Crearea oricărei aeronave este un proces lung și complex, rezultatul eforturilor comune ale unei echipe uriașe, mai multor divizii și departamente. Complexul aviatic Ilyushin, împreună cu biroul de proiectare experimentală, include număr mare laboratoare structurale necesare efectuarii de teste complete, inclusiv cele foarte importante pentru viitoarele aeronave - teste de rezistenta structurala.
În timpul testelor statice și de viață ale prototipurilor la scară completă de produse experimentale, concluziile calculate sunt confirmate experimental. Testele confirmă corectitudinea proiectării structurii pentru sarcinile date, iar problema corectitudinii determinării sarcinilor este rezolvată cu ajutorul testelor de rezistență la zbor, care sunt efectuate de specialiști de la LII cu participarea specialiștilor. din departament. Astăzi vom arunca o privire mai atentă asupra unui astfel de complex.
Am fost întâlniți și ne-a oferit un tur de către șef adjunct al laboratorului complexului de testare a rezistenței „AK numit după S.V. Ilyushin”, candidat la științe tehnice - Vladimir Ivanovici Tkachenko...
Vladimir Ivanovici a vorbit despre tipurile de teste de rezistență și în special despre cercetările care se desfășoară în acest laborator.
Există două discipline independente de calcul de rezistență - calcule de rezistență statică și calcule de resurse. Teste statice, în timpul cărora sarcina pe elementele corpului aeronavei depășește sarcina operațională de 1,5 ori. Sarcina pe aripă în timpul zborului depășește 1000 de tone. Creați cele mai aproximative condiții ale structurii datorită stării de efort-deformare a structurii.
Sarcina operațională în calcule se presupune a fi de 67% (aceasta este în afara standardelor de navigabilitate). Dacă, de exemplu, înmulțim această valoare cu factorul de siguranță (pentru calcule valoarea este considerată 1,5, care ține cont de durata de viață a corpului aeronavei), atunci obținem exact sarcina de proiectare de 100%, deși o astfel de încărcare niciodată apare in timpul zborului...
Aripa, ca parte cea mai deteriorată a structurii aeronavei, este testată cu sarcini de proiectare de până la 120%. Fuzelajul, deși are diverse decupaje și cavități structurale și ar părea că are o rezistență mai mică, în zbor nu este supus aceleași sarcini pe care le primește aripa. Prin urmare, testarea cu încărcare de 100% este suficientă pentru asta...
Acest Il-76TD (RA-76751), produs în 1988, a zburat pentru prima dată pentru Aeroflot și a reușit să zboare 2.500 de ore, iar în 1994, după aterizarea pe câmpul Khodynskoye, a fost pus la dispoziția Biroului de Proiectare pentru instalare și testare în zbor. de noi motoare PS- 90.
Cu toate acestea, motoarele nu au fost instalate niciodată pe acest vehicul și s-a decis să părăsească această parte pentru testarea pe viață. În acest scop a fost elaborat un program special. Testele de viață ale lui Il-476 sunt acum efectuate în cadrul unui program similar...
IL-76 a fost proiectat inițial pentru 20.000 de zboruri. Dar pentru a-i oferi astfel de caracteristici, a fost necesar să se efectueze întregul complex de rezistență și apoi teste de viață. Și apoi, până astăzi, continuați să efectuați teste pentru a asigura prelungirea duratei de viață...
Acesta este exact genul de cercetare care se desfășoară în acest laborator. Trenul de aterizare a fost scos din avion. Aeronava este suspendată sub grinzi puternice pe suspensii speciale, care includ și cilindri hidraulici care pot crea o sarcină de zeci de tone pe un element structural. Sistemul automat de urmărire, dezvoltat împreună cu TsAGI, vă permite să stabilizați suspensia și să asigurați starea de zbor dorită.
Forțele acestor cilindri hidraulici sunt proporționale cu diametrele lor. Sarcina este distribuită uniform între elementele structurale folosind grinzi și console suplimentare. Pe jumatatea aripii din stanga sunt stalpi pentru motoarele standard D-30, in timp ce pe aripa dreapta sunt stalpi si elemente structurale ranforsate si puncte de montare pentru motoarele PS-90, care sunt mai grele si mai puternice decat cele din anii '30...
În medie, pentru a determina resursa, se ia în considerare un zbor cu durata de 3-4 ore și o durată de viață de 20-25 de ani. Aceste valori sunt confirmate mai întâi. În viitor, pentru a crește resursele, încep să efectueze teste suplimentare, care pot dura ani de zile. De obicei, durata de viață din cauza stării materialului (coroziune, oboseală, uzură) este mai mică decât cea din cauza zborurilor și este mai dificil să se prelungească o astfel de viață. Acum, pe baza rezultatelor testelor, Il-76 zburător cu motoare D-30 a avut durata de viață extinsă la 10.000 de ore...
Un zbor program durează de obicei 20 de minute și se efectuează cu o sarcină completă pe elementele structurale ale aripii și ale fuselajului (încărcările pe aripă sunt efectuate cu un factor de siguranță de 2). Aripa este supusă presiunii și diferitelor vibrații prin acțiunea cilindrilor hidraulici. Sarcina pentru calcul este însumată din toți cilindrii. În etapa finală a zborului, aripa este supusă unor sarcini de presiune care simulează aterizarea. Conform programului care se elaborează în prezent pe data de 76, este necesar să se efectueze 20.000 de astfel de zboruri...
Dacă se produce o deteriorare, testarea este oprită și unitatea este reparată. După aceasta, procesul de testare se reia. Deteriorarea structurii și a elementelor individuale este detectată în diferite moduri, atât vizuale (dacă sunt mari), cât și instrumentale (există mai multe tehnici speciale), capabile să găsească chiar și fisuri minime...
De obicei, cu cât durata de viață este prelungită, cu atât se impun mai multe restricții asupra operațiunii aeronavei. De exemplu, zborurile sunt limitate din cauza condițiilor meteorologice sau sunt transferate de la zborurile de pasageri către transport de marfa …
Ne-am uitat și în interiorul avionului. Pentru a crea o sarcină pe podea, greutățile inelelor sunt plasate în diferite locuri...
Locul navigatorului și din nou încărcăturile de pe podea...
