Влияние условий эксплуатации и хранения летательных аппаратов на их техническое состояние и работу двигателя | Статья в журнале «Молодой ученый»

Библиографическое описание:

Сенюшкин Н. С., Салимова И. И., Султанов Р. Ф., Хуснуллина В. Р. Влияние условий эксплуатации и хранения летательных аппаратов на их техническое состояние и работу двигателя // Молодой ученый. — 2015. — №5. — С. 183-186. — URL https://moluch.ru/archive/85/15961/ (дата обращения: 21.10.2018).

Для изделий авиационной техники понятия надежности имеет первостепенное значение, в связи с тем что процесс полета не может быть немедленно прерван в отличии от движения по земной или водной поверхности. В процессе эксплуатации летательного аппарата, его узлы, агрегаты и детали испытывают постоянное влияние ряда факторов, которые по-разному сказываются на его техническом состоянии, так же определяют его эксплуатационную надежность и работоспособность.

Под надежностью понимают свойство летательного аппарата в целом и его частей (конструкции, бортового оборудования, двигателей и др.) выполнять заданные функции, сохраняя значения эксплуатационных показателей в установленных пределах, соответствующих режимам и условиям использования, технического обслуживания, ремонта, хранения и транспортировки.

Понятие надежности комплексное, оно включает в себя свойства безотказности, долговечности, ремонтопригодности и сохраняемости; доля каждого фактора определяется исходя из поставленной задачи и методик оценки. Его фактический уровень зависит от стабильности технологических процессов и характеристик материалов, совершенства методов проектирования, определяемых общим уровнем развития науки и техники и производственными возможностями.

Сущность решения проблемы обеспечения надежности изделий заключается в изучении физических причин появления и развития отказов, создании инженерных методов проектирования высоконадёжных изделий, разработке производственно-технологических процессов изготовления материалов, деталей и узлов с заданными физико-механическими и прочностными свойствами, применении эффективных методов и средств эксплуатационного контроля и технического обслуживания изделий, разработке научных методов анализа и прогнозирования ожидаемых нагрузок и внешних воздействий в реальных условиях эксплуатации.

Изделия авиационной техники являются сложными системами, и уровень их надежности зависит от уровня устойчивости и прочности составных частей. Особенность этих изделий заключается в том, что при допущении возможности отказа отдельных составных частей работоспособность всего изделия должна сохраняться. С этой целью применяется рациональное резервирование частей с потенциально возможными отказами.

Все многообразие факторов, которые характеризуют реальные условия эксплуатации и оказывают влияние на техническое состояние летательного аппарата, можно подразделить на объективные и субъективные.

К объективным факторам относятся: влияние окружающей среды, механические и другие внешние воздействия на элементы конструкции и комплектующие изделия функциональных систем.

К субъективным влияниям относят те, которые зависят от человека. Сюда можно отнести выбор схемы конструктивного решения при проектировании; выбор материалов и конструкции элементов; режимы нормальной эксплуатации; стратегию, методы и режимы технического обслуживания и др. Как правило, эти факторы являются причинами возникновения внезапных отказов. С другой стороны факторы, которые влияют на смену технического состояния самолета, можно разделить на конструктивно-производственные, которые определяют начальные качества объектов, и эксплуатационные, что отражают изменение технического состояния в процессе эксплуатации.

К конструктивно-производственным факторам относятся:

-          выбор схемных и конструктивных решений, элементов и материалов;

-          технология изготовления деталей и узлов, сборки и испытания объектов;

-          качества производства;

-          характеристики текущего и выходного контроля.

Решающую роль в изменении технического состояния и надежности борта оказывают эксплуатационные факторы. Именно в процессе эксплуатации и определяется уровень этой надежности. Они эксплуатируются в специфических условиях, которые значительно отличаются от работы наземных видов транспорта. Эта специфичность заключается в следующем:

-          осложнение условий работы, то есть увеличение действующих нагрузок и их абсолютных величин (температуры, давления, вибрации и др.);

-          быстрое изменение во времени и пространстве действующих на самолет факторов (напряжения, температуры);

-          широкий диапазон изменения этих факторов (аэродинамические нагрузки, перегрузки, температуры и др.).

