15.5.1. Пилотажно-навигационное оборудование
- •15.5.2. Радиотехническое оборудование
- •15.5.3. Комплексы бортового радиоэлектронного оборудования
- •15.5.4. Бортовое оборудование и кабина экипажа
- •15.6. Бортовые энергетические системы летательных аппаратов
- •Глава 16 основы производства летательных аппаратов
- •16.1. Основные этапы изготовления летательных аппаратов
- •16.2. Производство авиационного предприятия и субподрядчики
- •16.3. Стандартизация и унификация в авиационном производстве
- •16.4. Некоторые технологические аспекты проектирования летательных аппаратов
- •Глава 17 основы эксплуатации летательных аппаратов
- •17.1. Основные фазы существования летательных аппаратов в эксплуатации
- •17.2. Некоторые аспекты технической эксплуатации агрегатов и систем самолета
- •17.3. Некоторые эксплуатационные аспекты проектирования
- •Глава 18 основы проектирования летательных аппаратов
- •18.1. Содержание процесса и основные этапы проектирования летательных аппаратов
- •18.2. Некоторые экономические аспекты проектирования
- •18.3. Некоторые эргономические и экологические аспекты проектирования
- •18.4. Формальные и неформальные аспекты проектирования
- •18.5. Проектирование самолета и эвм
- •18.6. Сертификация самолетов гражданской авиации
- •Часть четвертая краткий обзор развития отечественной авиационной техники
- •Глава 19 самолетостроение в довоенный период и в годы великой отечественной войны
- •19.1. Начало пути
- •19.2. Самолеты 30-х годов
- •19.3. Самолеты предвоенных лет и в годы Великой Отечественной войны Советского Союза
- •Глава 20 отечественная авиация в послевоенный период
- •20.1. Освоение больших дозвуковых скоростей полета
- •20.2. Сверхзвуковая боевая авиация
- •20.3. Развитие гражданской авиации
- •20.4. Гражданские и боевые вертолеты
- •20.5. Авиация России в 90-е годы
- •Глава 21 возможные пути развития гражданской авиации и задачи, стоящие перед самолетостроением
- •21.1. Общие закономерности развития гражданского самолетостроения
- •21.2. Увеличение коммерческой нагрузки
- •21.3. Увеличение рейсовой скорости
- •21.4. Уменьшение расходов на эксплуатацию
- •21.5. Уменьшение массы самолета
- •21.6. Увеличение аэродинамического качества самолета
- •21.7. Уменьшение расхода топлива
- •Заключение
Глава 17 основы эксплуатации летательных аппаратов
Указанные в ТЗ требования эффективности многоразового ЛА могут быть выполнены только при условии, что ему будет обеспечен определенный безаварийный в течение всего срока эксплуатации налет (в часах). Так, дорогостоящий пассажирский самолет окупается и приносит прибыль в процессе эксплуатации только в том случае, если он имеет достаточно большой ресурс.
17.1. Основные фазы существования летательных аппаратов в эксплуатации
Как уже отмечалось, при длительном сроке эксплуатации растет вероятность отказов. Поэтому в процессе эксплуатации необходимо поддерживать уровень надежности ЛА, заложенный при его проектировании. Таким образом, процесс эксплуатации ЛА не ограничивается непосредственно полетом, а включает в себя и наземные операции. Можно выделить следующие фазы(определенные периоды)существования ЛА в процессе эксплуатации: - подготовка ЛА к полету, включающая контроль технического состояния ЛА и всех его систем, а также зарядку и снаряжение ЛА расходуемыми в полете материалами (жидкостями, газами, боекомплектом для военных самолетов, продуктами питания и т. д.), необходимыми для выполнения полетного задания; - выполнение полетного задания; - периодическое техническое обслуживание, направленное на предупреждение неисправностей и отказов, включающее регулировку агрегатов, смазку, замену агрегатов, находящихся в предотказном состоянии (по данным объективного контроля технического состояния), с целью поддержания запланированной надежности ЛА; - текущий ремонт, направленный на устранение внезапно возникших отказов и неисправностей, не приведших к катастрофическим последствиям, с целью восстановления запланированной надежности; - модернизация (доработка) ЛА и его систем, направленная на улучшение его параметров и характеристик путем замены морально устаревших агрегатов и систем, доработки конструкции с целью поддержания конкурентоспособности по отношению к вновь создаваемым ЛА.