Cablurile de la senzorii de instrumente sunt întinse în toată cabină...
Vedere a aripii prin hublo, încurcată într-o rețea de grinzi, console și fire...
Studierea interiorului avionului nu a fost lipsită de un „controller” local atent ;)
Dacă sunt detectate fisuri, acestea pot fi acum fixate sau eliminate folosind metode adezive, așa-numitele „dopi”. Astfel de inovații au început odată cu crearea și testarea aripii pentru Il-86, care în timpul dezvoltării a necesitat alte, mai mari, caracteristici de rezistență …
Astăzi, există încă un număr foarte mare de IL-76 în funcțiune în întreaga lume, inclusiv cu operatori străini, ceea ce, la rândul său, necesită cercetări suplimentare asupra resursei. Prin urmare, aceste tipuri de teste de rezistență pe această mașină vor continua în continuare...
Mai jos sunt doi stâlpi noi pentru motoarele PS-90, predați de fabrică pentru instalare și testare de rezistență...
Întreaga aripă este atârnată cu diverse pârghii și contragreutăți, combinate într-un sistem complex comun...
Din această cabină, situată la câțiva metri deasupra podelei, operatorul controlează programele de testare.
Există două astfel de cabine construite în hangar...
Ei bine, atunci ne-am familiarizat cu o altă aeronavă uimitoare - o machetă din lemn de dimensiune completă a lui Il-96-300, creată în principal pentru a rezolva problemele de amenajare interioară.
Chiar și o parte din aripă și motor au fost recreate pe model...
Nu numai interiorul, ci și caracteristicile de design exterior sunt modelate suficient de detaliat...
După ce ne-am urcat la bord, primul lucru pe care îl facem este să ne uităm în cockpit, pentru că este inclus și în acest model...
În interior, la prima vedere, totul arată ca un adevărat 96. Diferențele devin sesizabile numai atunci când considerație detaliată. Pentru producție, în cele mai multe cazuri, s-a folosit lemn și placaj. Deși, în unele locuri, sunt instalate elemente reale de ornamente interioare...
Există mai multe saloane, la fel ca în Il real. Există mult spațiu liber în interior. Ei spun că acest model a fost folosit și în dezvoltarea echipamentului intern al cabinei prezidențiale Il-96...
În cadrul de mai jos - cea de-a 103-a mașină (Il-103 cu cinci locuri), care a trecut deja întregul domeniu de testare și se află acum și în acest departament, cuibărit lângă sora sa mai mare...
Și în sfârșit, o altă vedere generală a laboratorului...
Principiul daunei sigure. Siguranța zborului aeronave legate direct de durabilitatea structurilor.
Se spune că un design este sigur de exploatat dacă necesită inspecție și reparații minime, în timp ce îndeplinirea satisfăcătoare a funcțiilor esențiale. Performanța satisfăcătoare înseamnă că există o probabilitate neglijabilă de defecțiune structurală pentru aeronavele din aviația civilă sau o probabilitate acceptabil de scăzută de defecțiune pentru aeronavele militare. Siguranța pasagerilor și a echipajului aeronavelor din aviația civilă este de o importanță capitală. Metode de calcul a structurilor care sunt fiabile în exploatare au fost dezvoltate în principal pentru aeronavele de aviație civilă.
Avioanele moderne au o structură semi-monococă, constând din foi cu pereți subțiri susținute de grinzi (ferme) și stringere pentru a preveni pierderea stabilității. Pielea exterioară sau peretele formează conturul aerodinamic al unității - fuselaj, aripă, stabilizator. Elementele de rigidizare sunt atașate de suprafața interioară a pielii și absorb sarcinile concentrate. Această structură a fost obiectul principal al cercetării aerodinamice de mulți ani și distinge semnificativ aparatul de structurile convenționale ale clădirii.
Durata de viață necesară a unei aeronave de aviație civilă este determinată pe baza unor considerații economice cuprinzătoare. Sunt 10-15 ani. Proiectantul încearcă în primul rând să asigure o funcționare mai lungă a aeronavei fără formarea de fisuri. Pentru a face acest lucru, aplică o metodologie de calcul dezvoltată, cu ajutorul căreia minimizează concentrațiile de stres și încearcă să mențină tensiunile la cel mai scăzut nivel posibil, pe baza cerințelor de performanță a zborului. Pentru piesele care sunt dificil de reparat sau înlocuit, proiectantul poate încerca să le furnizeze durabilitatea necesară fără fisurare, egală cu durata de viață a aeronavei. Pentru multe modele acest lucru nu este fezabil. În plus, există riscul de deteriorare structurală de la vehiculele de întreținere, pietrele de pe pistă și prăbușirea pieselor elicei sau ale motorului. Proiectantul trebuie să minimizeze pierderile de rezistență care rezultă din fisuri de oboseală sau daune în timpul funcționării aeronavei. El rezolvă această problemă după cum urmează:
selectează materialele și determină dimensiunile pieselor pentru a asigura rezistența adecvată a structurilor în prezența fisurilor;
aplică elemente de fiabilitate (căi de sarcini variabile și dopuri care împiedică dezvoltarea fisurilor);
selectează materiale care au o rată scăzută de dezvoltare a fisurilor de oboseală.
Unul dintre mijloace moderne creșterea fiabilității structurilor în același timp cu creșterea duratei de viață, reducerea consumului de materiale și îmbunătățirea eficienta economica- proiectarea și determinarea duratei de viață pe baza principiului deteriorării în siguranță. Aceasta ia în considerare prezența defectelor metalurgice și tehnologice inițiale în elementele structurale și formarea de fisuri în acestea pe măsură ce se acumulează daune operaționale.
Dezvoltarea și implementarea principiului deteriorării sigure este posibilă numai prin utilizarea metodelor de mecanică a fracturii. Determinarea stării de efort-deformare a elementelor structurale care conțin defecte precum fisurile este etapa cea mai importantă și complexă a calculelor de rezistență. În conformitate cu conceptele general acceptate, starea de efort-deformare a unui corp cu o fisură este complet caracterizată de valorile factorului de intensitate a tensiunii. Aproape toate criteriile cunoscute în prezent pentru fractura fragilă și cvasi fragilă, precum și dependențele care descriu creșterea fisurilor de oboseală, se bazează pe definiția lor preliminară.
