Файл: Соломонов, П. А. Надежность планера самолета.pdf

может также достигать больших значений (200° С ). Рабочая тем­ пература жидкостей гидравлических систем современных само­ летов достигает 10Q—120° С. Высокая температура агрегатов и рабочих жидкостей создает тяжелые условия работы оборудова­ ния, расположенного в этих отсеках и системах. В первую оче­ редь это сказывается на сроках замены уплотнений, нарушается герметичность соединений, рабочие жидкости при повышенных температурах претерпевают физические и химические измене­ ния. Изменения температуры и связанные с ними изменения гео-

Рис. 17. Изменение высоты полета Я, числа М и темпера­ туры Т в хвостовой части фюзеляжа в полете (M=V/a, где V—скорость полета; а—скорость звука; т—время поле­ та в секундах)

метрических размеров элементов и деталей систем авиационной техники приводят к изменению электрических параметров сис­ тем. Кроме того, с изменением температуры происходит измене­ ние механических характеристик материалов, применяемых в системах и агрегатах оборудования.

Быстрый рост перепада температуры воздействует на места сочленения деталей, узлов, устройств. Проявление этого воздей­ ствия тем более, чем значительнее отличаются температурные коэффициенты объемного расширения сочлененных и соединен­ ных деталей.

Частые перепады температуры и отклонения ее от допусти­ мой могут приводить к утяжелению режимов работы агрегатов из-за изменения физических свойств материалов, из которых из­ готовлены их узлы и детали.

Перепады температур могут быть и при хранении (стоянке) авиационной техники. Наблюдениями установлено, что при дли­

26

тельном нахождении незачехленного самолета на солнце темпе­ ратура внутри отсеков превышает температуру окружающего воздуха:

— у самолетов с серебристым покрытием на 12—13° С;

наружного воздуха.

Одним из факторов, оказывающих влияние на работоспособ­ ность агрегатов, является влажность. Резкие перепады влажно­ сти при эксплуатации, как правило, возникают в герметической кабине и ряде отсеков после взлета самолета в холодное время года. Перед взлетом агрегаты имеют температуру окружающей среды (если перерыв в полетах больше Зт, где т — постоянная времени нагрева агрегата). После взлета вследствие работы системы обогрева температура в герметической кабине устанав­ ливается на уровне 20±5°С.

В условиях высокой температуры и низкой влажности в соч­ ленения элементов конструкции планера, силовые установки, а также в агрегаты оборудования и систем авиационной техники неизбежно проникают пыль и песок. Пыль и песок могут прони­ кать в различные агрегаты авиационной техники. С увеличением высоты полета количество пыли быстро убывает. Однако в верхних слоях атмосферы может находиться значительное ко­ личество космической и вулканической пыли.

К числу климатических факторов, воздействующих на техни­ ку, относится также барометрическое давление. Высота полета современных летательных аппаратов достигает 10—25 км. При высотных полетах резко изменяется барометрическое давление. Изменение барометрического давления ухудшает ус­ ловия охлаждения аппаратуры, затрудняет герметизацию соеди­ нений, утяжеляет условия работы некоторых агрегатов оборудо­ вания. Влияние барометрического давления на работу аппарату­ ры может быть уменьшено при применении камер повышенного давления, которые дополнительно выполняют функции охлаж­ дения. Однако в некоторых случаях это неприемлемо, так как усложняет и утяжеляет аппаратуру. С ростом высот особенно резко ухудшаются условия работы гидросистем и гидроагрега­ тов. Вредное воздействие высоты на работу гидросистем сказы­ вается в следующем:

—ухудшается эффективность охлаждения агрегатов и дета­ лей из-за уменьшения массовой плотности воздуха и, как след­ ствие, из-за снижения его теплоемкости;

—понижается электрическая прочность изоляции электрогид-

27

жидкости в гидросистеме, с одной стороны, ведет к увеличению ее массы, и, с другой стороны, введение нескольких дополнитель­ ных агрегатов может при определенных неблагоприятных ус­ ловиях снизить вероятность безотказной работы гидросистемы. Таким образом, увеличение высоты полета приводит к усложне­ нию условий работы отдельных агрегатов авиационной техники.

Перепад давлений является специфической особенностью эксплуатации агрегатов и деталей самолетов. Перепады давле­ ния создают дополнительные нагрузки на герметические узлы, что вызывает знакопеременные нагрузки в местах сочленений деталей. Низкое атмосферное давление может приводить к из­ менению параметров элементов, разрушению заливочных и гер­ метизирующих составов, ухудшению воздушного охлаждения. Разность давления внутри герметичных приборов и агрегатов приводит к нарушению герметичности, появлению трещин в ме­ стах сочленений деталей, образованию трещин в корпусах, герметизирующих замазках. При низком давлении летучие ве­ щества быстро испаряются и соответственно ухудшаются физи­ ческие свойства материалов. С увеличением высоты увеличива­ ется количество озона в атмосфере. Максимальная кон­ центрация озона обычно наблюдается на высотах 19,8—24,4 км. При соединении озона с влагой образуется перекись во­ дорода, которая оказывает вредное влияние на резину и пласт­ массы, приводя к их разрушению. Наиболее сильным будет воз­ действие озона при температуре 38°С, при наличии вибраций, высокой относительной влажности и концентрации озона, соот­ ветствующей высоте 20—25 км.

Большое влияние на надежность агрегатов оборудования и систем самолета оказывает изменение рассмотренных выше факторов, т. е. изменение окружающих условий работы и нагру­ зок (климатических, электрических, механических и т. п.). Ве­ личина и характер этих изменений в процессе эксплуатации но­ сит случайных характер.

