Анализ характеристик коррозионных повреждений летательных аппаратов Текст научной статьи по специальности «Механика и машиностроение»

Решетнеескцие чтения. 2015

Действия пилота: проверить включение обогревательного элемента приемника (автомат защиты сети ОБОГРЕВ ЧАСЫ, ПВД должен быть включен). Если через 2-3 мин после включения обогрева приемника показания указателя скорости не восстановятся, то пилот должен доложить об этом руководителю полетов, прекратить выполнение задания и следовать на аэродром посадки. Скорость полета контролировать по показаниям вариометра и режиму работы двигателя, используя показания мановакуумметра и тахометра [1].

Существующая система обогрева приемника ППД имеет достаточно мощный обогревательный элемент из нихромовой проволоки с напряжением питания 27 В. В зависимости от модели потребляемый ток обогревательного элемента может достигать 7 А. Несмотря на это, данная система имеет недостаточно высокий КПД и низкое быстродействие. Должно пройти некоторое время после включения питания системы обогрева, прежде чем корпус нагреется до достаточной температуры. Еще один недостаток заключается в том, что время включения обогрева на земле строго регламентировано, и его превышение может привести к перегреву и сгоранию спирали обогревательного элемента, поэтому необходимо внимательно следить за временем его работы. В дополнение к этому обогревательный элемент, выполненный из нихрома, имеет значительный вес.

Для улучшения характеристик системы обогрева предлагается заменить нагревательный нихромовый элемент на резистивный элемент на основе нетканого углеродного материала.

Рабочая температура нихрома в окислительной атмосфере составляет 800-1 100 оС. Углеродистое же волокно имеет исключительно высокую теплостойкость: при тепловом воздействии вплоть до 1 600-2 000 °С механические показатели волокна не изменяются, углеродистые волокна устойчивы к агрессивным химическим средам, однако окисляются при нагревании в присутствии кислорода. Так, предельная температура эксплуатации в воздушной среде составляет 300-350 °С [3].

Эту проблему можно решить несколькими способами:

1. Нанесение на углеродистые волокна тонкого слоя карбидов, в частности нитрида бора, позволяет в значительной мере устранить этот недостаток.

2. Поместить резистивный углеродистый элемент в среду с инертным газом либо в вакуум, чем обеспечить высокую теплостойкость.

3. Изолировать нагревательный элемент от внешней среды с помощью керамической оболочки либо силикона. За счет волокнистой структуры теплоотдача карбонового волокна на 30-40 % выше, чем у обычных нагревательных элементов. При подаче напряжения карбоновое волокно разогревается мгно-

венно, сразу начинается выработка лучистого тепла. Повышенная теплоотдача карбонового волокна приводит к более экономному расходу электроэнергии, нежели у обычных нагревателей из нихромовой спирали.

Таким образом, устраняется сразу несколько недостатков существующей системы обогрева: уменьшается риск повреждения нагревательного элемента от перегрева вследствие значительного увеличения теплостойкости; уменьшается масса приемника ППД; уменьшается затрата энергии на нагрев резистивного элемента. Практически мгновенный нагрев резистив-ного элемента ускоряет процесс нагрева ППД. Также для предотвращения перегрева ППД на земле возможно установить в корпусе приемника воздушного давления термодатчик, который будет отключать цепь при достижении верхней заданной температуры корпуса ППД и замыкать при остывании до нижней заданной температуры

Так обеспечивается цикличная работа нагревателя, что в свою очередь способствует уменьшению потребляемой энергии. Также отпадает необходимость контроля за временем работы системы обогрева, что позволит экипажу сосредоточиться на других более важных задачах.

Таким образом, неправильная работа системы обогрева ППД приводит к его обледенению и закупорке, что ведет к подаче ложной информации на датчики высоты и скорости летательного аппарата, что может повлечь за собой катастрофу. Для исключения вероятности таких происшествий крайне важно улучшить существующую систему обогрева, что можно достичь путем применения современных технологий и новейших материалов.

Библиографические ссылки

1. Никитин Г. А., Баканов Е. А. Основы авиации. М. : Транспорт, 1984. 261 с.

2. Шлихтинг Г. Теория пограничного слоя. М. : Иностр. лит., 1975.

3. Петунин А. Н. Характеристики пневмометриче-ских приемников величины и направления скорости при больших числах M. : Труды ЦАГИ, 1976. Вып. 1989.