Conceptul de „daune sigure” se referă la o structură concepută pentru a minimiza posibilitatea defecțiunii aeronavei din cauza propagării defectelor nedetectate, fisurilor sau altor daune similare. Atunci când se produc structuri care permit orice deteriorare, trebuie rezolvate două probleme principale. Aceste probleme constau în asigurarea creșterii controlate și sigure a defectelor, adică funcționarea în siguranță cu fisuri și limitarea forțată a daunelor, în urma căreia trebuie asigurată fie durabilitatea reziduală, fie rezistența reziduală. În plus, calculul daunelor admisibile nu elimină necesitatea unei analize atente și a calculelor de oboseală.
Ipoteza de bază pe care se bazează conceptul de daune sigure este că defectele există întotdeauna, chiar și în modelele noi și că acestea pot rămâne nedetectate. Astfel, prima condiție pentru toleranța la defect este condiția ca orice element structural, inclusiv toate legăturile suplimentare de transfer de sarcină, să permită funcționarea în siguranță în prezența fisurilor.
Controlul creșterii sigure a defectelor. Apariția fisurilor de oboseală poate fi evitată prin crearea unei structuri în care tensiunile în toate punctele sunt sub un anumit nivel. Cu toate acestea, o scădere a nivelului de stres duce la o creștere a greutății structurilor. În plus, fisurile pot apărea nu numai din cauza oboselii, ci și din alte motive, de exemplu, din cauza daunelor accidentale primite în timpul funcționării sau din cauza defectelor materiale. Prin urmare, în designul propriu-zis, se presupune că vor exista o serie de fisuri mici în structură atunci când iese din fabrică. Mai mari dintre aceste fisuri se pot dezvolta în timpul utilizării.
Cel mai important element al principiului deteriorării sigure este perioada de timp în care poate fi detectată o fisură. Datorită diferitelor accidente, probabilitatea detectării unei fisuri în timpul inspecției este instabilă. Uneori se găsesc fisuri abia vizibile în zonele cele mai îndepărtate ale structurii și, în același timp, pot fi ratate cele foarte mari. fisuri în alte locuri. Astfel, există un caz cunoscut când, în timpul inspecției unui Boeing 747, a fost ratată o fisură de 1800 mm lungime sub căptușeala din cabina presurizată a aeronavei.
Prin urmare, trebuie întocmit un program de control al distrugerii pentru elementele structurale care determină capacitatea portantă a corpului aeronavei. Un element important al unui program de control al distrugerii este dezvoltarea metodelor de inspecție. Pentru fiecare element trebuie dezvoltate și propuse metode de verificare adecvate. Pentru părțile individuale ale elementelor, poate fi necesară utilizarea unor metode de testare nedistructive cu sensibilitate diferită. Momentul inspecției se stabilește pe baza unei analize a informațiilor disponibile cu privire la creșterea fisurilor, ținând cont de dimensiunea inițială specificată a defectului și de dimensiunea defectului detectat, care depinde de sensibilitatea metodei de detectare a defectelor utilizate. Momentul inspecției trebuie stabilit pe baza faptului că, cu condiția ca factorul de siguranță necesar să fie asigurat, un defect nedetectat să nu atingă o dimensiune critică înainte de următoarea inspecție. De obicei, intervalele de timp dintre inspecțiile succesive sunt programate astfel încât două inspecții să fie finalizate înainte ca orice fisura să atingă o dimensiune critică.
Principiul deteriorării în siguranță a structurilor aeronavelor a necesitat utilizarea mai largă a metodelor de testare nedistructive. stare tehnica toată lumea sisteme functionale. Capacitățile diferitelor metode de testare nedistructivă pentru detectarea fisurilor de oboseală. Metodele de testare nedistructive sunt în mod constant îmbunătățite.
Rezistenta la oboseala, coroziune si fisurare. În practica operațiunii de aeronave, există numeroase cazuri de distrugere a unor părți ale elementelor și ansamblurilor din cauza oboselii materialelor. O astfel de defecțiune este rezultatul sarcinilor alternative sau repetate. Mai mult, defectarea prin oboseală necesită o sarcină maximă semnificativ mai mică decât defecțiunea statică. În zbor și în timpul mișcării solului, multe părți și componente ale structurii aeronavei sunt supuse unor sarcini variabile și, deși tensiunile nominale sunt adesea scăzute, concentrațiile de tensiuni care în general nu reduc rezistența statică pot duce la oboseală. distrugere. Acest lucru este confirmat de practica de a opera nu numai aeronave, ci și vehicule terestre. Într-adevăr, este aproape întotdeauna posibil să se observe defecțiuni de oboseală și foarte rar - defecțiuni de la sarcini statice.
O caracteristică a cedarii prin oboseală este absența deformării în zona de fractură. Fenomene similare se observă chiar și în materiale precum oțelurile blânde, care sunt foarte ductile la rupere statică. Aceasta este o caracteristică periculoasă a eșecului prin oboseală, deoarece nu există semne care preced eșecul. Simptomele incipiente de oboseală sunt de obicei foarte mici și greu de detectat până când ajung la o dimensiune macroscopică. Apoi se răspândesc rapid și distrugerea completă are loc într-o perioadă scurtă de timp. Astfel, detectarea în timp util a fisurilor de oboseală este o sarcină dificilă. Cel mai adesea, fisurile de oboseală își au originea în zona modificărilor de formă sau a defectelor suprafețelor pieselor.
Astfel de defecte, precum și o mică modificare a secțiunii transversale de lucru a pieselor, nu afectează rezistența statică, deoarece deformarea plastică reduce efectul concentrării tensiunilor. În același timp, în timpul defectării prin oboseală a pieselor, deformațiile plastice sunt, de regulă, mici, drept urmare nu are loc reducerea tensiunii în zona de concentrare și se ia în considerare concentrația. stresul este semnificativ, de aceea este important atunci când proiectați piesele care funcționează sub sarcini variabile, pentru a le face mai ușoare și mai sigure în ceea ce privește defecțiunea prin oboseală.
Astfel, factorii care influențează rezistența la oboseală includ: concentratoarele de tensiuni, dimensiunile pieselor, importanța relativă a sarcinilor statice și ciclice și coroziunea, în special coroziunea prin frecare, care este rezultatul mișcărilor repetate mici ale două suprafețe de contact.
