Разработка методов повышения ресурса заклепочных и болтовых соединений при эксплуатации авиационной техники

Актуальные проблемы авиации и космонавтики. Технические науки

УДК 621.884.2

В. В. Завадский Научный руководитель - А. В. Кацура Сибирский государственный аэрокосмический университет имени академика М. Ф. Решетнева, Красноярск

РАЗРАБОТКА МЕТОДОВ ПОВЫШЕНИЯ РЕСУРСА ЗАКЛЕПОЧНЫХ И БОЛТОВЫХ СОЕДИНЕНИЙ ПРИ ЭКСПЛУАТАЦИИ АВИАЦИОННОЙ ТЕХНИКИ

В настоящее время проектируются летательные аппараты (ЛА) с ресурсом от 60 тыс. ч полета и более. Для обеспечения такого ресурса в ЛА применяют высокоресурсные заклепочные и болтовые соединения, поэтому необходимо создать надежные методы и средства технической диагностики их состояния.

Актуальность темы обусловлена тем, что в настоящее время полностью не решена проблема контроля болтовых и заклепочных соединений планера ЛА по фактическому техническому состоянию физическими методами и средствами неразрушающего контроля в процессе технического обслуживания и ремонта авиационной техники, что не позволяет научно-обоснованно осуществлять следующее:

- проектировать оптимальную технологию ре-монтно-восстановительных работ планера ЛА при различных формах технического обслуживания и ремонта, в том числе в автоматизированном режиме проектирования;

- продлевать ресурсы элементов конструкции планера ЛА;

- назначать сроки и объемы различных форм технического обслуживания и диагностического контроля.

Массовость и многономенклатурность болтовых и заклепочных соединений делает задачу их стопроцентного контроля физическими методами неразру-шающего контроля не решаемой из-за необоснованно высокой суммарной трудоемкости работ.

Целью работы является разработка методов повышения ресурса заклепочных и болтовых соединений при эксплуатации авиационной техники.

Для достижения цели решаются следующие задачи:

- разработка методики контроля заклепочных и болтовых соединений; анализ методов оценки технического состояния авиационных деталей с целью выбора пригодного для контроля качества заклепочных и болтовых соединений;

- анализ параметров и характеристик неразру-шающего контроля ультразвуковых дефектоскопов с целью выбора пригодного для контроля качества заклепочных и болтовых соединений; выбор аппаратуры и средств измерений;

- определение задач, решаемых на этапах конструкторской и технологической отработки болтовых и заклепочных соединений, при исследованиях физико-механических характеристик материалов конструкций заклепочных и болтовых соединений;

- проведение теоретических исследований напряжений и деформаций заклепочных и болтовых соединений планера ЛА как причины усталости конструкционного материала, определение деформаций и напряжений в заклепочных и болтовых соединениях конструкций ЛА и влияния величины натяга на напряжения заклепочного соединения;

- экспериментальная проверка адекватности методики проведения контроля качества заклепочных и болтовых соединений ультразвуковым методом (выявление трещин в резьбовой части болтовых соединений, определение величины натяга заклепочных соединений);

- исследование заклепочных и болтовых соединений на усталость [1].

Методы неразрушающего контроля применяют для выявления трещин в резьбовых соединениях, такие известные, как магнитопорошковый, ультразвуковой, электромагнитный и метод проникающими веществами. Однако каждый из них имеет свои специфические недостатки, одним из которых является невозможность количественной оценки обнаружения дефектов. Для решения поставленной задачи перспективным считается ультразвуковой метод неразру-шающего контроля. Поскольку он имеет ряд преимуществ перед остальными, в частности такие, как возможность контроля болтов в сборке, относительная простота реализации, небольшие экономические затраты.

Магнитопорошковый метод используется для контроля изделий из ферромагнитных материалов, суть его такова: магнитный поток в бездефектной части изделия не меняет своего направления; если же на пути его встречаются участки с пониженной магнитной проницаемостью, например дефекты в виде разрыва сплошности металла (трещины, неметаллические включения и т. д.), то часть силовых линий магнитного поля выходит из детали наружу и входит в нее обратно, при этом возникают местные магнитные полюсы (М и 8) и, как следствие, магнитное поле над дефектом. Так как магнитное поле над дефектом неоднородно, то на магнитные частицы, попавшие в это поле, действует сила, стремящаяся затянуть частицы в место наибольшей концентрации магнитных силовых линий, то есть к дефекту. Частицы в области поля дефекта намагничиваются и притягиваются друг к другу как магнитные диполи под действием силы так, что образуют цепочные структуры, ориентированные по магнитным силовым линиям поля [2].

