■принимать значения в пределах 0,5 < а <5,0. В запас пола гают а = 0,5. С учетом этого замечания из предыдущего соотно шения получим следующую формулу для оценки среднего ре сурса конструкции:
То ° ^ Г ч— -------- |
[час]. |
V m iAk ij)
" J Л М М Гарантийный ресурс вычисляется по формуле
гар
Коэффициент надежности ij учитывает разброс характеристик выносливости одной и той же конструкции, неточность стати стических данных о нагрузках, возможность осмотра элементов конструкции, где появляются начальные разрушения, коррозию
деталей. |
с помощью полученной формулы влияние |
|
449. Рассмотрим |
различных параметров на |
ресурс. |
На |
ресурс непосредственно |
влияет сумма отношений |
вида: |
/7,У |
даv (*„) |
На |
фиг. 19.9 |
N р (kij) |
показана зависимость |
П |
от полной |
относительной |
нагрузки |
V |
Из графика следует, что наибольшую долю повреждений |
м------ ".................. |
|
|
|
|
|
дают нагрузки среднего уровня. Эти нагрузки не самые большие,
Фиг. 19.9
но часто повторяющиеся и вызываются, например, для истре бителей маневренными перегрузками пу — 3 -г- 4; для неманевренных самолетов порывами ветра с вертикальной скоростью
и = 4 -э- 6 м/с.
Через |
величину нагрузок ky, их повторяемость my(ky) и |
характер |
полной кривой выносливости N(k) повреждаемость |
конструкции Е/7/у- (а следовательно, и ресурс) зависит от ско рости V п высоты полета Н, типа ВПП и других летных харак теристик, а также технических параметров. На фиг. 19.10 пока зана зависимость повреждаемости от скорости V и высоты Я за один час полета. Чем больше скорость и меньше высота по лета, тем больше повреждаемость. Увеличение продолжитель-
Т*
H,V
Фиг. 19.10
ности полета т и переход с эксплуатации самолета на бетон ном аэродроме на эксплуатацию с грунтового снижают ресурс
Т (фиг. 19.11).
Ресурс летательного аппарата увеличивается с увеличением
|
|
|
|
|
|
|
|
|
коэффициента |
безопасности |
так |
как в этом случае размеры |
поперечных |
сечений |
сило- |
j .q |
m |
|
ZT- |
вых элементов |
получаются |
’ |
|
больше, а |
действующие |
в |
|
|
|
- у |
эксплуатации |
напряжения |
|
|
|
меньше. Однако с увеличе |
|
И |
• Г |
л-- |
нием коэффициента |
безо |
|
Щ) |
пасности вес |
аппарата |
G |
|
— |
|
|
также увеличивается (фиг. |
|
Щ) |
|
|
19.12). Положительный эф |
|
|
|
|
фект дает увеличение стре |
|
|
|
X ° ,f |
ловидности |
крыла /, |
так |
|
Фиг. |
19.12 |
|
как чем больше угол стре |
|
|
|
|
|
|
ловидности, тем меньше перегрузки при полете в болтанку. |
450. |
К мероприятиям |
по повышению |
усталостного ресурса |
относятся следующие.
Снижение действующих напряжений уменьшением нагрузок в эксплуатации (за счет выравнивания ВПП; правильной за рядки амортизации шасси; грамотной посадки самолета летчи ком и др.) или путем увеличения коэффициента безопасности f при проектировании летательного аппарата. Повышение значе ния f обычно используется для расчета элементов, отказ ко торых может привести к катастрофе, например, узлов крепле ния крыла.
Выбор материала с повышенной выносливостью. Например,
высокопрочный сплав имеет худшие характеристики выносли вости, чем сплав на той же основе средней прочности.
Повышение выносливости деталей путем термической, хи мико-термической (азотирование, науглероживание) и механи ческой (обкатка, нагартовка, шлифование, полировка) обра ботки поверхности деталей.
Уменьшение количества и вредного влияния концентратов напряжений. Для повышения выносливости целесообразно при менять монолитные и клееные панели, плотнее соединять эле менты составных панелей, лонжеронов и т. п. для передачи уси лий силами трения, ставить болты в разъемных соединениях с натягом, не допускать в эксплуатации царапин, коррозии, тре щин.
Создание конструкции со многими путями передачи нагру зок с возможностью контроля за возникновением и развитием трещин и их устранения. Примером такой конструкции может быть многолонжеронное крыло.
Ясно, что ресурс летательного аппарата существенно зависит от уровня научно-технического прогресса и достижений нашего производства.
§ 19.5. ПОДХОД К ВЫБОРУ РАЦИОНАЛЬНОГО РЕСУРСА ЛЕТАТЕЛЬНОГО АППАРАТА
451. Будем считать, что в любой будущий момент времени на вооружении должно быть постоянное количество однотип
ных летательных |
аппаратов |
пля с одинаковыми летно-тактиче |
скими данными |
V, L, Н, |
я*ах |
и другими, вооружением и, |
следовательно, одинаковой боевой эффективностью.
Можно разработать несколько вариантов аппаратов, имею щих одинаковую эффективность, но различный усталостный ре сурс.
Рассмотрим случай, когда ресурс меньше времени мораль ного старения летательных аппаратов Т < Тыор. Тогда в те чение Тм0р аппараты будут тем чаще сниматься с эксплуата ции, чем меньше их ресурс. Но при этом стоимость произ водства и эксплуатации одного аппарата будет меньше. При большем ресурсе восполнение парка летательных аппаратов бу дет происходить реже, но стоимость производства и эксплуата ции одного аппарата возрастает. Возникает противоречивая задача, которая может быть решена путем оптимизации.
452. В качестве критерия для определения оптимального ре сурса выберем стоимость создания, восполнения и эксплуа тации группировки из пла летательных аппаратов. Эта стои мость Cs складывается из стоимости С\ создания яла и воспол-
нения плз ^ ^ — lj аппаратов и стоимости С2 эксплуатации
пла аппаратов в течение времени 7 ^ :
Cs = Ci -j-C2 = Сс ^ла Пл м о р - 1 + С3 плз Т, (19.1)
ла 1 мор*
где Ссозд — стоимость создания (производства и разработки) одного аппарата;
Сэ — годовая стоимость эксплуатации одного аппарата
(см. гл. XVII).
Стоимость Ссозд = Ссозд (G) зависит от веса аппарата G. Чем больше вес, тем больше Ссозд. Вес создаваемого аппарата зависит от летно-тактических и технических параметров. При фиксированных летно-тактических характеристиках вес зависит только от технических параметров, например коэффициента безопасности /, удлинения X, сужения tj и угла стреловидности крыла х (см. гл. XVII):
G ---------------------------- |
— ------------------------- |
. (19.2) |
1- |
(3(/;Х;т,; х) + сду(Х;т];х) + £тс (Х;т];х)] |
|
От этих же параметров зависит и ресурс (фиг. 19.12)
Т — T{f\ X; т); х). |
(19.3) |
Стоимость эксплуатации Сэ непосредственно зависит от Т: чем больше Т, тем больше С9. Такое возрастание объясняется уве личением расходов на ремонт с ростом Т.
Для определения величины оптимального ресурса надо най ти такую комбинацию параметров / , X, -rj, Xi при которой сум марные затраты на группировку летательных аппаратов мини мальны
(Cs )min = minCs [T{f\ X; tj; x); G{f; X; rj; x): С9(Л]
I- 4' 7.
при условиях (19.1), (19.2), (19.3). Подставив найденные оп тимальные величины /0pt, Xopt, T)opt, x°pt в формулу (19.3),
получим оптимальный ресурс Тори
