CC BY
137
2006
НАУЧНЫЙ ВЕСТНИК МГТУ ГА серия Аэромеханика и прочность, поддержание летной годности ВС
№103
УДК 629.7.016
ДИАГНОСТИКА НЕИСПРАВНОСТЕЙ САМОЛЕТНЫХ СИСТЕМ НА ОСНОВЕ АНАЛИЗА ЗАПИСИ МАГНИТНОГО САМОПИСЦА РЕГИСТРАЦИИ ПАРАМЕТРОВ ПОЛЕТА ИЗМЕНЕНИЙ ПАРАМЕТРОВ
УСТАНОВИВШЕГОСЯ ПОЛЕТА
Г.Е. МАСЛЕННИКОВА
Статья представлена доктором технических наук, профессором Шапкиным В.С.
В статье описаны результаты работ по выявлению недостатков и неисправностей в работе самолетных систем на основе анализа изменений параметров, зарегистрированных бортовыми средствами объективного контроля (МСРП), на установившихся этапах полета самолетов типа Ту-154 и Ту-134. Разработаны методические рекомендации по поиску и устранению неисправностей.
Компоновка современного пассажирского самолета, конструкция системы управления и автоматических систем должны обеспечивать выполнение крейсерского полета при отсутствии гармонических колебаний параметров полета, тенденций к самопроизвольному крене-нию, развороту, пикированию или кабрированию. То есть на всех режимах полета и в момент перехода с одного режима на другой (от взлета до посадки) на скоростях, близких к минимально и максимально допустимым, и при выполнении различных эволюций, должны отсутствовать вибрации частей самолета, "раскачки" (гармонические изменения параметров полета), после балансировки - стремления к крену, разворотам, подъему и опусканию носовой части.
Отсутствие описанных явлений для самолета-типа является необходимым условием летной годности и показывается в ходе проведения сертификационных летных испытаний во всем диапазоне ожидаемых условий эксплуатации.
Однако, как показывает опыт, при длительной эксплуатации ВС, в условиях дефицита агрегатов и компоновочных изделий, падения качества ремонта и периодического технического обслуживания, а также и зачастую просто при длительном игнорировании незначительных дефектов, на отдельных экземплярах ВС параметры установившегося полета существенно отличаются от требуемых. При этом на экземпляре ВС начинают наблюдаться гармонические колебания параметров полета, не характерные для самолета-типа. Причины возникновения этих колебаний могут быть различны, но их наличие всегда является следствием тех или иных дефектов или неисправностей в работе самолетных систем. Рассмотрим наиболее часто встречающиеся в эксплуатации ВС типа Ту-154 и Ту-134 изменения параметров установившегося и полета и причины, их вызывающие.
Гармонические колебания параметров продольного движения на самолете Ту-134
Наличие "раскачки" в продольном канале при включении АБСУ (БСУ-3П) выявлено примерно на 10% самолетов Ту-134.
Периоды гармонических колебаний по тангажу изменяются на различных экземплярах ВС от 50 до 25 сек, амплитуда колебаний в среднем составляет 1^1,5° по рулю высоты, 1^0,5° тангажу ( при допуске ±0,5°) и углу атаки и от 0,05 до 0,15 единиц по вертикальной перегрузке. Скорость и высота крейсерского полета при этом могут изменяться в диапазоне
5 км/час и 20 м соответственно . При выключении режима автоматической стабилизации раскачка прекращается (см. рис. 1).
Рис. 1. Изменение параметров продольного движения при выключении режима автоматической стабилизации продольного канала на самолете Ту-134 №65042
Основной выявленной причиной раскачки является регулировка коэффициентов усиления, неисправность датчика КВ-11 (корректор высоты) в системе автопилота АБСУ (БСУ-3П), несоответствие ТУ тягового усилия, развиваемого соленоидом на тросе барабана рулевой машины при импульсном режиме работы и ослабление натяжения пружины соленоида. Замена датчика КВ-11, регулировка коэффициентов усиления, регулировка натяжения пружины или замена рулевой машинки РМ-913 позволяет практически полностью устранить раскачку.
Гармонические колебания параметров бокового движения на самолете Ту-134
При оценке основных летных характеристик самолетов Ту-134 примерно на 50% самолетах была обнаружена длиннопериодическая раскачка в боковом канале. Амплитуда колебаний по крену достигает ±5° (при допуске ±1°), колебаний курса - ±4° (при допуске ±0,5°). Период колебаний составляет на различных самолетах от 1 до 3 минут. Раскачка на самолете наблюдается в основном при включении режима автоматической стабилизации бокового движения и курсовой автоматики (режим АП+АНУ) - см. рис. 2.
