CC BY
74
Литература
1. Фатеев А. Консистентная смазка, применяемая в подшипниках. Методика определения количества консистентной смазки и сроки ее замены для корректной работы подшипникового узла. Журнал Сфера. Нефть и газ.4/2010 (с. 122-124) [Электронный ресурс]. - URL: http://www.s-ng.ru/pdf/main_571.pdf (дата обращения 20.03.2018).
2. Каталог продукции Klüber Lubrication München KG [Электронный ресурс]. - URL: https: // www. klueber.ru / homepage (дата обращения 20.03.2018).
3. Пенкин Н.С., Пенкин А.Н., Сербин В.М. Основы трибологии и триботехники. - М.: Машиностроение, 2008. - 206 с.
4. DIN 51825- 2004. Смазочные материалы. Пластичные смазки К. Классификация и требования [Электронный ресурс]. - URL: http: / /www.aioil.ru / info / statyi / din_51825_ru.pdf (дата обращения 20.03.2018).
5. Schaeffler Technologies AG & Co. KG Issued: 2013, March- P.228, TPI 176 GB-D [Электронный ресурс]. - URL: https: // www. schaeffler. Com / remotemedien /media /_shared_media /08_media_library / 01_publications /schaeffler_2/ tpi/downloads_8/ tpi_176_de_en. pdf (дата обращения 20.03.2018).
6. Инфомрационно-технический справочник по наилучшим доступным технологиям. - М.: Бюро НТД, 2017. - 411 с.
7. Зедгинидзе И.Г. Планирование эксперимента для исследования многокомпонентных систем. - М.: Наука. 1976.- 390 с.
УДК 629.7
СОВЕРШЕНСТВОВАНИЕ МЕТОДОЛОГИЯ ОРГАНИЗАЦИИ СИСТЕМЫ ПОДГОТОВКИ И РЕМОНТА ВОЗДУШНЫХ СУДОВ C УЧЕТОМ ТРЕБОВАНИЙ КОМПЛЕКСНОЙ БЕЗОПАСНОСТИ
Д.А. Иванов1
Санкт-Петербургский государственный университет гражданской авиации
196210, Санкт-Петербург, ул. Пилотов, 38
Объектом исследования являются новые методы, технологий и средства повышения эффективности эксплуатации воздушного транспорта, безопасности полетов и конкурентоспособности воздушных судов. Предметом исследования является процесс управления техническим состоянием авиационной техники, поддержания и сохранения летной годности воздушных судов, обеспечения безопасности полетов.
Ключевые слова: воздушные суда, техническая эксплуатация, восстановительный ремонт, безопасность.
IMPROVEMENT IS THE METHODOLOGY OF THE ORGANIZATION OF THE SYSTEM OF PREPARATION AND REPAIR OF AIR VESSELS C BY THE CALCULATION OF THE REQUIREMENTS OF THE COMPLEX SAFETY
D.A. Ivanov
St. Petersburg State University of civil aviation, 196210, St. Petersburg, Pilotov St., 38 The subject of a study are new methods, technologies and the means of an increase in the running efficiency of air transport, flight safety and competitive ability of air vessels. By the object of experiment is control process the technical state of aviation equipment, maintenance and retention of the airworthiness of air vessels, providing of flight safety.
Keywords: air vessels, technical operation, reconditioning, safety.
Одной из важнейших проблем экономики страны является повышение эффективности эксплуатации воздушного транспорта, путём решения которой является совершенствование методологии организации системы подготовки и ремонта авиационной техники, для чего
необходимо проведение научных исследований в области разработки новых методов, технологий и средств обеспечения летной годности, безопасности полетов и конкурентоспособности воздушных судов.
1 Иванов Денис Анатольевич - кандидат технических наук, доцент, доцент кафедры авиационной техники и диагностики, тел.: +79817640822, е-mail: ivanov.denis.7l@mail.ru
Оптимальная система подготовки и ремонта авиационной техники - система, обеспечивающая максимальный экономический эффект при достаточном уровне надежности и качества в рамках имеющихся ресурсных ограничений. Развитие системы заключается в управляемом и эффективном росте как количественных, так и качественных показателей, приближающем ее к оптимальному состоянию.