Eșecurile de oboseală sunt de obicei cauzate de multe mii sau milioane de cicluri de încărcare. Cu toate acestea, ele pot apărea după sute sau chiar zeci de cicluri.
Toate elementele, părțile și componentele aeronavei sunt supuse unor sarcini dinamice atunci când se deplasează la sol și în zbor. Sarcini variabile de natură variată, acționând asupra elementelor structurale, părți ale unităților și dispozitivelor, provoacă tensiuni alternante corespunzătoare, care duc în cele din urmă la cedarea prin oboseală. Viteza de distrugere mecanică a pieselor și ansamblurilor încărcate, respectiv, și timpul până la distrugere depind de structura și proprietățile materialelor, de solicitările cauzate de sarcinile active, temperatură și alți factori. Cu toate acestea, natura defecțiunii din cauza oboselii materialului are un aspect unic, diferit de fractura fragilă.
Defecțiunea prin oboseală a unei piese începe de obicei în apropierea unui defect metalurgic sau tehnologic, a unei zone de concentrare a tensiunilor, precum și în prezența defectelor tehnologice ale produselor.
După cum se știe, distrugerea statică este determinată în principal de probabilitatea ca o sarcină mare să apară în zbor, de exemplu, de la o rafală de aer, în urma căreia va fi aplicată aeronavei o sarcină care depășește limita de rezistență statică a structurii. , adică posibilitatea defecțiunii statice este în esență o chestiune de probabilitatea apariției unei sarcini mari.
Eșecul de oboseală conform acestor ipoteze este rezultatul aplicării unui număr suficient de cicluri de încărcare sau a unui număr suficient de zboruri de aeronave pe o anumită distanță.
Principala diferență între oboseală și încărcarea statică este următoarea:
factorul principal al rezistenței la oboseală pentru o anumită distribuție a sarcinii, chiar și ținând cont de răspândirea datelor, este numărul de modificări ale sarcinii sau durata de viață; pentru rezistență statică și distrugere - sarcină efectivă;
Natura abordării probabilistice a încărcării la oboseală diferă semnificativ de natura abordării probabilistice a încărcării statice - pentru condiții specifice de operare, probabilitatea influenței unei singure sarcini mari asupra aeronavei, de exemplu, de la o rafală de aer, depășind sarcina distructivă statică, nu depinde de timpul de funcționare. Acest lucru se poate întâmpla la începutul și la sfârșitul duratei de viață. Probabilitatea căderii prin oboseală se modifică în timpul funcționării, crescând semnificativ spre sfârșitul duratei de viață. În acest caz, proiectanții și oamenii de știință cred că resursa alocată sau limita de viață de serviciu și nivelul corespunzător de probabilitate ar trebui să fie astfel încât frecvența repetabilității defecțiunii să aibă o valoare suficient de mică încât, dacă este posibil, să fie general acceptată. Această valoare a probabilității este 10 9, care este acceptată ca bază de companiile de aviație străine și interne de top.
Experții în aviație consideră că coroziunea, ca și daunele cauzate de oboseală, determină durata de viață a structurii unei aeronave în aceeași măsură. Adesea, sursele de coroziune sunt deteriorarea structurii la încărcarea aeronavei la sol și zgârieturile la nivelul pielii.
Se știe că deteriorarea coroziunii asupra structurii depinde în întregime de condițiile de funcționare ale aeronavei și de calitatea întreținerii.
Instrucțiunile, în primul rând, atrag atenția asupra coroziunii principalelor elemente structurale. S-a stabilit că coroziunea este cauzată într-o măsură mai mare de factori interni decât externi. Astfel, cauza coroziunii sunt lichidele vărsate în zona bufetului (în special sucuri de fructe) și toalete.
Zonele structurii fuzelajului cele mai susceptibile la coroziune și fisuri de oboseală (umbrite).
Cel mai puțin periculos tip de coroziune este coroziunea generală (uniformă). Dar în condiții reale de funcționare, coroziunea uniformă în forma sa pură este rară și este de obicei însoțită de leziuni ulcerative. Efectul unei astfel de coroziuni asupra rezistenței la oboseală.
Se poate observa că, în funcție de zona și adâncimea deteriorării coroziunii, durata de viață la oboseală a aliajului D16T este redusă semnificativ. În acest caz, zona de deteriorare a coroziunii reduce rezistența la oboseală într-o măsură mai mică decât diametrul și adâncimea gropilor de coroziune.
În timpul funcționării, procesele de acumulare a oboselii și deteriorarea coroziunii alternează cu suprapunerea parțială. În general, se crede că daunele cauzate de coroziune se dezvoltă în timpul parcării, iar daunele cauzate de oboseală se dezvoltă în timpul zborurilor. Deteriorarea coroziunii este un concentrator de stres.
Prevederi și abordări utilizate în justificarea resurselor în 103 l. h pe o perioadă de 20-25 de ani de funcționare, necesită utilizarea principiului progresiv al „daunelor sigure” atunci când se asigură siguranța zborului în stadiul actual, împreună cu principiul „resursei sigure”.
Acest ultim principiu permite să apară deteriorări prin oboseală asupra elementelor structurale în intervalul de timp dintre două verificări succesive, cu condiția ca acest interval să nu fie prea lung și deteriorarea să nu atingă starea sa limită și să nu conducă la defectarea structurii în ansamblu.
În consecință, criteriul rezistenței aeronavei, care afirmă că formarea fisurilor este inadmisibilă, este incorect pentru structura în ansamblu, deoarece în condițiile de funcționare pe termen lung a aeronavei este aproape imposibil să se evite fisurile de oboseală în elementele sale individuale. Este necesar să se detecteze crăpăturile din timp și să le prevină dezvoltare ulterioară peste dimensiunile maxime admise.
Astfel, durata de viață a rezistenței unei aeronave ar trebui determinată pe baza unui criteriu de rezistență care ia în considerare intensitatea inițierii și dezvoltării fisurii pentru structura în ansamblu și în elemente care nu conduc la un rezultat catastrofal.