Связь момента начала и окончания раскачки с моментом включения и выключения режима "АП+АНУ" дает возможность сделать вывод о том, что причиной раскачки является неисправность блока "15" автопилота, отвечающего за связь автопилота с работой АНУ (автоматического навигационного устройства). При поиске причин возникновения раскачки на самолетах были выявлены следующие неисправности и дефекты:
• окисление контактов реле по каналу крена в усилителе "У" рулевых машин;
• неисправность блока контроля БК-4 автопилота ;
• неисправность блока демпфирующих гироскопов БДГ-10-1;
• ослабление натяжения тросов рулевых машин;
неисправность блока связи с курсовой системой БС-КС ; неисправность блока управления автопилота БУ-24; неисправность блоков БУС-3 и БУС-2-1.
Рис. 2. Прекращения гармонических колебаний курса и тангажа в момент отключения режима "АП+АНУ" на самолете Ту-134 № 65040
Устранение перечисленных дефектов практически ни на одном самолете не позволяло полностью исключить гармонические колебания крена и курса. В ряде случаев отмечалось существенное снижение амплитуды колебаний , но при этом параметры колебаний все равно не соответствовали установленным допускам (±0,5° по курсу и по крену для АБСУ, для БСУ-3П по курсу ±1°). И только после того, как для стабилизации параметров бокового движения было предложено произвести замену преобразователя частоты ВПГ-65 в узле следящих систем блока 15 и отрегулировать коэффициенты режима "АП+АНУ" бокового канала автопилота, стало возможным практически полное устранение гармонических колебаний бокового движения самолета (рис. 3).
Рис. 3. Параметры стабилизации бокового движения самолета Ту-134 №65040 после замены преобразователя частоты в блоке 15 и регулировке коэффициентов режима "АП+АНУ"
Гармонические колебания параметров бокового движения на самолете Ту-154
Исследование изменений параметров бокового движения самолетов Ту-154 в крейсерском полете показало, что для многих самолетов (около 30%) характерна несбалансированность бокового движения. Так на самолете № 85662 (АК "Аэрофлот") при выполнении крейсерского полета в боковом канале наблюдались гармонические изменения параметров с периодом от 9 до 12 сек и амплитудами по параметрам (рис. 4):
• по угловой скорости крена от 0,8° до 2,4 °/сек;
• по ходу штока РА-56 по крену от 7,5° до 15°;
• по отклонению элерона - от 2,0° до 6,4° .
Рис. 4. Изменение параметров бокового движения самолета Ту-154 № 85662
при включенном автопилоте
Так как частота колебаний не относилась к диапазону собственных частот самолета и частот, инициируемых системой АБСУ, было сделано предположение, что причиной раскачки самолета является появление люфта в узлах крепления элерона.
В процессе выполнения работ на самолете Ту-154 №85662 была обнаружена негерме-тичность рулевого агрегата РА-56 в канале крена. После замены агрегата раскачку удалось устранить (рис. 5).
Рис. 5. Изменение параметров бокового движения самолета Ту-154 № 85662 при включенном автопилоте после замены РА-56 в канале управления элероном
Гармонические колебания параметров продольного движения на самолете Ту-154
В летных испытаниях после капитального ремонта самолета Ту-154М №85760 при выходе на срабатывание сигнализации "Предельное число М" у самолета наблюдалась продольная раскачка с периодом 15-20 сек и амплитудой колебаний по перегрузке от 1,3 до 0,7, по углу атаки от +2,5 до -0,8° и около ±2° по тангажу. Раскачка, согласно записи МСРП, сопровождалась изменением положения стабилизатора, которое в момент достижения срабатывания сигнализации достигало максимального значения и составляла от +0,02° до -0,07° (см. рис. 6).
При разгоне самолета раскачка начиналась при числе М=0,84, при торможении прекращалась при М=0,86. Поскольку период колебаний соответствовал периоду, связанному с наличием люфтов в системе управления , для выявления причин раскачки самолета при увеличении скорости полета было предложено:
• проверить выработку в узлах навески стабилизатора;
• проверить выработку винтовой пары подъемника МУС-3 ПТВ;
• проверить соответствие ТУ зазора между рельсом и роликами кареток стабилизатора;
• проверить отсутствие люфтов в шаровых соединениях тендерной тяги датчика Му-615 канала 51 МСРП (угол установки стабилизатора).
