Сравнение процессов старения функциональнх систем самолетов, заданных конструктором и реализуемых в эксплуатации

Агрегаты функциональных систем ВС гражданской авиации, рассматриваемых типов, имеют относительную отработку назначенного ресурса не более 50-60 % и стабилизируются. Стабилизация относительной отработки ресурса происходит по причине обновления оборудования вследствие замен для ремонта и отработке ими назначенного ресурса.

Библиографические ссылки

1. Смирнов Н. Н. Научные основы построения системы технического обслуживания и ремонта

самолетов гражданской авиации : учеб. пособие. М. : МГТУ ГА, 1994.

2. ГОСТ 27.002-89. Надежность в технике. Основные понятия.

3. Краснопеев, В. Б., Бойко О. Г. Анализ отработки ресурсов системами самолета Ту-154М при длительной эксплуатации // Вестник СибГАУ. Вып. 4(17). Красноярск, 2007. С. 62-64.

© Прейс А. А., Шаймарданов Л. Г., 2010

УДК 629.733.064

А. А. Прейс Научный руководитель - Л. Г. Шаймарданов Сибирский государственный аэрокосмический университет имени академика М. Ф. Решетнева, Красноярск

СРАВНЕНИЕ ПРОЦЕССОВ СТАРЕНИЯ ФУНКЦИОНАЛЬНХ СИСТЕМ САМОЛЕТОВ, ЗАДАННЫХ КОНСТРУКТОРОМ И РЕАЛИЗУЕМЫХ В ЭКСПЛУАТАЦИИ

Проведено сравнение процессов старения функциональных систем самолетов, эксплуатирующихся в государственной и гражданской авиации, заданных конструктором и реализуемых в эксплуатации.

Сравнение процессов старения систем заданных конструктором и реализуемых в эксплуатации выполнено на примере самолета, эксплуатирующегося в государственной авиации, и для самолета Ту-154М, эксплуатирующегося в гражданской авиации. Сравнение проведено на примере пневматической системы, для самолетов эксплуатирующихся в государственной авиации [1], и системы электроснабжения переменным током СПЗСЗБ40 для самолетов Ту-154М [2].

Процесс старения (отработки ресурса) для пневматической системы, представлен на рис. 1, системы электроснабжения переменным током СПЗСЗБ40 на рис. 2.

Проведенное исследование процесса старения (отработки ресурса и срока службы) агрегатов функциональных систем ВС как государственной, так и гражданской авиации показывает, что с увеличением наработки (налета, посадок, срока службы) планера происходит увеличение средней относительной наработки агрегатов рассматриваемых систем, т. е. системы стареют.

Сравнивая относительные отработки ресурсов функциональных систем ВС, видно, что наработки ВС государственной авиации рассматриваемого типа значительно меньше наработок ВС гражданской авиации, и находится в небольшом диапазоне 250...450 часов, среднее время полета составляет 50 минут. Вследствие этого, относительная отработка

агрегатов tср функциональных систем ВС государственной авиации имеет небольшие значения, не более 15-26 % и продолжает свой рост при увеличении наработки планера.

Процесс старения комплектующих изделий системы электроснабжения переменным током СПЗСЗБ40, проходит аналогично процессу старения агрегатов гидросистемы, топливной системы и шасси самолетов Ту-154М и Ан-24, и завершается при

налете планера самолета 25-30 тыс. часов. Агрегаты, имеющие отказы и эксплуатирующиеся на рассматриваемый момент в парке самолетов, имеют относительную наработку назначенных полных ресурсов не более 45.55 %. Стабилизация процесса старения агрегатов связана с заменой их по неисправностям и отказам.

При разработке нового самолета, конструктор задает расчетные показатели долговечности агрегатам и предусматривает их замену в процессе эксплуатации по выработке ресурса и срока службы, таким образом, задавая верхнюю границу процесса старения, которая не учитывает досрочные замены по отказам и неисправностям. Представляет интерес рассмотреть верхние границы процесса старения систем и сравнить их с эксплуатационными.

Расчетные показатели долговечности, заданные конструктором, для примера, представлены на рис. 3 и 4.

Графики, приведенные на рис. 3 и 4 ступенчатых процессов старения систем, заданные конструктором, допускают в определенный период наработки самолета, как увеличение относительной наработки ресурсов агрегатами систем до 1, так и уменьшение значения менее 0,1. Увеличение относительной отработки ресурсов агрегатов систем до значений близких к 1 означает окончание ресурса (до первого ремонта, межремонтного, либо назначенного полного), а уменьшение - наличие запаса ресурса для выполнения заданных функций.

