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

Внекоторых случаях могут происходить процессы теплового разрушения твердых тел. В зависимости от скорости нагревания тепловое разрушение представляет собой процесс плавления или испарения твердого тела. Медленное нагревание кристалличе­ ского твердого тела сопровождается его плавлением и испаре­ нием расплавленной части вещества, быстрое нагревание вызы­ вает испарение твердого тела.

Впроцессе эксплуатации происходит старение материалов. Старением называют процессы изменения физико-механических свойств материалов. Обычно старение обусловлено недостаточ­ но стабильным состоянием материала в процессе длительной эксплуатации или хранения. При старении может происходить как ухудшение, так и улучшение определенных свойств материа­ лов. Используемое в промышленности старение сплавов, естест­

венное и искусственное, сопровождающееся выделением кристаллов новых фаз, является одним из основных методов улучшения определенных свойств некоторых сплавов, например, повышения механической прочности алюминиевых, медных и никелевых сплавов, повышения жаропрочности никелевых спла­ вов и т. д.

На летательных аппаратах и их.системах в процессе эксплу­ атации старению, в первую очередь, подвергаются агрегаты и детали, выполненные из резино-технических изделий. Старение этих материалов вызвано в основном распадом основных цепей микромолекул на осколки более простого строения, а также из­ менением строения макромолекул и взаимодействием между ними. Эти процессы происходят под влиянием физических (теп­ ло, свет и т. д.) или химических (кислород, вода и т. д.) фак­ торов. При старении могут изменяться структура, молекуляр­ ный вес, химический состав материалов.

Процессы, происходящие часто при старении, существенно ухудшают механические свойства материалов: снижается проч­ ность при растяжении, увеличивается хрупкость при низких тем­ пературах, снижается стойкость к истиранию. При старении каучуков и резин утрачивается их эластичность, увеличивается газонепроницаемость и ухудшаются диэлектрические свойства. Скорость старения резино-технических изделий зависит от структуры макромолекул, концентрации кислорода в окружаю­ щей среде, температуры поверхности соприкосновения с атмо­ сферой, света, наличия катализаторов и кислотных продуктов.

Зная физические характеристики и параметры элементов, а также скорости их изменения, можно определить время выхода параметров, определяющих работоспособность агрегатов и сис­ тем, за допустимые пределы, т. е. время отказа.

Так, вероятность возникновения отказов вследствие наруше­ ния механической, электрической или тепловой прочности мож­ но определить как

46

Глава II

ОСНОВНЫЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ НАДЕЖНОСТИ САМОЛЕТА

2 .1. Основные понятия надежности самолета

Эффективность использования самолетов и безопасность по­ летов в значительной степени зависят от надежности авиацион­ ной техники. Под надежностью понимается свойство авиацион­ ной техники выполнять заданные функции при сохранении своих летно-тактических и технических характеристик на земле и в воздухе в установленных пределах в течение требуемого проме­ жутка времени или требуемого налета. Надежность авиационной техники закладывается в процессе ее проектирования, производ­ ства, испытаний и доводки и обеспечивается системой эксплу­ атации и ремонта. Под долговечностью понимается свойство авиационной техники длительно сохранять работоспособность вплоть до наступления момента полной технической непригод­ ности или экономической нецелесообразности ее дальнейшей эксплуатации. Критерием долговечности является технический ресурс. Под техническим ресурсом понимается общий возмож­ ный срок службы изделия (налет, количество взлето-посадок, наработка агрегатов и систем, календарный срок эксплуатации и т. д.) с учетом всех видов ремонта и работ, проводимых в про­ цессе эксплуатации.

Приспособленность авиационной техники к выявлению, уст­ ранению и предупреждению неисправностей называется восста­ навливаемостью или ремонтопригодностью. Восстанавливаемость или ремонтопригодность не может быть обеспечена без эксплу­ атационной технологичности, являющейся необходимым услови­ ем восстанавливаемости.

Под эксплуатационной технологичностью самолета понимают совокупность таких его свойств, которые характеризуют степень его приспособленности к использованию при эксплуатации наи­ более экономичных процессов технического обслуживания для обеспечения заданного уровня надежности и исправности само­ летного парка.

48

Надежность, долговечность и восстанавливаемость обладают количественными характеристиками и, следовательно, могут быть подвергнуты объективной оценке.

