СПОСОБ ПРОВЕДЕНИЯ УСТАЛОСТНЫХ ИСПЫТАНИЙ ТОНКОСТЕННЫХ КОНСТРУКЦИЙ
METHOD OF FATIGUE TESTING OF THIN-WALLED STRUCTURES

Изобретение относится к способам проведения усталостных испытаний тонкостенных конструкций, например хвостового оперения вертолета.
Известен способ проведения усталостных испытаний тонкостенных конструкций, в котором значения воздействующих факторов выше, а число их повторений ниже фактических или эталонных значений (А.Г. Колосов. Виды, условия и объем лабораторных ресурсных испытаний механических систем и агрегатов планера самолета. Руководящие технические материалы. Издательский отдел ЦАГИ им. проф. Н.Е. Жуковского, 1989, п. 3.2.2, с. 10). Данный аналог принят за прототип.
Недостатком данного способа, принятого за прототип, является наличие циклической потери устойчивости, возникающей вследствие заведомо завышенных воздействующих факторов и из-за технологического несовершенства начальной кривизны обшивки, полученной при ее изготовлении, что приводит к возникновению при проведении испытаний в обшивке трещины (трещин). В этом случае разрушение конструкции происходит значительно быстрее, чем оно произошло бы при тех полетных нагрузках, которые реально действуют в эксплуатации, поскольку фактор циклической потери устойчивости обшивки существенным образом искажает фактические усталостные характеристики конструкции и, как следствие, значения долговечности конструкции по результатам испытаний будут значительно меньше реальных.
Задача, на решение которой направлено заявленное изобретение, заключается в проведении полного цикла усталостных испытаний, снижении влияния циклической потери устойчивости, не допуская разрушения конструкции, и в случае образования трещины (трещин) обеспечении достаточной жесткости конструкции.
Решение поставленной задачи достигается тем, что в способе проведения усталостных испытаний тонкостенных конструкций, в котором значения воздействующих факторов выше, а число их повторений ниже фактических или эталонных значений, в случае возникновения трещины (трещин) в обшивке испытуемой конструкции испытания приостанавливают, на концах ее (их) просверливают отверстия для предотвращения ее (их) дальнейшего развития, и в районе трещины (трещин) на обшивку наклеивают материал, размеры которого должны быть больше площади образовавшейся трещины и достаточны для полного ее покрытия, затем испытания продолжают.
Заявленное изобретение поясняется следующими фигурами:
фиг. 1 - схема хвостового оперения вертолета, установленного на вибрационный стенд;
фиг. 2 - трещина, образовавшаяся в обшивке хвостового оперения вертолета;
фиг. 3 - отверстия на концах трещины;
фиг. 4 - обшивка хвостового оперения вертолета с наклеенным материалом.
Способ проведения усталостных испытаний тонкостенных конструкций, например хвостового оперения вертолета, осуществляется следующим образом.
Хвостовое оперение вертолета 1 устанавливают на вибрационный стенд 2, затем начинают испытания, заключающиеся в нагружении его переменными и постоянными нагрузками при помощи вибратора 3 и тросов 4 (фиг. 1). В процессе испытаний вследствие технологического несовершенства начальной кривизны обшивки 6, полученной при ее изготовлении, и циклической потери устойчивости в обшивке возникает трещина (трещины) 5 (фиг. 2), после чего испытания приостанавливают и на концах трещины (трещин) 5 просверливают отверстия 7 (фиг. 3) для предотвращения дальнейшего ее (их) развития в обшивке 6. Затем в районе трещины (трещин) 5 на обшивку хвостового оперения 6 наклеивают материал 8 (фиг. 4), размеры которого должны быть больше площади образовавшейся трещины (трещин) и достаточны для полного ее (их) покрытия, который способствует обеспечению достаточной жесткости тонкостенной конструкции, затем испытания продолжают.
Отверстия на концах образовавшихся трещин (трещины) и наклеенный в районе трещины материал позволяют снизить влияние циклической потери устойчивости, обеспечить достаточную жесткость конструкции и продолжить испытания на усталостную прочность до полного выполнения цикла испытаний.
Возможность и эффективность осуществления заявляемого изобретения подтверждены реальными испытаниями тонкостенного хвостового оперения вертолета "АНСАТ" на резонансном стенде, проведенными в испытательной лаборатории прочности и надежности летательных аппаратов Института авиационной техники и технологий (ИАТТ) Казанского национального исследовательского технического университета (КНИТУ-КАИ) им. А.Н. Туполева (см. фото 1-4).
Из проведенных испытаний следует, что заявляемое техническое решение позволяет провести полный цикл усталостных испытаний тонкостенной конструкции, при этом в случае обнаружения трещины (трещин) приостановить испытания, на концах ее (их) просверлить отверстия для предотвращения ее (их) дальнейшего развития и наклеить материал, тем самым снизив влияние циклической потери устойчивости и обеспечив достаточную жесткость конструкции, и продолжить испытания.