Există un concept conform căruia se crede că în 30 de minute. 101 l. h trebuie să asigure siguranță, iar apoi până la 60 * 103 l. h - functionarea este asigurata datorita supravietuirii structurilor.
Să reamintim că supraviețuirea unei aeronave sau a sistemelor sale funcționale este înțeleasă ca o proprietate care asigură îndeplinirea normală a funcțiilor specificate în zbor (sau zboruri) cu defecțiuni individuale sau deteriorare a elementelor sau componentelor acestora. Este asigurată de prezența unei rezerve, soluții specifice de proiectare care favorizează o dezvoltare suficient de lentă a avariei și suficientă rezistență în prezența unei defecțiuni, accesibilitate uşoară pentru detectarea daunelor și monitorizarea obiectivă, dacă este posibil.
Experiența arată că, în timpul funcționării pe termen lung, uzura componentelor, oboseala și deteriorarea coroziunii sunt cele mai frecvente defecțiuni.
Fisurile de oboseală duc la scăderea rezistenței structurii și determină fiabilitatea rezistenței acesteia. Prin urmare, la proiectare, este necesar să se asigure respectarea următoarelor condiții: dezvoltarea și propagarea fisurilor în elementele structurale trebuie să fie atât de lentă încât rezistența statică reziduală atunci când fisurile se dezvoltă la dimensiunea detectării vizuale este suficientă pentru a fi fără probleme. operarea aeronavei fără restricții.
Să ne uităm la câteva rezultate ale testelor pentru mostrele de piele din fuselajul aeronavei cu o cabină presurizată. Astfel, este prezentată o diagramă a dezvoltării unei fisuri de oboseală în panourile fuselajului unui avion DC-10. Rezistența reziduală a fuzelajului aeronavei DC-10 a fost studiată pe panouri de 4267 x 2642 mm cu o rază de curbură de 30 mm. Testele au fost efectuate în condiții de încărcare combinate simulând sarcini inerțiale și presiunea de supraalimentare în cabina pasagerilor. Pentru a face acest lucru, am luat un panou din partea superioară a pielii cu o fisură inițială existentă de 12 mm. După cum se poate observa, în prima etapă a testării la o presiune nominală de 0,65 Pa până la 15.000 de cicluri, creșterea fisurilor practic nu a fost observată. După o tăiere a elementului portant și o ușoară creștere a presiunii interne, rata de creștere a fisurilor a început să crească, dar nu a atins o valoare periculoasă. La 46.000 de cicluri, cadrul central a fost distrus, urmat de distrugerea ambelor cadre, ceea ce a dus la o creștere bruscă a ratei de dezvoltare a fisurilor și distrugerea altor elemente portante. Distrugerea completă a panoului a avut loc cu o lungime a fisurii de 1157 mm și la o presiune care depășește de 1,53 ori presiunea nominală în cabină.
Teste similare efectuate pe alte panouri cu un set de elemente portante au arătat posibilitatea de a crea structuri cu supraviețuire crescută și de a aplica principiul deteriorării „sigure” structurii, asigurând în același timp controlul stării sale tehnice în timpul întreținerii.
Cu toate acestea, cele mai periculoase sunt defecțiunile de oboseală ale elementelor structurale ale fuzelajului. Astfel, crăpăturile din pielea fuselajului aeronavei Comet, care au apărut în apropierea decupajelor pentru ferestre, au fost cauza a două prăbușiri ale aeronavelor de acest tip.
Principalul motiv pentru apariția fisurilor este încărcările repetate ale pielii fuzelajului cu o cabină presurizată a aeronavei Comet și defecte de design. După cum se știe, pielea unei aeronave suferă sarcini repetate de tensiune-compresie. Acestea au provocat dezvoltarea fisurilor în locurile de concentrare a tensiunilor. După finalizarea modificărilor de placare, nu au fost observate fisuri de acest tip.
Designul de supraviețuire permite anumite dimensiuni de daune care trebuie să îndeplinească cerințe de reglementare mai generale. De exemplu, compania Douglas consideră că rezistența structurală reziduală a unei aeronave de pasageri ar trebui să fie asigurată cu o fisură în aripă de până la 400 mm lungime cu un string distrus în mijloc și în fuselaj cu o fisură longitudinală de până la 1000 mm. lung cu un dop de titan distrus la mijloc sau cu o fisură transversală de până la 400 mm lungime cu un spart distrus la mijloc.
Lockheed definește următoarele daune acceptabile ale fuselajului: o fisură de 300 mm lungime cu un cadru sau un string distrus la mijloc este permisă în piele; fisura longitudinala in carcasa - pana la 500 mm; o fisură care curge de la colțul unei decupaje, până la 300 mm, cu distrugerea unui cadru sau a unui string.
Cerințele ICAO indică faptul că nivelul minim de rezistență reziduală a structurilor deteriorate trebuie să corespundă cu valoarea sarcinii operaționale maxime egală cu 66,6% din sarcina de proiectare pentru cele mai importante cazuri de încărcare de proiectare.
GOST 27.002 83 definește durabilitatea drept proprietatea unui obiect de a rămâne operațional până la o anumită stare cu un sistem de întreținere AT instalat. Starea limită poate fi cauzată de: o încălcare ireparabilă a cerințelor de siguranță a zborului din cauza unei încălcări a rezistenței structurale; abaterea inevitabilă a parametrilor unităților și dispozitivelor dincolo de limitele de toleranță; scăderea ireparabilă a eficienței; nevoia de a îndeplini revizuireîn conformitate cu documentația de reglementare și tehnică actuală.
La fel ca fiabilitatea, durabilitatea este stabilită în timpul proiectării aeronavei, asigurată în producție și menținută în timpul funcționării. Pentru AT, durabilitatea este determinată de condițiile de siguranță a zborului și de fezabilitatea utilizării sale ulterioare pe baza eficienței comparative și a posibilității de înlocuire cu modele mai avansate. La proiectarea produselor AT, se iau în considerare sarcinile posibile în timpul funcționării și modurilor de funcționare; selectați materialul potrivit pentru piese și metode de prelucrare. Pentru elementele care funcționează în condiții de frecare, sunt selectate materiale care sunt cele mai rezistente la uzură în condițiile de funcționare așteptate etc.
