Файл: Конструкция летательных аппаратов учеб. пособие для студентов инженер.-экон. фак.pdf

Перечисленные условия непрерывно изменяются по мере развития авиации. Они связаны с летно-техническими харак­ теристиками самолетов.

Постоянное увеличение скорости полета приводит к росту действующих нагрузок и количеству их циклов в единицу вре­ мени. Переход к сверхзвуковым скоростям добавляет влияние температурных напряжений. Увеличение скорости полета свя­ зано с ростом тяговооруженности и, как следствие, с допол­ нительным влиянием акустических нагрузок.

Увеличение высоты полета создает дополнительные нагруз­ ки па герметичный фюзеляж за счет избыточного давления.

Рост дальности полетов влечет увеличение числа воздейст­ вий турбулентной атмосферы и других переменных полетных нагрузок. К тем же результатам приводит постоянный рост интенсивности эксплуатации, т. е. увеличение суточного и годо­ вого налета, частоты полетов.

Для самолетов МВЛ это выражается в значительном уве­ личении количества взлетов—посадок и, следовательно, пере­ менных нагрузок па конструкцию.

Таким образом, величина и количество действующих на

•части конструкции самолета нагрузок постоянно возрастают, появляются новые виды нагрузок и их комбинации (акусти­ ческие. температурные). Поэтому обеспечение прочности и не­ обходимых величин т„есс и fc является сложной проблемой.

Прочность и долговечность — свойства конструкции; их обеспечение, как и других свойств, связано с весовыми затра­ тами и влиянием па экономические показатели самолета. Ве­ личина весовых затрат наглядно иллюстрируется на рис. 9.24.

Для обеспечения статической прочности при единичной перегрузке (ну= 1) потребовалось бы около 55% веса конст­

рукции реального самолета. При этом величина "г>(.с.с= 0 и са­ молет может разрушиться в первом же полете, так как /гуэ> 1 .

Учет эксплуатационных перегрузок приводит к увеличению веса конструкции до 75% от его реальной величины. Величина "'росс при этом составила бы всего около 3000 час. Введение

коэффициента безопасности / = 1,5 для учета расчетной раз­ рушающей статической перегрузки увеличивает относитель­ ный вес конструкции до 89—90%. При этом ресурс конструк­ ции достигает 10.000 час. Чтобы величина тресс достигла

современного уровня (30000 час и более), необходимо дальней­

188

шее увеличение веса конструкции па 10—11%. При росте трес с одновременно увеличивается и межремонтный техниче­

ский ресурс tc.

Увеличение весовых затрат — не единственный путь обеспе­ чения необходимого ресурса. Другой путь — развитие конст­ рукции: изменение технологии производства, применение но­ вых материалов, новых методов конструирования. Этот путь

приводит, с одной стороны, к удорожанию единицы веса конст­ рукции (рис. 9.25,6), но с другой — к возможности воспринять определенную нагрузку при меньших затратах веса.

Примером является рис. 9.25,а, иллюстрирующий затраты веса па конструкцию панелей различных типов, работающих под воздействием акустических нагрузок. Качественно такими же будут зависимости, отражающие воздействие других видоз переменных нагрузок.

Таким образом, увеличение ресурса достигается возраста­ нием веса и стоимости авпаконструкцнй, что непосредственно

влияет на себестоимость перевозок через величины: гсам, GKH,

189

Рис. 9.25. Зависимость веса единицы поверхности а ) и стоимости 1 кгс

веса б ) панелей различных типов.

190

хРес.с’ (см. формулу (1.11)). Рост веса конструкции при­

водит к увеличению прямых эксплуатационных расходов, а рост долговечности (трес-с, tc) к их снижению. Поэтому увели­

чение долговечности конструкции не обязательно повышает себестоимость перевозок. Низкая долговечность (надежность) ведет к дополнительным затратам на техническое обслужива­ ние и ремонт.

Низкая надежность приводит к излишним простоям, паде­ нию регулярности полетов, увеличению количества запасных частей п т. д. Наоборот, повышение надежности сокращает количество п объем осмотров, уменьшая затраты на техниче­ ское обслуживание н ремонт.

Необходимо учитывать, что увеличение ресурса непосред­ ственно связано с обеспечением безопасности полетов, повы­ шает приток пассажиров п коэффициент коммерческой загруз­ ки самолета.

В итоге затраты, связанные с обеспечением прочности и долговечности, должны окупаться повышением срока службы конструкции и безопасности полетов.

2. Виды испытаний конструкции самолета

Все испытания конструкций делятся на два вида: лабора­ торные п летные.