17.2. Некоторые аспекты технической эксплуатации агрегатов и систем самолета
В процессе эксплуатации самолета проявляются такие его свойства, как надежность, безотказность и живучесть (см. раздел 8.7) . Моральный и материальный ущерб от отказов наиболее остро проявляется при авариях и катастрофах самолетов. Ущерб от недостаточной надежности проявляется и в неготовности самолетов к полету. Задержка или отмена вылета из-за неисправности военных самолетов приводит к невыполнению запланированной боевой операции, неготовность к полету по расписанию пассажирских самолетов наносит большой финансовый ущерб авиакомпаниям. Условия готовности и набор наземных средств для подготовки самолета к полету рассмотрен в разделе 3.3.2.
Рис. 17.1. Схема маршрута предполетного осмотра пассажирского самолета |
Для выявления неисправностей, влияющих на эксплуатацию, их устранения и допуска самолетов к дальнейшей эксплуатации перед каждым полетом выполняется визуальный осмотр, который проводится по определенному маршруту (рис. 17.1): передняя часть фюзеляжа, передняя стойка шасси и ее ниша, средняя часть фюзеляжа снизу, правая нога шасси и ее ниша, правая половина крыла снизу, правый борт фюзеляжа, гондола правого двигателя, хвостовая часть фюзеляжа, хвостовое оперение, левая сторона самолета (осматривается аналогично правой), верх фюзеляжа и крыла.
При осмотре оценивается техническое состояние конструкции самолета, его агрегатов и систем: обшивки, узлов навески рулей, триммеров и взлетно-посадочной механизации, амортизаторов и пневматиков шасси, крышек грузовых отсеков, конструкции мотогондол, системы крепления двигателей, выхлопных систем двигателей, отсека ВСУ, эксплуатационных люков, входных дверей и аварийных люков, остекления кабины, защитных стекол проблесковых маяков и аэронавигационных огней, отсутствие течей из топливной системы и из баков-отсеков, гидросистемы, масляной системы и т. д.
Через эксплуатационные люки и изнутри кабины осматриваются агрегаты, механизмы и элементы конструкции системы управления, гидравлической и пневматической систем, электротехнического и радиоэлектронного оборудования, жгуты, кабели, пульты управления, электрощитки, состояние монтажа, монтажных деталей и т. д.
Схема расположения эксплуатационных люков пассажирского самолета приведена на рис. 17.2.
Рис. 17.2. Схема располежения эксплуатационных люков пассажирского самолета |
Уровень надежности самолета, запланированный при проектировании, в процессе эксплуатации можно обеспечить за счет наземного обслуживания двумя принципиально различными методами технического обслуживания и ремонта (ТОиР):
-по наработке (по ресурсу);
-по фактическому состоянию.
Стратегии ТОиР по наработке (стратегии по наработке или по ресурсу) существенно отличаются от стратегий ТОиР по состоянию (стратегий по состоянию). Эти отличия заключаются не только в самом характере технологических процессов ТОиР, но и в распределении ресурсов, потребных на развитие производственно-технической базы, соответствующей требованиям той или иной стратегии.
Притехническом обслуживании по наработке (по ресурсу) перечень и периодичность выполнения операций ТО определяются значением наработки изделия с начала эксплуатации или после капитального (среднего) ремонта.
При проведенииремонта по наработке объем разборки изделия и дефектации его составных частей назначается единым для парка однотипных изделий в зависимости от наработки с начала эксплуатации и (или) после капитального (среднего) ремонта, а перечень операций восстановления определяется с учетом результатов дефектации составных частей изделия.