Рис. 6. Изменение параметров продольного движения самолета Ту-154М № 85760 при увеличении скорости крейсерского полета
По результатам выполненных работ выявлен увеличенный зазор в узлах навески стабилизатора 154.00.3100.005 и регулировочной шайбой 154.80.3000.409. Справа зазор составил 0,15 мм, слева 0,22 мм, при допуске не более 0,1 мм (см. приложение 3). После устранения увеличенных зазоров раскачка самолета на числах М=0,84-0,85 практически отсутствует (см. рис. 7). При этом, если до устранения зазоров по записи МСРП при разгоне самолета зарегистрировано перемещение стабилизатора в диапазоне от +0,02° до -0,07°, то в полете от 26.04.04 максимальное изменение положения стабилизатора согласно записи МСРП составляет от 0 до -0,05°, т.е. диапазон изменения полетного положения стабилизатора уменьшился в два раза и в настоящий момент характер изменения положения стабилизатора по записи МСРП соответствует типовому для самолета Ту-154.
Г ыг> і и:.ма
й.* - -Хм Г. Ї43 ■ Г.'.5Л> Я 0.Ї0 н
-‘А,, Я.Ї ■ иосТТ™"
^ .... Г ГЇ г 1 г15
ПЇ(4ВЇ ■10^1 -й-З --э.з - 1:1 Ш ■10-1
Г . 0-3 1" (11? Гі Л л ■
'-Г ' =0.3
&.3. | Г' ■и !І!' III шмр
..П ЬН
Рис. 7. Изменение параметров продольного движения самолета Ту-154М № 85760
при увеличении скорости крейсерского полета после устранения увеличенных зазоров
в узлах навески стабилизатора
Гармонические колебания параметров продольного и бокового движения на самолете Ту-154
В летных испытаниях после капитального ремонта самолета Ту-154М №85808 при вводе самолета в разворот с креном при включенном автопилоте начинались гармонические колебания (см. рис. 8) следующих параметров:
• угла атаки в диапазоне 5,6 1,9°;
• вертикальной перегрузки в диапазоне 1,24 0,89;
• угловой скорости крена в диапазоне ±9°/сек;
• угла крена в диапазоне -24 -4°.
Период колебаний - около 50 сек свидетельствует о том, что колебания провоцируются работой автопилота.
Рис. 8. Изменение параметров продольного и бокового движения самолета Ту-154М № 85808 при вводе самолета в крен при включенном автопилоте
Для устранения колебаний были даны рекомендации проверить коэффициенты и передаточные числа автопилота, обеспечивающие взаимосвязь продольного и бокового движения. При проверке обнаружено, что указанный коэффициент имеет значение в два раза превышающее верхнюю границу допустимого диапазона. После регулировки коэффициента чувствительности гармонические колебания параметров при вводе самолета в крен при включенном автопилоте отсутствуют (см. рис. 9).
Рис. 9. Изменение параметров продольного и бокового движения самолета Ту-154М № 85808 при вводе самолета в крен при включенном автопилоте
после регулировки коэффициента связи продольного и бокового движения
Методические рекомендации по поиску неисправностей и дефектов самолетных систем по записи средств объективного контроля.
Обобщая представленные материалы можно предложить следующие методические рекомендации по поиску и устранению неисправностей и дефектов самолетных систем по записи СОК.
Этап 1. Анализ регистрируемых МСРП параметров полета с целью выявление гармонических колебаний на установившихся этапах полета.
Этап 2. При наличии колебаний - анализ изменений параметров, с которым связано возникновение и прекращение колебаний (изменение скорости, высоты, крена, включение и выключение автопилота, автомата тяги и т.д.).
Этап 3. Анализ периода колебаний и предположение о причине возникновения колебаний на основе того, что:
• период собственных колебаний самолета не превышает 10 сек;
• периоды колебаний в диапазоне 10-60 сек характерны для дефектов, связанных с люфтами в системе управления;
• периоды колебаний от 50 сек и выше характерны для неисправностей и дефектов систем автоматического управления с обратными связями (АП, автомат тяги и т.д.).
Этап 4. Разработка рекомендаций по поиску дефектов на основе результатов работы по этапам 2 и 3.
Этап 5. При обнаружении и устранении дефектов - анализ изменения параметров полета после устранения дефекта на режимах, аналогичным тем, при которых до устранения дефекта возникали гармонические колебания.
DIAGNOSTICS OF MALFUNCTIONS OF PLANE SYSTEMS ON THE BASIS OF THE ANALYSIS OF RECORD MSRP OF CHANGES OF PARAMETERS OF THE ESTABLISHED FLIGHT
Maslennikova G.E.
In the article the outcomes of activities on detection of lacks and faults in activity of aircraft systems are described on the basis of the analysis of changes of parameters registered by an airborne facilities of the objective control , at steadied stages of flight of airplanes of a type Ty - 154 and Ty - 134. The methodical guidelines on looking up and trouble-shooting are designed.
Сведения об авторе
Масленникова Галина Евгеньевна, окончила МАИ (1977), кандидат технических наук, начальник отдела НЦ ПЛГ ВС ГосНИИ ГА, автор более 60 научных работ, область научных интересов - летно-технические характеристики ВС в процессе эксплуатации.