References

1. Nikitin G. A., Bakanov E. A. Osnovy aviacii [Basics aviatsii]. M. : Transport, 1984. 261 p.

2. Schlichting G. Teoriya pogranichnogo sloya [theory of the boundary layer]. M., ed. Foreign. lit., 1975.

3. Petunin A. N. Harakteristiki pnevmometricheskih priemnikov velichiny i napravleniya skorosti pri bol'shih chislah [Features pneumometric receivers magnitude and direction of speed for large numbers]. M. : Trudy TsAGI, 1976, vol. 1989.

© Зайцев Д. А., Палухин А. А., 2015

Эксплуатация и надежность авиационной техники

УДК 629.735.3

МЕТОДЫ ОЦЕНКИ ДОЛГОВЕЧНОСТИ ВОЗДУШНЫХ СУДОВ ГРАЖДАНСКОЙ АВИАЦИИ

А. В. Кацура

Сибирский государственный аэрокосмический университет имени академика М. Ф. Решетнева Российская Федерация, 660037, г. Красноярск, просп. им. газ. «Красноярский рабочий», 31

E-mail: pnk-sibsau@mail.ru

Выполнение требований норм летной годности летательного аппарата возможно лишь при наличии соответствующих методов и средств оценок возможных повреждений.

Ключевыеслова: коррозия, гражданская авиация.

METHODS FOR EVALUATING DURABILITY AT CIVIL AVIATION

А. V. Katsura

Reshetnev Siberian State Aerospace University 31, Krasnoyarsky Rabochy Av., Krasnoyarsk, 660037, Russian Federation. E-mail: pnk-sibsau@mail.ru

Meeting the requirements of airworthiness of the aircraft is possible with the appropriate methods and tools for assessment of possible damage.

Keywords: corrosion, civil aviation.

Естественным критерием для авиационных конструкций с коррозионными повреждениями является ресурсная характеристика - остаточная усталостная или коррозионно-усталостная долговечность, предопределяемая местоположением, видом и размерами повреждения [1]. В основном оценка долговечности натурных конструкций или элементов конструкций с коррозионными дефектами производится при стендовых или лабораторных испытаниях. При видимой значительности проведенной работы эффект невелик, так как частными случаями нельзя закрыть все многообразие вероятных ситуаций. Общий подход может состоять в определении остаточной долговечности конкретного фрагмента конструкции с дефектом по справочным данным материала с учетом определяющих долговечность параметров. Необходимо также четко обозначить, что именно при анализе коррозионного повреждения подлежит контролю и измерению [2].

Принимая во внимание известные явления усталости металлов, можно предсказать, что на финальных стадиях в сравнении с началом эксплуатации могут быть допустимы более существенные по эффекту снижения усталостной долговечности дефекты конструкции (требование остаточной прочности должно выполняться по определяемой в нормах летной годности располагаемой наработке конструкции). Иначе говоря, решение задачи должно подчиняться очевидному для усталостной прочности положению: «больше дефект - меньше усталостная долговечность» - в этом смысле для подобных по конфигурации дефектов любой параметр, например геометрический размер (глубина дефекта) или масса удаленного коррозией металла, должен коррелировать с усталостной долговечностью. Предшествующие исследова-

ния показали, что сопротивление усталости имеет обратную зависимость от величин, глубины и диаметра язвы. Следовательно, критериальный параметр язвы должен включать в себя эти измерения [3].

Библиографические ссылки

1. Артамоновский В. П. Оценка максимального правдоподобия при простейшей группировке данных. Теория вероятностей и ее применение. В 15 т. Т. 1. М. : Наука, 1970. С. 132-136.

2. Белов В. К. Повышение усталостной долговечности заклепочных и сварных соединений авиационных конструкций технологическими методами : монография. Новосибирск : Изд-во НГТУ, 2006. 179 с.

3. Семихов А. Ф. Обеспечение ресурсами конструкций // Опыт самолетостроения. 1986. № 5. С. 11-18.

Reference

1. Artamonovskii V. P. Otsenka maksimalnogo pravdopodobiya pri prosteyshey gruppirovke dannyih. Teoriya veroyatnostey i ee primenenie [Maximum Likelihood Estimation in the simple grouping of data. Probability theory and its application: a 15 t. T. 1]. Moscow : Nauka, 1970. S. 132-136.

2. Belov V. K. Povyishenie ustalostnoy dol-govechnosti zaklepochnyih i svarnyih soedineniy aviat-sionnyih konstruktsiy tehnologicheskimi metodami [Increased fatigue life of riveted and welded joints of aircraft structures technological methods: monograph ]. Novosibirsk : Publishing House of the Novosibirsk State Technical University, 2006. 179 p.

3. Semikhov A. F. Obespechenie resursami konstruktsiy. Opyit samoletostroeniya [Resourcing designs. Experience of aircraft ]. 1986. № 5. S. 11-18.

© Кацура А. В., 2015