Отличительной особенностью рассматриваемого типа ВС, эксплуатирующегося в государственной авиации является то, что ресурс агрегатов функциональных систем приравнен к ресурсу планера, а некоторых агрегатов значительно превышают его. Пики относительной наработки агрегатов систем приходятся как раз на первый ремонт, второй ремонт, и на полную выработку ресурса. Агрегаты

Секция «Эксплуатацияавиационной техники»

I ср 0,3

0,2

0,1

о

50 100 150 200 250 300 350 400 450 500

1

0,9 0,8 0,7 0,6 0,5 0,4 0,3 0,2 0,1 0

Рис. 1. Зависимость относительной наработки агрегатов пневматической системы самолета с начала эксплуатации до назначенного полного ресурса от налета

0,5 0,4 0,3 0,2

0,1

0 5000 10000 15000 20000 25000 ич

Рис. 2. Зависимость относительной наработки агрегатов СП3С3Б40 самолета Ту-154М от налета

1,ср

0 100 200 300 400 500 600 700 800 900 1000 1100 1200 1300 1400 1500 1600 1700 1800 1900 2000

Рис. 3. Заданная конструктором зависимость относительной наработки агрегатов гидропневматической системы самолета до назначенного полного ресурса от налета

^ср 1,2 1

0,8 0,6 0,4 0,2

0

л А

/V Л/

и/^ V

У /И V

/

10000

20000

30000

40000

50000 ¿, ч

Рис. 4. Заданная конструктором зависимость относительной наработки агрегатов основной системы электроснабжения переменным током самолета Ту-154М до назначенного полного ресурса

0

налет, ч

налет,ч

систем отрабатывают ресурс до первого ремонта, проходят ремонт на авиаремонтном заводе, и продолжают дальнейшую эксплуатацию до второго ремонта. После выполнения второго ремонта, агрегаты систем продолжают свою эксплуатацию до полной выработки назначенного полного ресурса.

Максимальные значения отработки ресурса агрегатами рассматриваемых систем, приходятся на первый ремонт, и это логично, так как ресурс до первого ремонта обычно назначается несколько больше, чем межремонтный, поскольку новый самолет обладает большей долговечностью, чем самолет, прошедший первый ремонт.

Конструктор самолета приравнял полный ресурс и полный срок службы агрегатов к назначенному ресурсу и сроку службы самолета, и тем самым, исключил замену агрегатов систем по выработке ресурса раньше, чем закончится ресурс планера. Повысив этим эффективность самолета.

Реализуемые в эксплуатации процессы старения функциональных систем не имеют увеличения относительной отработки ресурсов систем до значения близких к 1. Представленные зависимости (рис. 1 и 2) процессов старения агрегатов рассмотренных функциональных систем, полученных по наработке

агрегатов в эксплуатации, проходят положе, чем зависимости, которые задает конструктор.

Следует отметить, что реализуемые в системах процессы старения для самолета Ту-154М также не имеют пиков увеличения относительной отработки ресурсов агрегатов систем до значений близких к 1. Процессы старения функциональных протекают значительно мягче процессов, заданных конструктором. Средние относительные отработки ресурсов, задаваемые конструктором, превышают значения 0,9 (рис. 4), т. е. происходит почти полная выработка ресурсов. В практике, средняя относительная отработка ресурсов не превышает 0,5.. .0,6.

Библиографические ссылки

1. Прейс А. А. Долговечность. Исследование и анализ процесса старения функциональных систем // Вестник СибГАУ. Вып. 1 (22). Красноярск, 2009. С. 102-106.

2. Бойко О. Г., Краснопеев В. Б. Исследование процессов старения систем электроснабжения и автоматики самолета Ту-154М//Вестник СибГАУ. Вып. 4 (21). Красноярск, 2008. С. 116-119.

© Прейс А. А., Шаймарданов Л. Г., 2010

УДК 629.014.01

А. М. Спирин Научный руководитель - Г. Д. Коваленко Сибирский государственный аэрокосмический университет имени академика М. Ф. Решетнева, Красноярск

ИССЛЕДОВАНИЕ ВИХРЕВЫХ ЯВЛЕНИЙ НА РОТОРЕ ЛОПАСТНОГО ТИПА

Изготовлена модель ротора лопастного типа, создающая тягу до 8.5 кгс, проведен эксперимент по визуализации характера обтекания лопастей ротора воздухом методом распыления краски из аэрографа с разных точек относительно ротора и на разных режимах его работы.

Ротор лопастного типа - это движитель летательных аппаратов, называемых цикложирами. Ротор состоит из двух или более лопастей, которые вращаются вокруг оси параллельной лопастям. На рис. 1 показана схема одного из первых проектируемых цикложиров. В своей прошлой статье мы изложили преимущества и недостатки данных летательных аппаратов.

Первые попытки проектирования и создания цикложиров для инженеров и конструкторов были неудачными. По нашему мнению основная причина неудач заключалась в методах определения подъемной силы такой установки. Подходы по расчету подъемной силы ротора были аналогичны с обычным крылом. Мы считаем, что они неприемлемы для роторов лопастного типа, потому что в таком роторе в отличие от отдельного крыла, возникают уже вихревые явления, которые искажают картину обтекания ротора. Так как лопасти ротора влияют друг на друга.

Нами был проведен эксперимент на функционирующем роторе лопастного типа, цель которого выявить картину обтекания лопастей для выявления оптимального режима.

Экспериментальный ротор 6-лопастной, диаметр его - 500 мм, длина кинематических поводков, изменяющих угол атаки лопастей - 504 мм. Автомат управления циклическим углом атаки лопастей задает геометрический угол, изменяющийся по циклу вращения синусоидально.

Рис. 1. Рисунок пассажирского цикложира, 1935 г. [1]