CC BY
12Транспорт Шёлкового Пути
№4, 2020
UDC 629.7.021.4
TYPICAL FAILURES OF METAL AIRCRAFT CONSTRUCTION
K.K. Kadirbekova, Doctor of Technical Sciences, Professor
Tashkent State Transport University
1, Temiryulchilar st., Tashkent, 100167, Uzbekistan
Tel.: 998 (90) 352-23 40
E-mail: Niso_51@mail.ru
D.D. Khurshudyan, Master student
Tashkent State Transport University
1, Temiryulchilar st., Tashkent, 100167, Uzbekistan
E-mail: 97-dimasik@mail.ru
Summary. In order to assess the strength of aircraft, the features of loading of aircraft structures, operating conditions, typical glider malfunctions are considered and the reasons for their occurrence are classified. The latent nature of the development of fractures due to fatigue cracks and corrosion and their influence on the strength of metal structures of aviation technology by means of the safety factor are revealed.
Keywords: aviation technology, loading, operating conditions, strength, airframe design, resource intensity, loads, reliability, cracks, corrosion, safety factor.
УУК 629.7.021.4
АВИАЦИЯ ТЕХНИКАСИНИНГ БИР ТИПДАГИ МЕТАЛЛ КОНСТРУКЦИЯЛАРИНИ ЕМИРИЛИШИ
К.К. Кодирбекова, т.ф.н., дотсент, авиация ингиниринги кафедраси профессори
Тошкент давлат транспорт университети
100167, Узбекистон, Тошкент, Темирйулчилар куч., 1
Тел.: 998 (90) 352-23-40
E-mail: Niso_51@mail.ru
Д.Д. Хуршудян, авиация ингиниринги кафедраси магистри Тошкент давлат транспорт университети 100167, Узбекистон, Тошкент, Темирйулчилар куч., 1 Tel.998 (90) 981-02-96 E-mail: 97-dimasik@mail.ru
Аннотация. Самолётларнинг мустахкамлигини бахолаш учун самолёт конструксияларини юклаш хусусиятлари, уларни ишлаш мухитлари, лайнернинг одатдаги носозликлари куриб чикилган ва эмирилиш аломатлари пайдо булишининг сабаблари таснифланган. Авиация техникасининг металл конструксиялари чарчок ёриклар ва коррозия сабабли эмирилишининг яширин табиати ва уларнинг таъсирини хавфсизлик коеффитсиенти воситасида бахолаш мумкинлиги аникланди.
Калит сузлар: авиация техникаси, юклаш, экаплуатасион шароит, мустахкамлик, планер конструксияси, ресурс хажми, юкламалар, ишончлилик, дарзлар, коррозия, хафсизлик коефисиенти.
УДK 629.7.021.4
ТИПОВЫЕ РАЗРУШЕНИЯ МЕТАЛЛИЧЕСКИХ КОНСТРУКЦИЙ АВИАЦИОННОЙ ТЕХНИКИ
К.К. Кадирбекова, д.т.н., доцент, профессор кафедры Авиационный инжиниринг
Ташкентский государственный транспортный университет
100167, Узбекистан, Ташкент, ул. Темирйулчилар, 1
Тел.: 998 (90) 352-23 40
E-mail: Niso_51@mail.ru
Д.Д. Хуршудян, магистрант кафедры Авиационный инжиниринг Ташкентский государственный транспортный университет 100167, Узбекистан, Ташкент, ул. Темирйулчилар, 1 Тел.: 998 (90) 981-02-96 E-mail: 97-dimasik@mail.ru
30_К. Кадирбекова, Д. Хуршудян
Аннотация. С целью оценки прочности летательных аппаратов рассмотрены особенности нагружения авиационных конструкций, эксплуатационные условия, характерные неисправности планера и классифицированы причины их возникновения. Выявлен скрытый характер развития разрушений из-за усталостных трещин и коррозии и их влияние на прочность металлических конструкций авиационной техники посредством коэффициента безопасности.
Ключевые слова: авиационная техника, нагружения, эксплуатационные условия, прочность, конструкция планера, ресурсоёмкость, надёжность, трещины, коррозия, коэффициент безопасности.
1. ВВЕДЕНИЕ
В настоящее время конструкция летательных аппаратов (ЛА) потерпела большой прогресс. В самом начале развития в авиационной отрасли применялись такие материалы как дерево и ткань, но со временем появилась необходимость в более прочных и ресурсоёмких материалах потому, что в процессе эксплуатации самолёты находятся под воздействием различных нагрузок, вибраций, пыли, различных газов, высоких температур и атмосферных условий. Все эти факторы вызывают естественный износ деталей и агрегатов, заключающийся в постепенном изменении их размеров, формы, качества поверхности и прочностных свойств. Эти изменения ведут к снижению надёжности и, в конечном счёте, к выходу из строя деталей и агрегатов самолёта [1, 2].
Характерной особенностью авиационных конструкций и, в частности, конструкции планера является высокая загруженность, которая в сочетании с требованиями минимизации массы ЛА, ведёт к необходимости использования высокопрочных конструкционных материалов (дюралей, легированных сталей и т.д.). Последние, в силу специфического химического состава и термической обработки, обычно имеют повышенную чувствительность к концентраторам напряжений и склонность к образованию очагов коррозии, которые, в свою очередь, являются сильными концентраторами напряжений.
2. ПРИЧИНЫ ЭКСПЛУАТАЦИОННЫХ ПОВРЕЖДЕНИЙ И МЕТОДЫ ОЦЕНКИ ПРОЧНОСТИ ЛА
Необходимо отметить, что указанные особенности авиационных конструкций приводит к повышенной чувствительности и эксплуатационным повреждениям: рискам, забоинам и т.д., перегрузкам в полете и воздействию агрессивных сред, которые приводят к образованию очагов коррозии, усталостных трещин и к разрушениям [3].