Ультразвуковой способ контроля резьбовых соединений заключается в том, что с помощью преобразователей (прямых и наклонных) в изделии прямых или под углом вводят ультразвуковую волну, регистрируют отраженные от витков резьбы импульсы и анализируют. С целью повышения надежности обнаружения трещин, дополнительно прозвучивают резь-

Секция «Эксплуатацияи надежность авиационной техники»

бовое соединение под другим углом, а угол и глубину развития трещины рассчитывают по количеству витков, попадающих в зону звуковых теней трещин при этих углах ввода звуковых колебаний. При этом наименьшая глубина выявления трещин составляет 1,52,5 мм с прямым и 1,0-1,2 мм с наклонным преобразователем [3].

Электромагнитный метод контроля применяется для контроля деталей, изготовленных из электропроводящих материалов. Сущность метода — измерение степени взаимодействия электромагнитного поля вихревых токов, наводимых в поверхностных слоях контролируемой детали, с переменным электромагнитным полем катушки преобразователя. Этот метод позволяет выявить поверхностные и подповерхностные дефекты глубиной 0,1-0,2 мм и протяженностью более 1 мм, расположенных на глубине до 1 мм от поверхности металла.

Неразрушающий контроль методом проникающих веществ основан на явлении капиллярного проникновения хорошо смачивающих пробных веществ (жид-

кости) в полость дефектов объема контроля. Его делят на методы капиллярные и течеискания. Капиллярные методы основаны на капиллярном проникновении в полость дефекта индикаторной жидкости (керосина, скипидара и др.), хорошо смачивающей материал объекта. Их применяют для обнаружения слабо видимых или не видимых невооруженным глазом поверхностных дефектов [2].

Библиографические ссылки

1. Сейд А. М. Разработка метода контроля заклепочных и болтовых соединений планера летательных аппаратов при эксплуатации по техническому состоянию. Таганрог, 2004.

2. Белокур И. П., Коваленко В. А. Дефектоскопия материалов и изделий. Киев : Техника, 1989.

3. Ермолов И. Н. Теория и практика ультразвукового контроля. М. : Машиностроение, 1981.

© Завадский В. В., Кацура А. В., 2011

УДК 629.7.075

С. Г. Каймин Научный руководитель - В. С. Фаворский Сибирский государственный аэрокосмический университет имени академика М. Ф. Решетнева, Красноярск

ОСНОВНЫЕ ТЕНДЕНЦИИ РАЗВИТИЯ КОМПОНОВКИ И УСЛОВИЙ ЭКСПЛУАТАЦИИ АППАРАТОВ НА ВОЗДУШНОЙ ПОДУШКЕ МАЛОГО КЛАССА

Современная реальность требует нестандартного подхода к решению многих проблем и задач, и одним из таких решений явилось возрождение изобретения 60х годов, принципиально нового типа аппаратов, аппарата на воздушной подушке (АВП). Особенности таких аппаратов и сегодня остаются востребованными, продолжается активная разработка новых компоновок АВП.

Необычная конструкция АВП, его первоначальная простота, и многофункциональность аппарата, породили необычайный интерес инженеров-любителей. АВП сочетал в себе возможность эксплуатации как на воде, так и на суше, что делало его незаменимым в различных условиях эксплуатации.

В настоящее время на базе разработанных компоновок за счет использования современных технологий, новых материалов, усовершенствованных двигателей, увеличения числа лопастей и диаметров винтов идет доработка конструкции и улучшение уже созданных аналогов. Увеличилась полезная нагрузка, дальность хода и экономичность, что сделало АВП более рентабельными. Наиболее распространенными версиями являются любительские - туристические АВП малого класса не более 8 мест.

Чтобы показать современное развитие АВП возьмем аппарат проектировки 80х годов в сравнение с современными версиями.

Один из самых популярных аппаратов того времени, «Ховеркэт2, разработанный в Великобритании. Его габариты 8,28*3,93*2,23 (м), площадь подушки 32 м2, Полная масса 2040кг. Полезная нагрузка - 5 человек плюс багаж (326 кг). Крейсерская скорость в модификации МК-2 55 км/ч. Время движения 2 ч.

Данная модель является легким туристическим АВП на пять-шесть человек, оснащенным 67 кВТ маршевым двигателем «Порше 912» (объем 1582 см3). В качестве маршевых винтов использовался два винта диаметром 1,104 м.