Введение к работе
з
Актуальность темы. Одной из їлавньїх задач современного этапа развития воздушного транспорта является повышение безопасности полетов и эффективности использования воздушных судов (ВС) на основе применения прогрессивных концепций конструирования авиатехники и научно обоснованных систем технической эксплуатации
Отечественный и зарубежный опыт показывает, что надежность ВС существенным образом снижается из-за частичных повреждений планера. К наиболее опасным из них относятся очаги коррозии и трешины усталости, развитие которых в силовых элементах может привести к разрушению конструкции в петом. Особенность усталостных повреждений состоит в отсутствии эффективных и доступных методов предупреждения их возникновения в процессе эксплуатации. Современный уровень диагносіирования степени накопленных повреждений в силовой конструкции позволяет идентифицировать состояние лишь по одному признаку-наличию или отсутствию трещины усталости. Поэтому, для эксплуатации силовой конструкции по состоянию необходимо: во-первых, чтобы она (конструкция) некоторое время «держала трещину» (была живучей), а во- вторых-позволяла проводить периодическую дефектацию (была контролеприг одной) Иначе говоря, характеристики живучести должны быть сбалансированы с выбранной стратегией эксплуатации, а возможность перевода на эксплуатацию по состоянию целиком определяется эксплуатационной живучестью элемента. Введённые в действие . МАК к разделу АП 25.571 методы определения соответствия «Обеспечения безопасности при длительной эксплуатации» (МОС к АП 25.571) допускают использование принципа безопасного ресурса только в том случае, если невозможно обеспечить зкештуаіационную живучесть Под эксплуатационной живучестью понимается обобщённый термин,
РОС. НАЦИОНАЛЬНАЯ БИБЛИОТЕКА С. Петербург М
характеризующий свойства конструкции и способ обеспечения её безопасности по условиям прочности и включающий в себя допустимость повреждения и безопасность разрушения (повреждения). Поэтому в настоящее время наблюдается тенденция к увеличению объемов расчетных и экспериментальных исследований живучести элементов и конструкций
Важным направлением исследований является разработка и
совершенствование методов оценки характеристик живучести, наиболее
значимые из которых представляю] собой скорость и длительность
докритического роста грещин при эксплуатационных нагрузках. Они
служат основой для определения периодичности контроля,
гарантирующею своевременное обнаружение повреждений, обеспечивая тем самым безопасную эксплуатацию ВС по условиям сопротивления усталости.
Несмотря на значительные результаты, полученные специалистами ЦАГИ, ОКБ, 1 осНИИ ГА и других организаций, связанных с прочностными исследованиями и эксплуатацией ВС, ряд проблем живучее ш требует уточнений. В частности это относится к оценкам характеристик живучее га при режимах нагружения, характерных для условий эксплуатации.
Настоящая работа ориентирована на разработку методов оценки указанных характерне іик и обоснование периодичности конгроля силовых элементов планера ВС, что определяет её актуальность и практическую значимость.
При написании настоящей работы автор ставил своей целью разработать и совершенствоваїь практически реализуемые методы расчётов основных характеристик живучести в условиях эксплуатации планера ВС по состоянию. Исходя из поставленной цели, была определена структура диссертационной работ, и сформулированы основные задачи:
разработать метод оценок скорости и длительности роста трещин при нагружении, применяемом в ресурсных испьпаниях авиаконструкций;
провести эксперимен гальные исследования характеристик живучести для установления закономерности развития повреждений при сложных режимах нагружении и апробации теоретических положений работы;
разработать модель расчета вероятности безотказной работы
силовых элементов авиаконструкций в условиях проведения
периодических проверок;
разработать рекомендации по обоснованию выбора коэффициентов запаса при расчетх периодичности контроля.
Автором получены следующие результаты и разработки, выносимые на защиту:
результаты эксперимен і альньгх исследований длительности и скорости роста трещин в плоских образцах т сплавов В95АТВ и Д 16чAT при нерегулярных нагрузках, проведённых на испытательной установке MTS с управляющим компьютером;
модель и экспериментально оцененные параметры расчетов скорости и длительности развития усталостных трещин при нерегулярных режимах нагружения (нагружении с единичной перегрузкой и нагружении «типовой полёт»), позволяющая дать уточненную оценку остаточного ресурса и периодичности контроля тонкостенных элементов авиаконструкций,
метод расчётов и результаты анализа влияния основных эксплуатациошшх факторов на вероятности безотказной работы силовых элементов планера, по результатам которою возможно обоснование выбора сроков их (элемептов) периодического контроля ,
способ уточнения коэффициентов запаса при определении периодичности контроля в зависимости от качества дефектации.
Достоверность полученных результатов подтверждена корректным использованием математического аппарата теории вероятностей и математической статистики, тестовых проверок, а адеквашость - сопоставлением результатов расчетов с данными натурных и лабораюрных испытаний
Результаты диссертационной работы практически применимы:
в научно исследовательских лабораториях при проведении экспериментальных исследований циклической трещиностоикости материалов и -элементов конструкций;
в НИИ I А, ОКБ для опенки степени опасности усталостного повреждения и расчетов скорости и длительности роста трещин на стадиях проектирования и эксшгуатации;
для обоснования и расчетов периодичности контроля тонкостенных злеменіов планера ВС.
Основные положения диссертационной работы вне^щены в ГосІІИИ ГА для оценок периодичности контроля силовых элементов планера JLA, в ОНИЛ-15 МГГУ ГА для обоснования режимов натружения при экспериментальных исследованиях, в учебный процесс при выполнении дипломных работ студентами специальности 130300 «Эксплуатация ЛА и АД» и заняіиях по дисциплине «Повреждаемость и живучее іь Л А и АД» для магистрантов.
Апробация работы Материалы диссертационной работы доложены и обсуждены на: Международной научно-технической конференции посвященной 80-летию ГА России «Гражданская авиация на современном этапе развития науки техники и общества» (г.Москва, МТТУ ГА, 2003г., 17-18 апреля), Студенческая научная конференция «Компьютер в студенческой науке» (г Москва, 2004 г., 20 апреля), научно техническом семинаре ОНИЛ 15 В полном объеме диссертация докладывалась на расширенном научно-техническом семинаре кафедры «Двигатели летательных аппаратов»
7 По своей структуре, содержанию и объему диссертационная работа соответствует поставленным задачам и состоит из введения, четырёх разделов, выводов и списка использованных источников Диссертация изложена на 5.16 печатных листах текста, содержит 45 рисунков, 10 таблиц и 104 наименований литературы.