Истоки неисправностей элементов конструкции воздушных судов и аэродромной техники, снижающие эффективность эксплуатации воздушного транспорта заключаются в недостаточной надёжности элементов конструкции, связанной с несовершенством используемых методов повышения их конструктивной прочности, механических и эксплуатационных свойств.
Повышение эффективности и безопасности авиаперевозок может быть реализовано посредством повышения конструктивной прочности, надёжности, долговечности технических элементов транспортной системы с использованием новейших технологий, направленных на управление готовностью технических средств, увеличение наработки на отказ, коэффициента технического использования времени, а также разработки мер по оптимизации сроков профилактических проверок и ремонтов за счёт учёта фактора влияния внешней среды на элементы конструкции воздушных судов и аэродромной техники, оборудования и механизмов при прогнозировании технического состояния.
Использование на практике той или иной методологии оправдано лишь в том случае, когда доказана её эффективность, выявлены достоинства и недостатки, очерчены рамки, в которых она действует, установлены причины, порождающие тот или иной результат. Все это требует проведения широкомасштабных экспериментальных и теоретических исследований, анализа полученных результатов и выдачи соответствующих рекомендаций.
В транспортно-логистической системе авиаперевозок воздушный транспорт осуществляет перевозку пассажиров и грузов. Развитие системы заключается в управляемом и эффективном росте как количественных, так и качественных показателей приближающем ее к оптимальному состоянию. Металогические системы выходят за пределы внутрифирменной деятельности и осуществляют взаимодействие с внешней средой, в том числе производителями транспортной техники и оборудования. Функционированию и повышению эффективности эксплуатации воздушного транспорта, помогает внедрение нового оборудования и технологий.
Основой выбора вида транспорта, оптимального для конкретной перевозки, служит
информация о характерных особенностях различных видов транспорта. Транспорт представляет собой важное звено логистической системы. Он должен обладать способностью перевозить партии грузов через короткие интервалы времени. Основными характеристиками транспорта являются стоимость и надежность. Повышение эффективности, результативности и безопасности авиаперевозок за счёт повышения конструктивной прочности, надёжности, долговечности элементов конструкции воздушных судов и аэродромной техники может быть достигнута как за счёт использования новейших технологий повышения конструктивной прочности производителями соответствующей техники, так и путём осуществления мероприятий, направленных на совершенствование управления готовностью технических средств внутри самой транспортной компании. Результатом должны стать в частности, увеличение наработки на отказ (среднее время работы изделия между двумя, соседними по времени отказами) и коэффициента технического использования (отношение времени работы изделия к сумме времен работы, обслуживания и ремонта в течение заданного срока эксплуатации) сокращению времени подготовки транспортных средств и уменьшению простоев.
Хрупкое разрушение металлических элементов конструкции воздушных судов может происходить при напряжениях ниже значения предела текучести материала и очагом подобного разрушения обычно являются микротрещины или иные локальные концентраторы напряжений.
Вязкость разрушения металлических материалов, как правило, тем ниже, чем выше значение предела текучести, в связи с чем использование высокопрочных материалов зачастую характеризуется образованием и распространением трещин элементов конструкции воздушных судов в процессе их эксплуатации. При этом вязкость разрушения является структурно чувствительной характеристикой. Изменения структуры и свойств металлических материалов, используемых для изготовления элементов конструкций авиационной техники, возникающие при обдуве дозвуковыми нестационарными воздушными потоками, могут оказывать, в зависимости от направления и амплитудно-частотных характеристик натекающего потока, как положительное, так и отрицательное влияние на конструктивную прочность.
Поэтому элементы конструкции воздушных судов, подвергающиеся в процессе эксплуатации воздействию нестационарных воздушных потоков, нуждаются в должном контроле на предмет образования трещин, и, более того, областей с повышенной плотностью дефектов кристаллического строения, которые
Д.А. Иванов
также могут являться концентраторами напряжений.
Воздушное судно, двигаясь в псевдоспокойной атмосфере, окружено воздушной оболочкой, перемещающейся вместе с ним.