При реальной эксплуатации агрегаты оборудования и систем подвергаются комбинированному воздействию ряда факторов, усиливающих или ослабляющих их действие.

1.4. Факторы, воздействующие на агрегаты планера, оборудования и систем самолета при хранении

Исправное состояние авиационной техники в значительной степени зависит от условий, в которых она находится между по­

летами [1.29].

Большую часть времени летательные аппараты, агрегаты оборудования и систем подвергаются воздействию климатиче­ ских и биологических факторов. К климатическим факторам от­ носятся явления, которые обусловлены режимом погоды. Это

28

температура, влажность, давление, ветер, пыль, песок, солнеч­ ная радиация.

В эксплуатации повышенная температура может способство­ вать ухудшению свойств изоляционных материалов, изменению параметров различных устройств автоматики

Пониженная температура увеличивает хрупкость, вызывает значительные изменения физических и химических свойств не­ которых материалов.

Агрегаты оборудования и систем, установленных на самоле­ тах, подвергаются периодическому тепловому воздействию, обусловленному суточным изменением температуры воздуха, ре­ гулярным солнечным облучением и другим периодическим воз­ действиям.

Апериодическое тепловое воздействие обусловливается сме­ ной времени года или связано с перебазированием самолетов (перелетом на сравнительно длительный срок) из одного клима­ тического пояса в другой.

Изменения характеристик деталей и узлов и мест их сочле­ нений происходят от многократных периодических тепловых воздействий. Особое влияние на нарушение мест сочленений оказывают переходы температуры через 0°С. При этом интен­ сивность появления повреждений во многом зависит от разности между наивысшей и наинизшей температурами. Под действием температуры со временем, как уже отмечалось, уменьшается механическая прочность органических материалов, они стано­ вятся более хрупкими и в конечном счете разрушаются под действием вибраций и ударов.

Влажность также является одним из основных факторов, ока­ зывающих влияние на надежность агрегатов оборудования и систем. Количество влаги, находящейся в воздухе, зависит от географического расположения местности. По влажности геог­ рафические районы земного шара разбиты на зоны: полярную, тропическую, умеренную и зону пустынь. При этом, если на уровне земли средние значения абсолютной влажности для по­ лярных районов равны «*0,1 г/м3, то для тропических районов они достигают 27 г/м3. Влага, находящаяся в природе в раз­ личных состояниях (водяные пары, дождь, снег, лед, иней, ту­ ман, соляные брызги), проникает в агрегаты оборудования и систем через атмосферу в жидком, парообразном или твердом состоянии. Содержание влаги в атмосфере принято характери­ зовать относительной влажностью, выражающей отношение в процентах действительного содержания влаги в воздухе к пре­ дельному значению влажности.

Для разных географических районов значение относитель­ ной влажности колеблется от 30 до 100%. Относительная влаж­ ность подвергается значительным колебаниям как в течение го­ да, так и в течение суток. Хотя вода, выпадающая в виде осад­

29

магния, железа, хлористого натрия, органические и неорганиче­ ские частицы, а также растворенные газы воздуха (азот, кисло­ род, углекислый газ). В промышленных районах имеются при­ меси серной и сернистой кислот, образующихся при сжигании каменного угля, а также азота в виде аммиака и азотной кисло­ ты. Влага вызывает также химический распад масел и смазок. Наличие во влаге некоторых составляющих (солей, окислов и т. д.), увеличение температуры или одновременное воздействие этих факторов будет увеличивать скорость реакций.

При низких температурах влага, проникающая в материалы, будет замерзать и тем самым вызывать внутренние напряжения, а это в некоторых случаях может вызвать заклинивание движу­ щихся частей.

Атмосферное давление и его колебания являются фактора­ ми, оказывающими влияние на изменение технического состоя­ ния ряда агрегатов оборудования и систем. Правда, колебания атмосферного давления на земле и по величине, и по скорости значительно меньше колебаний его в полете.

При колебаниях атмосферного давления в герметических уз­ лах и приборах могут возникать дополнительные напряжения. Однако практически суточные колебания атмосферного давления не превышают ±30 мм рт. ст. и на надежность большинства аг­ регатов заметного влияния не оказывают.

Агрегаты оборудования и систем при стоянке самолетов между вылетами подвергаются воздействию ветра, пыли и пес­ ка. Ветер является активным переносчиком пыли, влаги и песка и способствует повреждению устройств. Частички пыли, легко переносимые ветром и имеющие малые размеры, проникают в агрегаты и приборы, попадают на трущиеся поверхности, что приводит к быстрому их износу, а в некоторых случаях — к зае­ данию подвижных деталей, засорению приборов и трубопрово­ дов систем. Особенно опасны пыль и песок для таких агрегатов

идеталей, которые не могут все время находиться в герметизи­ рованных корпусах, защищенных от атмосферного воздействия. Наземная пыль состоит из мельчайших обломков горных пород

иповерхности почвы, остатков растительных и животных орга­ низмов, растений, дыма промышленных предприятий, поднима­

емых в атмосферу восходящими течениями и вихрями. Количе­ ство и степень загрязненности оценивается количеством пыли, находящейся в 1 м3 воздуха.

В зависимости от условий в воздухе может быть от 0,25 до 60 мг/м3 пыли. Размеры пылинок различны, но в среднем их размер равен 0,1—20 мк. Содержащиеся в пыли углекислые, сернокислые, хлористые и другие растворимые соли поглощают влагу из окружающего воздуха, слои пыли становятся хорошим

30