Таким образом, метод ТОиР по наработке (ресурсу) предполагает проведение через заранее запланированные интервалы наработки (налета) самолета заранее заданных работ по ремонту или замене агрегатов и систем вне зависимости от их фактического состояния. Предполагается при этом, что в пределах установленного заранее времени эксплуатации гарантирована безотказная работа агрегатов и систем и необходимый уровень их выходных параметров. Ресурс в этом случае устанавливается из опыта эксплуатации аналогичных самолетов и на основании специальных ресурсных испытаний создаваемого самолета, его агрегатов и систем в естественных и лабораторных условиях. Разработанные ускоренные методы наземных ресурсных испытаний тем не менее требовали подтверждения в процессе летных испытаний. Работа парка новых самолетов на полную проектную производительность с первых дней эксплуатации сдерживалась возможностями подтверждения надежности в полетахсамолетов-лидеров, имеющих опережающий налет, т. е. больший, чем у любого самолета, находящегося в эксплуатации. Однако и в этом случае практически не представляется возможным достаточно надежно назначить ресурс, поскольку для большинства агрегатов и систем самолета распределение отказов по наработке имеет случайный характер и невозможно установить четкие зависимости интенсивности отказов по наработке.
Следовательно, стратегия ТОиР по наработке предполагает развитие экспериментальной базы предприятий промышленности и обеспечение на этой основе обоснованных ресурсов до ремонта для каждой совокупности однотипных объектов.
Метод обслуживания по ресурсу широко применялся и применяется в авиации, поскольку только сравнительно недавно начали появляться технические возможности надежного контроля фактического состояния агрегатов и систем самолета в процессе эксплуатации.
При>техническом обслуживании по состоянию перечень и периодичность выполнения операций ТО определяются фактическим техническим состоянием изделия в момент начала ТО.
При проведенииремонта по состоянию перечень операций, в том числе разборки, определяется по результатам диагностирования изделия в момент начала ремонта, а также по данным о надежности этого изделия и однотипных изделий.
Таким образом, метод ТОиР по состоянию предполагает проведение работ по ремонту или замене агрегатов и систем в соответствии с их фактическим техническим состоянием на данный момент эксплуатации по результатам непрерывного или периодического контроля параметров на предмет выявления предотказного состояния агрегатов и систем с учетом статистических данных по всему парку самолетов об отказах агрегатов и узлов, не влияющих на безопасность полета. Это позволяет с самого начала эксплуатации обеспечивать расчетную производительность самолета, непрерывно поддерживая в процессе эксплуатации запланированный ресурс. Естественно, что при таком методе основной проблемой, решение которой позволит эксплуатировать самолет до предотказного состояния, является контроль для выявления ранних признаков опасных отказов, создающих аварийную или катастрофическую ситуацию.
Следовательно, стратегия ТОиР по состоянию предполагает обеспечение высокого уровня эксплуатационно-ремонтной технологичности конструкций, создание в достаточных объемах эффективных средств диагностирования и неразрушающего контроля, развитие производственно-технической и экспериментальной базы эксплуатационных и ремонтных предприятий.
Выбор метода технической эксплуатации должен производиться на самых ранних стадиях проектирования самолета, поскольку это оказывает серьезное влияние на параметры агрегатов и систем самолета, от которых в конечном счете зависитэксплуатационная технологичность - совокупность свойств самолета, определяющих его приспособленность к выполнению всех видов работ по эксплуатации, техническому обслуживанию и ремонту. В условиях интенсивной эксплуатации самолета в качестве показателя эксплуатационной технологичности выступает время подготовки к повторному вылету (при заданном уровне материальных затрат на эту подготовку), поскольку увеличение доли самолетов, не готовых к вылету в данный момент времени, снижает боевую или экономическую эффективность парка самолетов, определенную в процессе проектирования.