Гидрогазодинамические параметры воздуха в каждой точке оболочки непрерывно меняются во время полёта, колеблясь около средних величин. Воздушная среда, в которую проникает объект значительных размеров и сложной формы, препятствует его движению, разрывается на нестационарные образования, воздействуя на поверхность воздушного судна, в том числе с негативными последствиями для структуры и свойств её материала. Главными источниками нестационарности являются крылья воздушного судна, гондолы двигателей и шасси. Аэродинамические силы (подъёма и лобового сопротивления) действуют на поверхность крыльев в виде сил давления и сил трения. В полёте над крылом образуется разрежение, стремящееся отделить обшивку от крыла. Крупные воздушные вихри, срывающиеся на некоторых режимах полёта с крыла воздушного судна, могут оказывать опасное воздействие на хвостовое оперение. Вибрация, вызванная срывом вихрей с крыла и попадания их на хвостовое оперение может привести к бафтингу.
Нестационарность обтекания воздушного судна усугубляется природными явлениями, такими, как осадки, обледенение, ветер, грозовые фронты, турбулентность, воздушные ямы и др. На высотах полёта около 10 км температура составляет -50 вызывая явление хладноломкости. Таким образом, необходимо учитывать нестационарный характер воздействия воздушных потоков на элементы конструкции воздушного судна в ходе их эксплуатации и влияние пульсаций гидрогазодинамаческих параметров воздуха на его техническое состояние.
В соответствии с приложением 8 к конвенции о международной гражданской авиации - «Лётная годность воздушных судов» конструкция предохраняется от снижения или потери прочности в ходе эксплуатации вследствие атмосферных воздействий или других причин, которые могут остаться незамеченными, принимая во внимание тот уровень технического обслуживания, который будет обеспечиваться при эксплуатации самолета. Поскольку снижение прочности вследствие структурных изменений в элементах конструкции воздушного судна при натекании нестационарных воздушных потоков в процессе эксплуатации происходит, требуется организация контроля, обеспечивающая его выявление. Также требуется разработка мер по оптимизации сроков профилактических проверок и ремонтов с учётом фактора влияния внешней среды и в частности, нестационарных воздушных потоков на элементы
конструкции транспортных средств, оборудования и механизмов при прогнозировании технического состояния.
Комплексная безопасность при эксплуатации воздушных судов включает в себя безопасность авиационного транспортного средства, безопасность пассажиров и грузов, экологическую безопасность (рис. 1).
Безопасность воздушного судна
\
Безопасность пассажщйв Н "Грузов 4-* при эксплуатации воздушных судов <-> Экоаошчеаая безопасность
Рисунок 1 - Схема обеспечения комплексной безопасности при эксплуатации воздушных судов
Безопасность авиационного транспортного средства обеспечивается, прежде всего, лётной годностью, в свою очередь, во многом непосредственно обеспечивая безопасность пассажиров, грузов, и окружающей среды.
К факторам, обеспечивающим поддержание летной годности воздушных судов при эксплуатации относят: безотказность авиационной техники; организация и режимы технического обслуживания и ремонта; доработки и модификации; увеличение и продление ресурсов и сроков службы; технологические процессы.
Эти же факторы определяют эффективность использования воздушных судов, в сочетании с исправностью авиапарка, регулярностью вылетов, информационным и материально-техническим обеспечением наличием производственно-технической базы.
Существующая практика технического обслуживания воздушных судов подразумевает в случае обнаружения трещин и иных повреждений элементов конструкции авиационной техники проводить их замеры и, если регламентом допускается продолжение эксплуатации при трещине подобных размеров, устанавливать сроки следующего контроля технического состояния. Перспективной является методология, в основе которой лежит совмещение процесса диагностирования и обработки области выявленной трещины, прежде всего её вершин, бездеформационными методами. Трещина в изделии возникает после локального исчерпания запаса пластичности. Современные бездеформационные методы, такие, как газоимпульсная обработка [1-9] способны за короткий промежуток времени восстановить пластичность и вязкость материала в области трещины без снижения его прочностных свойств, обес-
печить снятие образовавшихся в процессе эксплуатации нежелательных остаточных напряжений. Для восстановления механических и эксплуатационных свойств элементов конструкции воздушных судов в процессе технического обслуживания могут применяться и другие бездеформационные методы обработки, при условиях достаточной мобильности оборудования и обеспечения восстановления пластичности и вязкости без снижения прочностных свойств. Также методология подразумевает для участков элементов конструкции, наиболее склонных, по статистическим данным, к образованию трещин, диагностировать повышение плотности дефектов кристаллического строения в поверхностных слоях, предшествующее исчерпанию запаса пластичности и образованию трещин, которое может быть зафиксировано, в том числе, косвенными методами, к примеру, ультразвуковым твердомером, так как сопровождается повышением твёрдости. Изменение плотности дефектов кристаллического строения, предшествующее образованию трещины, могут фиксироваться по изменению электросопротивления, в том числе бортовой системой при помощи датчиков.