Toate acestea permit proiectanților nu numai să creeze structuri funcționale, ci și să efectueze calcule adecvate și să asigure standardele de durabilitate necesare pentru echipamentul proiectat.
Durabilitatea ca proprietate a unei structuri depinde de numeroși factori care pot fi împărțiți în rezistență, operațional și organizatoric.
Factorii de rezistență includ design, producție, factori tehnologici, de încărcare și de temperatură. Printre acestea: concentratoare de tensiuni în elemente structurale și tensiuni reziduale rezultate din tehnologia imperfectă și datorate deformațiilor plastice în timpul asamblarii componentelor și reparațiilor; proprietățile materialelor și modificările acestora în timpul funcționării, inclusiv rezistența statică inițială; limita de oboseală; factor de intensitate a tensiunii pentru defecțiuni precum detașarea și forfecarea.
Experții consideră că, folosind realizările moderne ale științei, ingineriei și tehnologiei, este posibil să se asigure durabilitatea pieselor structurale ale aeronavelor pe distanțe lungi de până la 40-103 CP. h. Fără fisuri, aeronava poate zbura 30 x x 103 litri. h. Dacă presupunem că resursa (sau durata de funcţionare) avantajoasă din punct de vedere economic este de 60.103 l. h, atunci putem garanta aproximativ jumătate din această perioadă, iar jumătatea rămasă a aeronavei va fi operată cu daune acceptabile ale pieselor și ansamblurilor și înlocuirea acestora în timpul reparațiilor.
Crearea oricărei aeronave este un proces lung și complex, rezultatul eforturilor comune ale unei echipe uriașe, mai multor divizii și departamente. Complexul de aviație Ilyushin, împreună cu biroul de proiectare experimentală, include și un număr mare de laboratoare structurale necesare pentru efectuarea de teste complete, inclusiv teste de rezistență structurală care sunt foarte importante pentru viitoarele aeronave.
În timpul testelor statice și de viață ale prototipurilor la scară completă de produse experimentale, concluziile calculate sunt confirmate experimental. Testele confirmă corectitudinea proiectării structurii pentru sarcinile date, iar problema corectitudinii determinării sarcinilor este rezolvată cu ajutorul testelor de rezistență la zbor, care sunt efectuate de specialiști de la LII cu participarea specialiștilor. din departament. Astăzi vom arunca o privire mai atentă asupra unui astfel de complex.
Am fost întâlniți și ne-a oferit un tur de către șef adjunct al laboratorului complexului de testare a rezistenței „AK numit după S.V. Ilyushin”, candidat la științe tehnice - Vladimir Ivanovici Tkachenko...
Vladimir Ivanovici a vorbit despre tipurile de teste de rezistență și în special despre cercetările care se desfășoară în acest laborator.
Există două discipline independente de calcul de rezistență - calcule de rezistență statică și calcule de resurse. Teste statice, în timpul cărora sarcina pe elementele corpului aeronavei depășește sarcina operațională de 1,5 ori. Sarcina pe aripă în timpul zborului depășește 1000 de tone. Creați cele mai aproximative condiții ale structurii datorită stării de efort-deformare a structurii.
Sarcina operațională în calcule se presupune a fi de 67% (aceasta este în afara standardelor de navigabilitate). Dacă, de exemplu, înmulțim această valoare cu factorul de siguranță (pentru calcule valoarea este considerată 1,5, care ține cont de durata de viață a corpului aeronavei), atunci obținem exact sarcina de proiectare de 100%, deși o astfel de încărcare niciodată apare in timpul zborului...
Aripa, ca parte cea mai deteriorată a structurii aeronavei, este testată cu sarcini de proiectare de până la 120%. Fuzelajul, deși are diverse decupaje și cavități structurale și ar părea că are o rezistență mai mică, în zbor nu este supus aceleași sarcini pe care le primește aripa. Prin urmare, testarea cu încărcare de 100% este suficientă pentru asta...
Acest Il-76TD (RA-76751), produs în 1988, a zburat pentru prima dată pentru Aeroflot și a reușit să zboare 2.500 de ore, iar în 1994, după aterizarea pe câmpul Khodynskoye, a fost pus la dispoziția Biroului de Proiectare pentru instalare și testare în zbor. de noi motoare PS- 90.
Cu toate acestea, motoarele nu au fost instalate niciodată pe acest vehicul și s-a decis să părăsească această parte pentru testarea pe viață. În acest scop a fost elaborat un program special. Testele de viață ale lui Il-476 sunt acum efectuate în cadrul unui program similar...
IL-76 a fost proiectat inițial pentru 20.000 de zboruri. Dar pentru a-i oferi astfel de caracteristici, a fost necesar să se efectueze întregul complex de rezistență și apoi teste de viață. Și apoi, până astăzi, continuați să efectuați teste pentru a asigura prelungirea duratei de viață...
Acesta este exact genul de cercetare care se desfășoară în acest laborator. Trenul de aterizare a fost scos din avion. Aeronava este suspendată sub grinzi puternice pe suspensii speciale, care includ și cilindri hidraulici care pot crea o sarcină de zeci de tone pe un element structural. Sistemul automat de urmărire, dezvoltat împreună cu TsAGI, vă permite să stabilizați suspensia și să asigurați starea de zbor dorită.
Forțele acestor cilindri hidraulici sunt proporționale cu diametrele lor. Sarcina este distribuită uniform între elementele structurale folosind grinzi și console suplimentare. Pe jumatatea aripii stângi se află stâlpi pentru motoarele standard D-30, în timp ce pe aripa dreaptă sunt stâlpi și elemente structurale întărite și puncte de atașare pentru motoarele PS-90, care sunt mai grele și mai puternice decât anii '30.
În medie, pentru a determina resursa, se ia în considerare un zbor cu durata de 3-4 ore și o durată de viață de 20-25 de ani. Aceste valori sunt confirmate mai întâi. În viitor, pentru a crește resursele, încep să efectueze teste suplimentare, care pot dura ani de zile. De obicei, durata de viață din cauza stării materialului (coroziune, oboseală, uzură) este mai mică decât cea din cauza zborurilor și este mai dificil să se prelungească o astfel de viață. Acum, pe baza rezultatelor testelor, Il-76 zburător cu motoare D-30 a avut durata de viață extinsă la 10.000 de ore...