Предметом теории надежности является исследование и раз­ работка способов оценки и обеспечения надежности техники. Рассматриваемые ниже вопросы надежности в большинстве слу­ чаев одинаковы для ряда технических устройств авиационной техники. Будут рассматриваться системы (технические устрой­ ства) и единичные рабочие части систем — элементы. Система есть совокупность совместно действующих агрегатов, предназ­ наченных для самостоятельного выполнения определенной прак­ тической задачи. В состав системы могут входить более простые системы — подсистемы. Под агрегатом (элементом) понимается часть системы, которая не предназначается для самостоятельно­ го практического применения.

В качестве примера системы можно привести систему пита­ ния авиадвигателя топливом, практическим назначением кото­ рой является размещение необходимого количества топлива и бесперебойная его подача к форсункам камер сгорания на всех режимах полета в требуемых количествах и под необходимым давлением. В этой системе можно выделить в качестве подсис­ тем: питание двигателей основным топливом, питание двигате­ лей пусковым топливом, автоматику управления расходом и из­ мерением количества топлива, дренажирования баков, центра­

качивающие насосы, фильтры и т. п. Некоторые из этих элемен­ тов, например, основной насос, может, в свою очередь, рассмат­ риваться как система, состоящая из автомата запуска,.автомата приемистости и других подсистем, каждая из которых состоит из таких элементов, как золотники, тяги, дроссельные пакеты, сервопоршни и т. д.

Современный самолет можно характеризовать как сложную

конструкции, элемент есть самостоятельная часть системы, име­ ющая определенные функции, то при исследовании надежности выбор границ элемента зависит от характера решаемой задачи.

В теории надежности в качестве элементов могут рассматри­ ваться как отдельные детали и совокупности деталей (серво­ поршни, золотник, обратный клапан и т. д.), предназначенные для простейшего преобразования физических величин, так и це­ лые сложные механизмы, приборы и устройства (агрегаты).

Часто выделяют типовые элементы, применяемые в различ­ ных системах, выполняющие близкие функции, характеризую­ щиеся сходными конструктивными особенностями и технологией изготовления.

49

В том случае, если не возникает необходимости деления объ­ ектов авиационной техники на составные части, пользуются тер­ мином «изделие» или «техническое устройство». Эти термины относятся к любой законченной конструкции, предназначенной для решения определенной практической задачи. Система может состоять из одного или многих технических устройств.

Все элементы, составляющие какие-либо системы, можно разделить на три группы:

•— активные, участвующие в рабочем процессе системы пос­ редством функционирования под нагрузкой (механической, электрической);

—базовые, составляющие основу для правильного взаимно­ го расположения и взаимодействия активных элементов (рамы, панели, контейнеры, кронштейны и т. д.);

—вспомогательные, которые служат для создания нормаль­ ного функционирования активных и базовых элементов (все раз­ новидности контровок и т. д.).

Элементы каждой группы могут утратить работоспособность из-за различных видов отказов, но активные элементы относятся к наиболее изнашивающимся, поэтому оценка надежности сис­ тем зависит в основном от показателей безотказности и восста­ навливаемости именно этих элементов. При расчете надежности систем соединения между элементами (сварные, штуцерные, фланцевые соединения трубопроводов, клеевые и паяные соеди­ нения электропроводов) также могут являться источниками от­ казов, т. е. обладать собственной ненадежностью, поэтому они также должны учитываться как первичные элементы.

К основным понятиям надежности относятся также понятия отказа, дефекта и неисправности.

Под отказом авиационной техники понимается всякая поте­ ря работоспособности (полная, частичная, временная) системы (агрегата) при отклонении ее (его) параметров от установлен­ ных норм, проявившаяся или в полете или на земле.

Отказы, происшедшие от момента начала разбега самолета при взлете до момента сруливания с ВПП после посадки, отно­ сятся к отказам авиационной техники в воздухе.

Отказы авиационной техники, которые создают аварийную обстановку в полете, являются предпосылками к летным проис­ шествиям.

Отказы могут происходить из-за разрушения и трещин на де­ талях, износов трущихся поверхностей, заклинивания или зали­ вания золотников, загрязнения рабочих жидкостей гидравличе­ ских систем, нарушения контактов электрических цепей и т. д.

Любое техническое устройство (агрегат) выполняет задан­ ные ему функции при рабочих параметрах элементов (деталей, узлов), значения которых находятся в определенных пределах допусков (рис. 28).

50