До начала летных испытаний конструкция самолета про­ ходит широкий комплекс лабораторных испытаний:

1)статические испытания для определения прочности при действии статических нагрузок;

2)динамические испытания;

3)усталостные испытания под действием повторных нагру­ зок с целью определения выносливости конструкции и назна­ ченного ресурса;

4)тепловые испытания для оценки прочности в условиях кинетического нагрева;

5)модельные и прочие испытания.

Статические испытания являются основным средством контроля прочности авиационных конструкций, проверки ме­ тодов расчета, выбора и рационального размещения материа­ ла в конструкции.

Динамические испытания проводятся для органов призем­ ления, управления и др. с целью проверки динамической прочности и выносливости.

191

Обеспечение безопасности влияет па состав экипажа лета телыюго аппарата, его численность, следовательно, па величи­

ну Оъ. Даже па легких самолетах МВЛ для обеспечения безопаспостп предусматриваются места для двух пилотов. Для самолетов большой дальности п межконтинентальных число членов экипажа возрастает, возможно наличие сменного эки­

пажа при большой продолжительности полета.

В конечном счете, требование безопасности реализуется пу­ тем затрат веса в перечисленных выше направлениях.

Обеспечение безопасности и, следовательно, регулярности полетов в сложных метеоусловиях при жестком «минимуме по­ годы > оказывает очень большое влияние на рост экономиче­ ских показателей самолетов.

§ 7. СРЕДСТВА ОБЕСПЕЧЕНИЯ ПРОИЗВОДСТВЕННОЙ И

ЭКСПЛУАТАЦИОННОЙ ТЕХНОЛОГИЧНОСТИ КОНСТРУКЦИИ

] Iomhmo летпо-техппческнх характеристик па себестоимость перевозок влияют производственная и эксплуатационная тех­

нологичность конструкции.

Производственная технологичность представляет комплекс свойств конструкции, позволяющий при удовлетворении дру­ гих заданных ЭТТ изготавливать летательный аппарат с мень­ шими производственными затратами м в более короткие сроки.

Производственная технологичность заключается в возмож­ ности применения при производстве летательного аппарата новейших, эффективнейших технологических приемов изготов­ ленья, обработки и сборки его деталей и частей, обеспечиваю­ щих высокое весовое совершенство конструкции и высокие по­ казатели ее надежности. Производственная технологичность достигается выбором материалов, формы деталей, методов изготовления и обработки, видов защиты от коррозии, методов соединения деталей и частей конструкции, целесообразным членением конструкции (секционированием и паленпрованием) и т. и. При решении этих вопросов необходимо учиты­ вать стоимость производства летательного аппарата. Хотя стоимость 1 кге веса конструкции постоянно возрастает, эко­ номическая эффективность летательных аппаратов повышает­ ся. Затраты за счет внедрения при изготовлении летательного аппарата передовых технологических приемов (склейка, пай-

19 4

•ка. химическая обработка и др.) п новейших материалов оку­ паются снижением веса конструкции, повышением ее надежно­ сти и срока службы.

При конструировании легких самолетов МВЛ, рассчитан­ ных на массовый выпуск и в ряде других случаев, требования низкой стоимости конструкции могут оказать решающее влия­ ние па принятие конструктивных решении и выбор пара­ метров самолета. В жертву низкой стоимости могут быть при­ несены аэродинамические и технические характеристики само­ лета (аэродинамическое качество, скорость, вес и др.).Вэтом случае конструктор стремится к простоте форм, к максималь­ ной взаимозаменяемости деталей, к обеспечению возможности применения наиболее дешевых технологических приемов про­ изводства.

Для скоростных магистральных самолетов вопросы сниже­ ния производственных затрат также имеют большое значение, однако не в ущерб таким важнейшим показателям, как вес конструкции, аэродинамическое качество, технический ресурс н др.

Эксплуатационная технологичность летательного аппаратазаключается в его приспособленности к выполнению работ по техническому обслуживанию и ремонту при наименьших за­ тратах средств.

С этой целью при проектировании конструкции предусмат­ ривается определенное размещение агрегатов и узлов, облег­ чающее доступ для их осмотра, контроля, регулировки.

Основным средством обеспечения доступности к объектам, подлежащим осмотрам и другим видам технического обслужи­ вания, являются легко открывающиеся люки различных раз­ меров. съемные панели. Наличие люков приводит к необходи­ мости разрезать силовые элементы конструкции. Это услож­ няет и значительно утяжеляет конструкцию, так как требуется усиление участков конструкции в районе вырезов. Увеличение веса конструкции особенно ощутимо при подкреплении выре­ зов герметичной части фюзеляжа.

Доступ для контроля состояния должен быть обеспечен не. только для агрегатов оборудования, двигателей, систем, но п для -частей конструкции планера самолета, управления и др.

Для реализации этих свойств необходим определенный комплекс наземного и бортового оборудования, обеспечиваю­ щий текущий контроль состояния конструкции, а также опре-

195