Эксплуатационные факторы можно разделить на несколько групп. Группы нагружающих (объективных) факторов, то есть факторов, связанных с особенностями применения летательного аппарата и условиями его летной эксплуатации: аэродинамические нагрузки, перегрузки, давления, вибрации, акустические нагрузки, аэродинамическое нагревание, нагрев от работающей силовой установки, электрические нагрузки.

Группы факторов, которые характеризуют внешние условия:

1)                 климатические условия. Сюда относятся температура, давление и влажность атмосферного воздуха, их суточное и годовое колебание, изменения и перепады по высоте и длине трассы, осадки (дождь, снег, лед, туман), насыщенность воздуха агрессивными веществами (соли, щелочи и др.);

2)                 условия, которые характеризуют состояние аэродромов: запыленность атмосферы, качества покрытия взлетно-посадочных полос и рулежных дорожек, степень их чистоты, наличие на них осадков и т. д.;

3)                 биологические факторы: плесень, насекомые, грызуны, птицы. Плесень вызывает гниение материалов органического происхождения. Грызуны и насекомые замусоривают системы и агрегаты, поедают изоляцию, детали обработки и т. д. Птицы попадают в двигатель, повреждают застекление и обшивку. Для борьбы с этими факторами применяют различные химические вещества, обрабатывают поверхности, ставят защитные сетки.

Группы человеческих факторов:

1)                 условия летной эксплуатации, качества работы летного состава: количество взлетов и посадок (с превышением массы, вертикальной, горизонтальной скоростей; взлеты и посадки на некачественную полосу, с ограниченной площадки, с частично отключившимися двигателями, с порванным пневмонасадком), использования режимов полета и режимов работы двигателей, умения правильно действовать в особых случаях и особенных условиях полета, умение правильно готовиться к полету и правильно его рассчитывать и т. д. Эти факторы зависят от степени обученности и уровня натренированности летного состава;

2)                 качества технического обслуживания: организация эксплуатации, квалификация инженерно-технического состава, качества и своевременность выполнения работ по обслуживанию и ремонту, особенности транспортировки и хранения. При выполнении работ по техническому обслуживанию, с одной стороны, улучшается состояние систем, агрегатов и узлов ВС и предупреждаются неисправности (введение масел, регуляции параметров и т. п.), с другой стороны, в результате некачественного выполнения работы может ухудшиться их техническое состояние и даже появиться неисправность.

В зависимости от характера влияния на техническое состояние агрегатов и систем можно выделить еще две отдельные группы факторов:

1)                 качества материалов, которые применяются (горюче-смазочных и др.): степень их окисления и старения, загрязнение посторонними частицами, наличие влаги и т. д.;

2)                 часовые факторы. Это в первую очередь процесс старения, то есть процесс медленного изменения физико-химических свойств материалов. Скорость процесса старения может изменяться под воздействием внешних факторов: тепла, вибрации, кислорода, озона, влаги и т. д. Для многих материалов процесс старения протекает без видимых признаков ухудшения свойств материалов. Эти изменения накапливаются и в отдельных случаях могут привести к внезапному скачку-разрушению. В наибольшей степени процессу старения поддаются материалы органического происхождения.

Значительное влияние на техническое состояние авиационного двигателя оказывает температура воздуха на входе в двигатель tн, прежде всего из-за сильного влияния температуры tнна рабочий процесс авиационного двигателя, в не зависимости от его есполнения: ДВС, ГТД и т. д. Понижение температуры воздуха приводит при nизм=const к значительному возрастанию тяги ТРД и уменьшению Суд; повышение температуры tнприводит к обратному эффекту. Так, например, обычно в среднеширотных условиях понижение tнот + 15С до — 30С приводит при n=const в среднем к увеличению Рдв на 25...30 %, а Суд снижается на 5...10 %. Рост тяги ТРД при этом происходит как за счет возрастания Gв, так и за счет возрастания Руд (Рдв = Руд Gв).

