XIII Международная студенческая научная конференция Студенческий научный форум - 2021

Успешному решению ответственных задач, стоящих перед военной и гражданской авиацией, способствует не только высокое мастерство летчиков, штурманов, инженеров, техников и механиков, но и замечательная авиационная техника. В настоящее время в эксплуатацию поступают новые самолеты и вертолеты различных типов, в которых воплощены последние достижения науки и промышленности.

Отечественная авиационная техника имеет высокий уровень эксплуатационной надежности, что обеспечивает безопасность полетов в сложных погодных условиях днем и ночью. Вместе с тем из-за значительных нагрузок, испытываемых самолетами и вертолетами, из-за работы ряда узлов в агрессивной среде, а также из-за длительных сроков эксплуатации может произойти снижение эксплуатационных свойств материала некоторых ответственных деталей, образование в них дефектов и их разрушение. Причинами поломок деталей могут быть также производственные дефекты материала, не обнаруженные на заводах-изготовителях.

Одним из мероприятий инженерно-авиационной службы (ИАС) по поддержанию летательных аппаратов (ЛА) в исправном состоянии является проведение дефектоскопического контроля их высоконагруженных деталей и узлов. Целью такого контроля является своевременное обнаружение трещин, коррозии, недопустимых изменений механических свойств материалов, а также нарушения нормального положения или разрушения внутренних деталей узлов, агрегатов и приборов с тем, чтобы принять меры к устранению выявленных дефектов.

Применение средств дефектоскопии на различных этапах эксплуатации обеспечивает:

полную выработку назначенных и межремонтных ресурсов авиационной техники и их обоснованное увеличение при сохранении заложенного уровня надежности;

повышение достоверности определения технического состояния высоконагруженных деталей;

уменьшение интенсивности отказов, предотвращение летных происшествий;

слежение за развитием в процессе эксплуатации Л А допустимых несплошностей материала и прогнозирование на этой основе работоспособности деталей и узлов;

экономию материальных ценностей, уменьшение простоя ЛА, увеличение в единицу времени возможных полётов путем предотвращения разрушения деталей и сокращения связанных с этим ремонтных работ.

Применяемые на каждом этапе развития авиации методы и средства дефектоскопии зависят от уровня развития науки и техники, состояния экономики страны, требований ИАС, вытекающих из обобщения случаев неисправностей авиационной техники, от физико-механических характеристик авиационных материалов, конструкции деталей и неразборных узлов, а также от уровня механических и температурных нагрузок, испытываемых ими.

Наличие трещин в нагруженных деталях самолетов с поршневыми двигателями до 50-х годов определялось в основном визуально. Для контроля деталей реактивных самолетов применения только визуального осмотра оказалось недостаточно. Потребовалось использовать инструментальные методы неразрушающего контроля (ИМНК) — капиллярный(для выявления дефектов, проявляющихся на поверхности контролируемого объекта. Основан на проникновении жидкости в полости объекта контроля, в извлечении пенетранта из дефектов с помощью проявляющего покрытия и фиксировании пенетранта), цветной(разновидность капиллярного метода НК), магнитопорошковый (для обнаружения дефектов в деталях и изделиях из ферромагнитных материалов и основан на явлении притяжения частиц магнитного порошка магнитными потоками рассеяния, возникающими над дефектами в намагниченных объектах контроля), ультразвуковой (основан на исследовании процесса распространения ультразвуковых колебаний с частотой 0,5 — 25 МГц в контролируемых изделиях с помощью специального оборудования — ультразвукового преобразователя и дефектоскопа, при этом является одним из самых распространённых методов неразрушающего контроля) и, наконец, токовихревой метод НК(основан на анализе взаимодействия внешнего электромагнитного поля с электромагнитным полем вихревых токов, наводимых возбуждающей катушкой в электропроводящем объекте контроля (ОК) этим полем). Эти методы позволяют обнаруживать трещины усталости на ранней стадии их развития, пока они еще не видны глазом. С целью выявления отклеивания обшивки, например, от сотового наполнителя был внедрен импедансный(основан на использовании зависимости полного механического сопротивления (импеданса) контролируемого изделия от качества соединения его отдельных элементов между собой) акустический метод(основанный на измерении скорости распространения упругих колебаний, зависящей от физико-механических свойств или напряженно-деформированного состояния), а для определения состояния внутренних деталей — рентгеновский метод (название этого метода говорит само за себя). Число методов и средств дефектоскопии, внедряемых в авиации, увеличивалось (таблица 1) по мере удлинения сроков эксплуатации реактивных самолетов, а также в связи с поступлением новых ЛА различных типов.

Объектами дефектоскопического контроля в эксплуатации являются стыковые узлы, рамы, балки, лонжероны крыла, центроплана, фюзеляжа и оперения; некоторые детали систем управления; клеевые соединения управляющих поверхностей и несущих винтов; валы, стаканы и лопасти воздушных винтов; стойки, авиационные колеса, детали подъемных механизмов и узлов навески шасси; рабочие лопатки и диски газовых турбин и компрессоров авиационных двигателей и др. Каждому типу ЛА присущи свои объекты контроля.

Объем эксплуатационного дефектоскопического контроля из года в год возрастает. Как правило, на длительно эксплуатирующихся ЛА он больше, чем на новых. Число деталей, которые проверяют на отсутствие трещин инструментальными средствами, на одних ЛА составляет единицы, на других — несколько десятков. Для сравнения отметим, что при капитальном ремонте методами дефектоскопии проверяют по нескольку сот типов деталей на одном планере или двигателе.

Таблица 1. Методы неразрушающего контроля.

Под контролем в условиях эксплуатации (под эксплуатационным контролем) следует понимать контроль, проводимый на аэродроме, с демонтажом или без демонтажа узлов или контроль по эксплуатационной документации в ремонтном предприятии или в ремонтной базе. Специфика применения средств дефектоскопии при капитально-восстановительном ремонте авиационной техники здесь не рассматривается.

Дефектоскопический контроль в эксплуатации бывает периодический плановый (при выполнении регламентных работ) и неплановый разовый (при целевых осмотрах). В некоторых случаях плановый контроль проводится через 10—25 ч налета (наработки) При проведении всех видов подготовок ЛА к полетам (при оперативных видах технического обслуживания самолетов и вертолетов) средства дефектоскопии в плановом порядке, за редкими исключениями, не применяют. Большая роль принадлежит дефектоскопии при исследовании технического состояния лидеров, испытаниях ЛА на выносливость, а также при установлении причин отказов авиационной техники. В этих случаях число проверяемых деталей и глубина контроля существенно больше, чем периодического, и определяется специальными программами.

На современном этапе развития авиации возрастание роли эксплуатационной дефектоскопии является объективной закономерностью, в основе которой лежат следующие факторы:

значительное усложнение авиационной техники, расширение боевых и транспортных возможностей одного ЛА, увеличение его стоимости в десятки раз по сравнению со стоимостью первых серийных реактивных самолетов; это приводит к тому, что количество самолетов, потребное для решения тех же задач, сокращается, а требования к надежности ЛА значительно возрастают;

развитие тенденции к эксплуатации ЛА в зависимости от технического состояния; введение такой системы применительно к высоконагруженным деталям планера и двигателя потребует значительного увеличения объема и глубины инструментального контроля в эксплуатации.