Un zbor program durează de obicei 20 de minute și se efectuează cu o sarcină completă pe elementele structurale ale aripii și ale fuselajului (încărcările pe aripă sunt efectuate cu un factor de siguranță de 2). Aripa este supusă presiunii și diferitelor vibrații prin acțiunea cilindrilor hidraulici. Sarcina pentru calcul este însumată din toți cilindrii. În etapa finală a zborului, aripa este supusă unor sarcini de presiune care simulează aterizarea. Conform programului care se elaborează în prezent pe data de 76, este necesar să se efectueze 20.000 de astfel de zboruri...
Dacă se produce o deteriorare, testarea este oprită și unitatea este reparată. După aceasta, procesul de testare se reia. Deteriorarea structurii și a elementelor individuale este detectată în diferite moduri, atât vizuale (dacă sunt mari), cât și instrumentale (există mai multe tehnici speciale), capabile să găsească chiar și fisuri minime...
De obicei, cu cât durata de viață este prelungită, cu atât se impun mai multe restricții asupra operațiunii aeronavei. De exemplu, limitează zborurile din cauza condițiilor meteorologice sau transferul de la zborurile de pasageri la transportul de mărfuri...
Ne-am uitat și în interiorul avionului. Pentru a crea o sarcină pe podea, greutățile inelelor sunt plasate în diferite locuri...
Locul navigatorului și din nou încărcăturile de pe podea...
Cablurile de la senzorii de instrumente sunt întinse în toată cabină...
Vedere a aripii prin hublo, încurcată într-o rețea de grinzi, console și fire...
Studierea interiorului avionului nu a fost lipsită de un „controller” local atent ;)
Dacă sunt detectate fisuri, acestea pot fi acum fixate sau eliminate folosind metode adezive, așa-numitele „dopi”. Astfel de inovații au început odată cu crearea și testarea aripii pentru Il-86, care în timpul dezvoltării a necesitat caracteristici diferite, mai mari de rezistență...
Astăzi, există încă un număr foarte mare de IL-76 în funcțiune în întreaga lume, inclusiv cu operatori străini, ceea ce, la rândul său, necesită cercetări suplimentare asupra resursei. Prin urmare, aceste tipuri de teste de rezistență pe această mașină vor continua în continuare...
Mai jos sunt doi stâlpi noi pentru motoarele PS-90, predați de fabrică pentru instalare și testare de rezistență...
Întreaga aripă este atârnată cu diverse pârghii și contragreutăți, combinate într-un sistem complex comun...
Din această cabină, situată la câțiva metri deasupra podelei, operatorul controlează programele de testare.
Există două astfel de cabine construite în hangar...
Chiar și o parte din aripă și motor au fost recreate pe model...
Nu numai interiorul, ci și caracteristicile de design exterior sunt modelate suficient de detaliat...
După ce ne-am urcat la bord, primul lucru pe care îl facem este să ne uităm în cockpit, pentru că este inclus și în acest model...
În interior, la prima vedere, totul arată ca un adevărat 96. Diferențele devin vizibile doar la o examinare mai atentă. Pentru producție, în cele mai multe cazuri, s-a folosit lemn și placaj. Deși, în unele locuri, sunt instalate elemente reale de ornamente interioare...
Există mai multe saloane, la fel ca în Il real. Există mult spațiu liber în interior. Ei spun că acest model a fost folosit și în dezvoltarea echipamentului intern al cabinei prezidențiale Il-96...
În cadrul de mai jos - cea de-a 103-a mașină (Il-103 cu cinci locuri), care a trecut deja întregul domeniu de testare și se află acum și în acest departament, cuibărit lângă sora sa mai mare...
Și în sfârșit, o altă vedere generală a laboratorului...
Crearea oricărei aeronave este un proces lung și complex, rezultatul eforturilor comune ale unei echipe uriașe, mai multor divizii și departamente. Complexul de aviație Ilyushin, împreună cu biroul de proiectare experimentală, include și un număr mare de laboratoare structurale necesare pentru efectuarea de teste complete, inclusiv teste de rezistență structurală care sunt foarte importante pentru viitoarele aeronave. În timpul testelor statice și de viață ale prototipurilor la scară completă de produse experimentale, concluziile calculate sunt confirmate experimental. Testele confirmă corectitudinea proiectării structurii pentru sarcinile date, iar problema corectitudinii determinării sarcinilor este rezolvată cu ajutorul testelor de rezistență la zbor, care sunt efectuate de specialiști de la LII cu participarea specialiștilor. din departament. Astăzi vom arunca o privire mai atentă asupra unui astfel de complex. Am fost întâlniți și ne-a oferit un tur de către șef adjunct al laboratorului complexului de testare a rezistenței „AK numit după S.V. Ilyushin”, candidat la științe tehnice - Vladimir Ivanovici Tkachenko... 
Vladimir Ivanovici a vorbit despre tipurile de teste de rezistență și în special despre cercetările care se desfășoară în acest laborator. Există două discipline independente de calcul de rezistență - calcule de rezistență statică și calcule de resurse. Teste statice, în timpul cărora sarcina pe elementele corpului aeronavei depășește sarcina operațională de 1,5 ori. Sarcina pe aripă în timpul zborului depășește 1000 de tone. Creați cele mai aproximative condiții ale structurii datorită stării de efort-deformare a structurii. Sarcina operațională în calcule se presupune a fi de 67% (aceasta este în afara standardelor de navigabilitate). Dacă, de exemplu, înmulțim această valoare cu factorul de siguranță (pentru calcule valoarea luată este 1,5, care ia în considerare durata de viață a corpului aeronavei), atunci obținem exact sarcina de proiectare de 100%, deși o astfel de încărcare nu apare niciodată în timpul zbor... 
Aripa, ca parte cea mai deteriorată a structurii aeronavei, este testată cu sarcini de proiectare de până la 120%. Fuzelajul, deși are diverse decupaje și cavități structurale și ar părea că are o rezistență mai mică, în zbor nu este supus aceleași sarcini pe care le primește aripa. Prin urmare, testarea cu încărcare de 100% este suficientă pentru asta... 