При значительном уменьшении давлениях рн изменение атмосферного давления начинает влиять на безразмерные параметры течения в проточной части. Это объясняется выходом характеристик газовоздушного потока из зоны автомодельности, т. е. из области турбулентного течения и переходом в область ламинарного.

На рис. 1 показано влияние атмосферного давления рн на дроссельную характеристику ТРД в случае испытания при рн = var (Н > 11 км), М = 0, tн = сonst. При этом число Рейнольдса (отношения сил инерции и сил вязкости) меняется, т. к. рн и ρ снизились, возросли утечки ν, понизилось.У современных крупноразмерных ТРД и ТРДД такие низкие давления ( = 0,2), где начинает проявляться влияние , могут встретиться только в условиях полета на очень больших высотах (Н > 16...17 км). Однако, часто влияние у ГТД обнаруживается и на меньших высотах, если сказываются геометрические параметры ЛМ (узкие лопатки, лопатки малой высоты и т. п.). Кроме того, перспективные проработки так называемых трансатмосферных самолетов с высотой полета не менее 25 км показывают, что они работают в зоне значительного влияния критерия .

Рис.1. Влияние на дроссельную характеристику атмосферного давления [1]

 

Наличие в атмосфере водяного пара, значительно отличающегося по своим свойствам от воздуха, приводит к весьма заметным изменениям параметров рабочего тела ГТД, что в первую очередь связано с существенным различием газовых постоянных у пара и воздуха (соответственно R = 0,461 и 0,287 кДж/(кг К)). Поэтому с увеличением атмосферной влажности с одной стороны возрастает величина газовой постоянной воздуха и вместе с ней критической скорости, с другой вместе с ней снижается плотность воздуха, т. е. падает расход воздуха, растет удельная тяга, т. к. возрастает скорость Сс.

В связи с такими изменениями параметров рабочего тела влияние атмосферной влажности проявляется как на термодинамическом цикле, так и на совместной работе элементов ГТД. Так, например, возрастание ср и Rв под влиянием влажности приводит к увеличению скорости звука.

Из приведенного обзора видно, что при планировании эксплуатации и проектировании двигателя под конкретные задачи необходимо учитывать большое количество эксплуатационных факторов, важность каждого из которых определяется задачами проектируемого двигателя и летательного аппарата.

 

Литература:

 

1.         Григорьев В. А. Испытания и обеспечение надежности авиационных ГТД. — Самара: Изд-во Самар. гос. аэрокосм. ун-та, 2011.

2.         Электронный ресурс [http://5fan.ru/wievjob.php?id=4415].

3.         Электронный ресурс [http://dic.academic.ru/dic.nsf/enc_tech/2812/Надежность].



[1] Работа выполнена при поддержке гранта Президента РФ МК-4746.2014.8.

Основные термины (генерируются автоматически): техническое состояние, летательный аппарат, техническое обслуживание, атмосферное давление, влияние, процесс старения, процесс эксплуатации, атмосферная влажность, авиационный двигатель, авиационная техника.


Похожие статьи

Оценка влияние внешних факторов на работу авиационного...

Влияние условий эксплуатации и хранения летательных аппаратов на их техническое состояние и работу двигателя.

Оптимизация процесса проектирования центробежной ступени для газотурбинного двигателя авиационного применения.

Методы защиты авиационных ГТД от вредных воздействий...

- работа в условиях повышенной влажности и водности атмосферного воздуха — меняется режим работы двигателя, возникает опасность останова двигателя из-за

Анализ методов защиты авиационных газотурбинных двигателей от вредных факторов среды эксплуатации.

Анализ методов защиты авиационных газотурбинных двигателей...

Рубрика: Технические науки. Опубликовано в Молодой учёный №8 (55) август 2013 г.

- работа в условиях повышенной влажности и водности атмосферного воздуха — меняется режим

Перспективы и проблемы развития авиационных газотурбинных двигателей нового поколения.

Обзор системы жизнеобеспечения самолета АН-30

Система жизнеобеспечения воздушных судов (летательных аппаратов) — это комплекс технических средств (агрегатов или устройств), которые обеспечивают

В наземных условиях атмосферный воздух имеет высокую температуру и, кроме того, отсутствует скоростной напор.