Для обеспечения безопасности полётов конструкция ЛА должна сохранять свою прочность в течение всего срока эксплуатации. При оценке прочности ЛА рассматриваются следующие эксплуатационные условия: маневренный полёт и полёт в неспокойном воздухе, а также движение по ВПП. Нагрузки на конструкцию ЛА проявляются по-разному в зависимости от из значения, характера приложения и количества повторений.
Большие, но редко возникающие, нагрузки могут вызвать остаточные деформации и разрушения конструкции ЛА. Небольшие, но часто повторяющиеся нагрузки, могут привести к усталостным повреждениям конструкции.
К конструкции ЛА предъявляется требование выдерживать (без разрушений) нагрузки, возникающие в процессе эксплуатации, а элементы конструкции не должны иметь при этом остаточных деформаций.
Нагрузка (или перегрузка), про который ЛА (или его часть) разрушается, называется разрушающей нагрузкой р или разрушающей перегрузкой и . Она должна быть больше максимально допустимой в
эксплуатации нагрузки Рэ или перегрузки П , называемой максимальной эксплуатационной.
у Пр
Коэффициент безопасности: у = — .
Пэ
Оптимально коэффициент безопасности выбирают 1,5____2,0 (меньший коэффициент приведет к
остаточным деформациям, уменьшению надежности, , больший - к увеличению массы) [4].
Характерные неисправности планера с учётом причин их возникновения можно условно разделить на следующие группы:
- трещины, деформации и разрушения, связанные с производственными дефектами и эксплуатационными перегрузками;
- коррозионные повреждения, связанные с воздействием химически активных соединений и повреждением защитных покрытий;
- повышенный износ подвижных соединений, связанный с попаданием в узлы трения абразивных частиц (загрязнений) и нарушениями режимов смазки;
- ослабления заклёпочных и болтовых соединений, связанные с нарушениями технологии сборки и эксплуатационными перегрузками;
- старение элементов конструкции, изготовленных из неметаллических материалов, из-за неверного подбора материалов и нарушений правил эксплуатации;
- механические повреждения конструкции, вызванные небрежностью исполнителей при подготовке ЛА к полётам и проведении ТО.
Типовые разрушения металлических конструкций..._31
3. ОБСУЖДЕНИЕ
Наибольшую опасность, в силу скрытого характера развития и сильного влияния на прочность конструкций, представляют усталостные трещины. Они возникают на элементах конструкции, подверженных знакопеременным нагрузкам высокой интенсивности, в местах, где имеются конструктивные (галтельные переходы, резьба, сварные швы и т.д.) и эксплуатационные (риски, забоины, очаги коррозии и т.д.) концентраторы напряжений.
Другим не менее опасным и часто повторяющимся дефектом авиационных конструкций является коррозия. На конструкции планера встречается несколько видов коррозии (атмосферная, жидкостная, контактная и другие), которые обусловлены химическим или электрохимическим взаимодействием металлов с окружающей средой.
Конструктивная сложность изделия существенно влияет на его ресурсоемкость и учитывается при расчетах трудоемкости проектирования по данным аналога. Сложности конструкции часто выражают числом образующих изделие составных частей или конструктивных элементов и характеризуют коэффициентом
конструктивной сложности: Ксл = N/Na, где N N - число составных частей (элементов) соответственно разрабатываемого образца и аналога [4,5]. Если Nа соответствует предельно допустимому числу составных частей (элементов), то 0 < К < 1.
4. ЗАКЛЮЧЕНИЕ
Для предотвращения разрушений конструкций авиационной техники необходимо:
1. Вносить изменения в конструкции, учитывая опыт и лабораторные исследования.
2. Эксплуатационные разрушения деталей и узлов самолета обусловлены, как правило, влиянием большого количества одновременно действующих факторов.
3. Применение ПКМ резко уменьшает число входящих в сборочный узел деталей по сравнению с клепаными; сокращает число конструктивных и технологических разъемов; не приводит к возникновению концентрации напряжений в стыке и позволяет получать прочность соединения, равную прочности основных элементов; получать наиболее гладкие поверхности; не вызывает структурных изменений в соединяемых материалах и т.п.
ЛИТЕРАТУРА
1. Ю.М. Чинючин, И.Ф. Полякова. Основы технической эксплуатации и ремонта авиационной техники. Часть 2. - Москва: 2006. [Yu.M. Chinyuchin, I.F. Polyakova. Fundamentals of Technical Operation and Repair of Aviation Equipment. Part 2, Moscow, 2006].
2. Макаров Н.В. Ремонт воздушных судов. - СПб.: Академия ГА, 2003. [Makarov N.V. Aircraft repair. S.Petersburg: Academy of Civil Aviation, 2003].
3. М.Г. Ефимова. Основы авиации. Часть 2. - Москва: 2005. [M.G. Efimova, Fundamentals of Aviation. Part 2. Moscow, 2005].
4. И.М. Колганов, П.В. Дубровский, А.Н. Архипов. Технологичность авиационных конструкций, пути повышения. Часть 1. - Ульяновск: 2003. [I.M. Kolganov, P.V. Dubrovsky, A.N. Arkhipov. Manufacturability of aircraft structures, ways of increasing. Part 1. Ulyanovsk-2003].
5. И.М. Макаровский. Технологические процессы технического обслуживания авиационной техники. - Самара: 2005. I.M. Makarovskiy. Technological processes of technical maintenance of aviation equipment. - Samara, 2005].