Детали, подвергнутые газоимпульсной обработке, обладают повышенной устойчивостью к динамическим и циклическим нагруже-ниям, повышенной хладостойкостью, а также коррозионной стойкостью, благодаря чему они способствуют обеспечению и сохранению летной годности воздушных судов в процессе эксплуатации.
В настоящее время на авиаремонтных предприятиях, в особенности применительно к авиадвигателям, распространена практика отделения деталей, требующих восстановления от не требующих посредством люминесцентного контроля. При такой методике осуществляется отбор для последующего ремонта лишь деталей, уже имеющих поверхностные трещины. Таким образом не выявляются детали, имеющие в поверхностных слоях плотность дефектов кристаллического строения, прежде всего дислокаций, близкую к вызывающей разрушение (1013-см-2), что приведёт к скорому трещи-нообразованию в процессе эксплуатации. Предлагается выявлять подобные детали прежде всего среди тех, что дают наибольшую негативную статистику по отказам и восстанавливать их структуру и свойства, с использованием наиболее современных, в том числе комбинированных методов. Также предлагается использовать технологии, основывающиеся на обработке пульсирующими газовыми потоками для снятия нежелательных остаточных напряжений, зачастую возникающих в элементах кон-
струкции авиационной техники при восстановительном ремонте, комбинировать газоимпульсную и термическую обработку с целью повышения механических и эксплуатационных свойств, а также сокращения продолжительности последней. Повышение стойкости металлорежущего инструмента при помощи разработанной технологии на основе обработки пульсирующими газовыми потоками позволяет интенсифицировать процессы удаления излишков металла после наплавки.
Перечисленные методологические изменения в практику организации технического обслуживания и ремонта потребуют разработки рекомендаций по внесению изменений в соответствующие регламенты.
Литература
1. Иванов Д.А. Повышение конструктивной прочности материалов за счёт воздействия пульсирующих дозвуковых низкочастотных газовых потоков. Монография. - СПб.: СПбГУСЭ, 2008. - 123 с.
2. Иванов Д.А. Повышение конструктивной прочности металлических материалов путём их обработки нестационарными газовыми потоками без предварительного нагрева // Технико-технологические проблемы сервиса. - 2011. - №4. - С. 24-29.
3. Иванов Д.А., Засухин О.Н. Использование газоимпульсной обработки в процессе термического упрочнения деталей бытовых машин // Технико-технологические проблемы сервиса. - 2012. - № 4. - С. 33-37.
4. Иванов Д.А., Засухин О.Н. Обработка пульсирующим газовым потоком высокопрочных и пружинных сталей // Двигателестроение. - 2014. - № 3. - С. 34-36.
5. Иванов Д.А., Засухин О.Н. Сочетание закалки сталей с обработкой пульсирующими газовыми потоками // Двигателестроение. - 2015. - №4. - С. 3436.
Воробьева Г.А., Иванов Д.А., Сизов А.М. Упрочнение легированных сталей термоимпульсной обработкой // Технология металлов. -1998. - №2. С. 6-8.
6. Иванов Д.А., Засухин О.Н. Использование пульсирующего дозвукового газового потока для повышения эксплуатационных свойств металлических изделий // Технология металлов. - 2015. - № 1. - С. 34-38.
7. Иванов Д.А., Засухин О.Н. Повышение коррозионной стойкости конструкционных сталей газоимпульсной обработкой // Технология металлов. -2015. - №10. - С. 27-31.
8. Иванов Д.А., Засухин О.Н. Обработка инструментальных сталей пульсирующими газовыми потоками // Технология металлов. - 2016. - №9. - С. 39-43.
9. Иванов Д.А., Засухин О.Н. Газоимпульсная обработка закаленных сталей // Технология металлов. -2017. - №4. - С. 17-22.