Формирование требований к двигателям силовых установок...

- обеспечение взлетной тяги согласно тактико-техническим характеристикам летательного аппарата на протяжении всего ресурса

При составлении ТЗ учитывается назначение и условия эксплуатации двигателя на летательном аппарате.

Оптимизация параметров ускоренных совмещенных ресурсных...

Современный период развития авиационной техники, включая авиационные газотурбинные

Гишваров А. С. Современные ресурсные испытания технических систем.

Анализ методов защиты авиационных газотурбинных двигателей от вредных факторов среды эксплуатации.

Возможность и перспективы использования нанотехнологии...

Программа «развитие гражданской авиационной техники России на 2002–2010 годы и на

Аэродинамика. Снижение сопротивления летательных аппаратов является важнейшей задачей аэродинамики.

практичными в эксплуатации при различных климатических условиях

Обзор существующих систем кондиционирования воздушных судов

Летательный аппарат (ЛА) — это техническое устройство, предназначенное для полетов в космическом либо воздушном пространстве.

В первую очередь это понижение температуры и атмосферного давления.

Организация современного послепродажного обслуживания...

Организация современного послепродажного обслуживания авиационных двигателей. Проблемы и пути их решения.

Поэтому российским производителям необходимо активно воздействовать на процесс снижения эксплуатационных затрат на основе внедрения в...

Обсуждение

Социальные комментарии Cackle

Похожие статьи

Оценка влияние внешних факторов на работу авиационного...

Влияние условий эксплуатации и хранения летательных аппаратов на их техническое состояние и работу двигателя.

Оптимизация процесса проектирования центробежной ступени для газотурбинного двигателя авиационного применения.

Методы защиты авиационных ГТД от вредных воздействий...

- работа в условиях повышенной влажности и водности атмосферного воздуха — меняется режим работы двигателя, возникает опасность останова двигателя из-за

Анализ методов защиты авиационных газотурбинных двигателей от вредных факторов среды эксплуатации.

Анализ методов защиты авиационных газотурбинных двигателей...

Рубрика: Технические науки. Опубликовано в Молодой учёный №8 (55) август 2013 г.

- работа в условиях повышенной влажности и водности атмосферного воздуха — меняется режим

Перспективы и проблемы развития авиационных газотурбинных двигателей нового поколения.

Обзор системы жизнеобеспечения самолета АН-30

Система жизнеобеспечения воздушных судов (летательных аппаратов) — это комплекс технических средств (агрегатов или устройств), которые обеспечивают

В наземных условиях атмосферный воздух имеет высокую температуру и, кроме того, отсутствует скоростной напор.

Формирование требований к двигателям силовых установок...

- обеспечение взлетной тяги согласно тактико-техническим характеристикам летательного аппарата на протяжении всего ресурса

При составлении ТЗ учитывается назначение и условия эксплуатации двигателя на летательном аппарате.

Оптимизация параметров ускоренных совмещенных ресурсных...

Современный период развития авиационной техники, включая авиационные газотурбинные

Гишваров А. С. Современные ресурсные испытания технических систем.

Анализ методов защиты авиационных газотурбинных двигателей от вредных факторов среды эксплуатации.

Возможность и перспективы использования нанотехнологии...

Программа «развитие гражданской авиационной техники России на 2002–2010 годы и на

Аэродинамика. Снижение сопротивления летательных аппаратов является важнейшей задачей аэродинамики.

практичными в эксплуатации при различных климатических условиях

Обзор существующих систем кондиционирования воздушных судов

Летательный аппарат (ЛА) — это техническое устройство, предназначенное для полетов в космическом либо воздушном пространстве.

В первую очередь это понижение температуры и атмосферного давления.

Организация современного послепродажного обслуживания...

Организация современного послепродажного обслуживания авиационных двигателей. Проблемы и пути их решения.

Поэтому российским производителям необходимо активно воздействовать на процесс снижения эксплуатационных затрат на основе внедрения в...

Задать вопрос