Acest Il-76TD (RA-76751), produs în 1988, a zburat pentru prima dată pentru Aeroflot și a reușit să zboare 2.500 de ore, iar în 1994, după aterizarea pe câmpul Khodynskoye, a fost pus la dispoziția Biroului de Proiectare pentru instalare și testare în zbor. de noi motoare PS- 90. Cu toate acestea, motoarele nu au fost instalate niciodată pe acest vehicul și s-a decis să părăsească această parte pentru testarea pe viață. În acest scop a fost elaborat un program special. Testele de viață ale lui Il-476 sunt acum efectuate în cadrul unui program similar... 
IL-76 a fost proiectat inițial pentru 20.000 de zboruri. Dar pentru a-i oferi astfel de caracteristici, a fost necesar să se efectueze întregul complex de rezistență și apoi teste de viață. Și apoi, până astăzi, continuați să efectuați teste pentru a asigura prelungirea duratei de viață... 
Acesta este exact genul de cercetare care se desfășoară în acest laborator. Trenul de aterizare a fost scos din avion. Aeronava este suspendată sub grinzi puternice pe suspensii speciale, care includ și cilindri hidraulici care pot crea o sarcină de zeci de tone pe un element structural. Sistemul automat de urmărire, dezvoltat împreună cu TsAGI, vă permite să stabilizați suspensia și să asigurați starea de zbor dorită. Forțele acestor cilindri hidraulici sunt proporționale cu diametrele lor. Sarcina este distribuită uniform între elementele structurale folosind grinzi și console suplimentare. Pe jumatatea aripii din stanga sunt stalpi pentru motoarele standard D-30, in timp ce pe aripa dreapta sunt stalpi si elemente structurale ranforsate si puncte de montare pentru motoarele PS-90, care sunt mai grele si mai puternice decat cele din anii '30... 
În medie, pentru a determina resursa, se ia în considerare un zbor cu durata de 3-4 ore și o durată de viață de 20-25 de ani. Aceste valori sunt confirmate mai întâi. În viitor, pentru a crește resursele, încep să efectueze teste suplimentare, care pot dura ani de zile. De obicei, durata de viață din cauza stării materialului (coroziune, oboseală, uzură) este mai mică decât cea din cauza zborurilor și este mai dificil să se prelungească o astfel de viață. Acum, pe baza rezultatelor testelor, Il-76 zburător cu motoare D-30 a avut durata de viață extinsă la 10.000 de ore... 
Un zbor program durează de obicei 20 de minute și se efectuează cu o sarcină completă pe elementele structurale ale aripii și ale fuselajului (încărcările pe aripă sunt efectuate cu un factor de siguranță de 2). Aripa este supusă presiunii și diferitelor vibrații prin acțiunea cilindrilor hidraulici. Sarcina pentru calcul este însumată din toți cilindrii. În etapa finală a zborului, aripa este supusă unor sarcini de presiune care simulează aterizarea. Conform programului care se dezvoltă în prezent la 76, este necesar să se efectueze 20.000 de astfel de zboruri... 
Dacă se produce o deteriorare, testarea este oprită și unitatea este reparată. După aceasta, procesul de testare se reia. Deteriorarea structurii și a elementelor individuale este detectată în diferite moduri, atât vizuale (dacă sunt mari), cât și instrumentale (există mai multe tehnici speciale), capabile să găsească chiar și fisuri minime... 
De obicei, cu cât durata de viață este prelungită, cu atât se impun mai multe restricții asupra operațiunii aeronavei. De exemplu, limitează zborurile din cauza condițiilor meteorologice sau transferul de la zborurile de pasageri la transportul de mărfuri... 
Ne-am uitat și în interiorul avionului. Pentru a crea o sarcină pe podea, greutățile inelelor sunt plasate în diferite locuri... Locul navigatorului și din nou încărcăturile de pe podea... Cablajele de la senzorii echipamentelor de măsurare sunt întinse în toată cabină... 
Vedere a aripii prin hublo, încurcată într-o rețea de grinzi, console și fire... 
Studierea interiorului avionului nu a fost lipsită de un „controller” local atent ;) 
Dacă sunt detectate fisuri, acestea pot fi acum fixate sau eliminate folosind metode adezive, așa-numitele „dopi”. Astfel de inovații au început odată cu crearea și testarea aripii pentru Il-86, care în timpul dezvoltării a necesitat caracteristici diferite, mai mari de rezistență... 
Astăzi, există încă un număr foarte mare de IL-76 în funcțiune în întreaga lume, inclusiv cu operatori străini, ceea ce, la rândul său, necesită cercetări suplimentare asupra resursei. Prin urmare, aceste tipuri de teste de rezistență pe această mașină vor continua... Mai jos sunt doi stâlpi noi pentru motoarele PS-90, predați de fabrică pentru instalare și testare de rezistență... Întreaga aripă este atârnată cu diverse pârghii și contragreutăți, combinate într-un sistem complex comun... Din această cabină, situată la câțiva metri deasupra podelei, operatorul controlează programele de testare. Există două astfel de cabine construite în hangar... 
Ei bine, atunci ne-am familiarizat cu o altă aeronavă uimitoare - o machetă din lemn de dimensiune completă a lui Il-96-300, creată în principal pentru a rezolva problemele de amenajare interioară. 
Chiar și o parte din aripă și motor au fost recreate pe model... 
Nu numai interiorul, ci și caracteristicile de design exterior sunt modelate suficient de detaliat... După ce ne-am urcat la bord, primul lucru pe care îl facem este să ne uităm în cockpit, pentru că este inclus și în acest model... 
În interior, la prima vedere, totul arată ca un adevărat 96. Diferențele devin vizibile doar la o examinare mai atentă. Pentru producție, în cele mai multe cazuri, s-a folosit lemn și placaj. Deși, în unele locuri, sunt instalate elemente reale de ornamente interioare... 
Există mai multe saloane, la fel ca în Il real. Există mult spațiu liber în interior. Ei spun că acest model a fost folosit și în dezvoltarea dotării interioare a cabinei prezidențiale Il-96... 
În cadrul de mai jos - cea de-a 103-a mașină (Il-103 cu cinci locuri), care a trecut deja întregul domeniu de testare și se află acum și în acest departament, cuibărit lângă sora sa mai mare... Și în sfârșit, o altă vedere generală a laboratorului... 
