CC BY
5
УДК 629.5.015.5
Казимиров В.В.
Курсант 4 курса ВУНЦ ВВС «ВВА» г. Воронеж Беловол В.А.
Курсант 4 курса ВУНЦ ВВС «ВВА» г. Воронеж Юдин Е.И.
Курсант 4 курса ВУНЦ ВВС «ВВА» г. Воронеж
К ВОПРОСУ ВНЕДРЕНИЯ СИСТЕМ, ИЗМЕРЯЮЩИХ ВИБРАЦИЮ ОБШИВКИ И УПРАВЛЯЮЩИХ
ПОВЕРХНОСТЕЙ ЛЕТАТЕЛЬНЫХ АППАРАТОВ
Аннотация
В статье рассмотрены предложения по внедрению систем, позволяющих измерять вибрацию элементов планера в полете.
Ключевые слова
Вибрация, датчик, флаттер, прочность.
Воздушное судно - летательный аппарат, поддерживаемый в атмосфере за счет взаимодействия с воздухом, отличного от взаимодействия с воздухом, отраженным от поверхности земли. Летательные аппараты (ЛА) предназначены для выполнения различных задач: ударов с воздуха по военным объектам и коммуникациям, для защиты своих войск, высадки десантов, транспортировки войск, техники и грузов, а так же разведки и т.д. Поэтому к ЛА предъявляются ряд требований, одним из которых является обеспечение требуемой прочности.
По статистике 30% отказов авиационной техники (АТ) связанны с повышенной вибрацией элементов планера. Соответственно, повышенная вибрация является опасным фактором, который может привести к повреждениям воздушных судов.
Например, 1 марта 2020 года вынужденную посадку совершил вертолет Ми-8, вблизи поселка «Тазовский» в Ямало-Немецком автономном округе. Вынужденная посадка была совершена из-за повреждения несущего винта (НВ). Уральская транспортная прокуратура сообщила, что во время полета у вертолета появилась нехарактерая, самопроизвольная вибрация НВ. В связи с этим командир судна принял решение совершить вынужденную посадку.
На больших скоростях полета воздушного судна повышенная вибрация оказывает значительное влияние на: статическое положение крыльев, элеронов, а обшивка фюзеляжа теряет устойчивость. Данные явления могут спровоцировать флаттер, что в свою очередь может привести к отказу или катастрофе.
В настоящее время активно ведутся работы с целью обеспечения современных требований, которые заказчик предъявляет к АТ. Проводятся работы по улучшению и модернизации различных систем ЛА, одной из которых является система регистрации полетных данных (СРП). Основным элементам СРП является: бортовое устройство регистрации полетной информации (БУР). БУР «Тест-1» предназначено для установки на новые ЛА всех категорий.
Система регистрации полетных данных установлена на самолете Ан-12. На примере данного самолета будет рассмотрено внедрение датчиков, позволяющих измерить вибрацию на крыле и стабилизаторах самолета. Бортовое устройство регистрации параметров полета «Тест-1» осуществляет сбор, обработку, накопление, хранение полетной информации, а так же обеспечивает защиту
информации в случае аварийного происшествия.
Результатом работы БУР «Тест-1» во время полета ЛА, являются запись параметрической и звуковой информации. В данной системе регистрации полетных данных есть множество разнообразных модулей, которые считывают физические параметры. Одним из таких модулей является модуль виброизмерительных приборов, которые позволяют измерять уровень вибрации элементов конструкции фюзеляжа. Они оснащены пьезоэлектрическими датчиками, которые функционируют по принципу виброакселерометров, преобразующих механические колебания в электрический сигнал, пропорциональный виброускорению. На базе данных датчиков предлагается сделать необходимые виброизмерительные устройства, которые предлагается устанавливать на законцовках крыла и стабилизаторах ЛА. Что позволит фиксировать уровень вибрации крыла и управляющих поверхностей. При превышении установленного уровня вибрации, согласно полетным данным, необходимо выполнить осмотр крыла и стабилизатора на предмет наличия трещин и недопустимых повреждений.
На сегодняшний день существует множество систем виброизмерений, которые применяются на самолетах. Они позволяют фиксировать вибрации в отсеках двигателя. В настоящее время на самолетах транспортной авиации не применяются системы, которые бы считывали вибрации на элементах планера, крыльях и стабилизаторах. Размещение датчиков, измеряющих вибрации в данных частях имеет большое значение. Ведь на крыло и стабилизаторы ЛА действуют вибрационные нагрузки, одним из видов которых является флаттер. Флаттер - это сочетание самовозбуждающихся, незатухающих, изгибающих и крутящих автоколебаний элементов конструкции летательного аппарата: главным образом, крыла самолёта либо несущего винта вертолета. Он проявляется при достижении критической скорости, зависящей от характеристик аэропоругости конструкции летательного аппарата. Флаттер вызывает опасность при переходе к сверхзвуковым скоростям полета.
На рисунке 1 представлен вариант схемы размещения датчиков и устройств виброизмерения. Такое размещение датчиков позволяет максимально эффективно измерять вибрации на элементах планера.
Рисунок 1 - Схема установки датчиков вибрации
Разработка систем виброизмерений позволит повысить ресурсные показатели и характеристики ЛА, путём исследования данных о вибрации, которые воспринимает ЛА во время полёта. Получение данных о вибрации и их анализ позволит снизить вероятность отказов и повреждений обшивки ЛА. Список использованной литературы:
1. Системы оборудования летательных аппаратов. Учебник для студентов высших технических учебных заведений/М. Г. Акопов, В. И. Бекасов, В. Г. Долгушев и др. Под ред. А. М. Матвеенко и В. И. Бекасова. — 3-е изд., исправл. и доп. — М.: Машиностроение, 2005.
2. Гроссман Е.П., Пановко Я.Г. Упругие колебания частей самолета. Ленинградская военно-воздушная инженерная академия, 1947г., 260 стр., Учебное пособие.
3. Анализ статистики авиакатастроф на основе исследования множества факторов. Д.В. Дьячков, О.В. Золотарев.
© Казимиров В.В., Беловол В.А., Юдин Е.И., 2023
