ИССЛЕДОВАНИЕ НЕИСПРАВНОСТЕЙ ОСНОВНЫХ СИСТЕМ И УСТРОЙСТВ САМОЛЕТОВ И ВЕРТОЛЕТОВ

Агрегаты планера

Планер самолета включает в себя фюзеляж, крыло, оперение и шасси. В нем размещены кабины для экипа-

жа и пассажиров, системы и оборудование. Ввиду того что планер служит для создания аэродинамических сил, позволяющих осуществлять полет, он подвержен дейст — пшо больших знакопеременных нагрузок.

Планер состоит из силовых элементов, соединенных в общую силовую схему, и из несиловых элементов. При помощи первых воспринимаются нагрузки в полете и на земле, при помощи вторых создаются нужные аэродина­мические формы самолета или вертолета. Кроме того, песиловые элементы воспринимают и передают распре­деленную нагрузку на силовые элементы.

Исходя из сказанного, можно сделать вывод, что как на силовых, так и на несиловых элементах планера вследствие большего или меньшего их нагружения могут появляться неисправности.

На деталях планера (балках, угольниках, фитингах, обшивке) могут возникнуть трещины, а также срез и ослабление заклепок, местная потеря устойчивости об­шивки (хлопуны) и т. д.: >

Наиболее опасно возникновение усталостных трещин па силовых деталях планера. Следует иметь в виду, что детали планера, выполненные из высокопрочных сталей типа хромансиль, особенно расположены к возникнове­нию усталостных трещин, что объясняется очень боль­шой чувствительностью их к концентраторам напряже­ний. Поэтому незначительная, на первый взгляд, забои­на со временем может стать источником появления трещины либо поломки. При производстве деталей из ма­териалов, чувствительных к концентраторам напряжений, особое внимание уделяется чистоте обработки поверх­ностей главным образом в местах переходов, галтелях и шпоночных канавках. При проектировании силовых узлов конструкторы учитывают условия работы этих уз­лов и свойства материалов, применяемых для их изго­товления.

В технической эксплуатации при проведении всевоз­можных осмотров и выполнении регламентных работ технический состав должен тщательно выполнять пред­писания технических документов, регламентирующих эти осмотры и работы. Узлы, детали и отдельные места, на которых возможно появление трещин, как правило, ос­матриваются при помощи луп различного увеличения. При подозрении на возникновение трещины данное мес-

то проверяют одним из существующих методов дефекто­скопии (магнитным, ультразвуковым, методом красок или др.).

При осмотре крыла обращают внимание на узлы его крепления к фюзеляжу, основные соединения, элементы конструкции, воспринимающие вертикальный изгибаю-

Рис. 5.22. Трещина проушины главной балки крыла: А — трещина; Б — следы грубой механической обработки

щий момент, на крепление к нему двигателя и на узлы крепления к нему шасси. При этом учитывают особенно­сти силовой схемы крыла.

Разрушению крыла лонжеронной схемы от повторных нагрузок предшествуют трещины главной балки (рис. 5.22) или лонжерона крыла.

Испытания на повторные нагрузки самолетов с крыльями лонжеронной схемы и опыт технической экс­плуатации и ремонта показывают, что задолго до разру­шения конструкции появляются неисправности несило­вых элементов — трещины обшивки, заершенность за­клепок (рис. 5.23)—и только после этого появляются трещины и разрушения силовых деталей конструкции. Между начальными повреждениями н окончательным разрушением крыла прикладывается довольно большое количество нагружений. Следовательно, начальные по-

врсждения служат сигналом для более тщательного кон­троля состояния планера самолета.

На крыльях кессонной схемы усталостные поврежде­ния в большинстве случаев появляются на обшивке и

Рис. 5.23. Трещины обшивки крыла самолета (указаны стрелками)

могут быть своевременно обнаружены визуальным ос­мотром (рис. 5.24).

При осмотрах и — выполнении регламентных работ проверяют, нет ли остаточной деформации на силовых деталях планера. Наличие на них остаточной деформа­ции является серьезной неисправностью и свидетельст­вует о том, что данная деталь подверглась воздействию нагрузок, превышающих допустимые. Вопрос о дальней­шей эксплуатации такого самолета (вертолета) решает­ся особо. ~

Фюзеляж современного самолета значительно нагру­жается повторными нагрузками. В связи с этим внима­тельно следят за состоянием верхней и нижней — поверх­ностей фюзеляжа (обшивки, стыковых узлов и швов, окантовки люков), узлов крепления крыла и шасси, си­ловых деталей конструкции фюзеляжа, подкрепляющих элементов обшивки, особенно на носовой части фюзе­ляжа. • .

Трещины на несиловых деталях планера встречаются значительно чаще. Как правило, они не угрожают безо­пасности полета. Большинство одиночных мелких тре­щи п на несиловых элементах засверливают на конце (чтобы они не развивались дальше), и самолет допуска­ется к дальнейшей эксплуатации.

Проводка управления самолетом (вертолетом) явля­ется одним из жизненно важных участков летательного аппарата. Необходимо иметь в виду, что изменение ма­териала тяг, наружного и внутреннего диаметров тяг, а также длины тяг приводит к изменению их собствеи-

Рис. 5.24. Трещины обшивки на кессоне крыла

ных частот колебаний. Поэтому при замене тяг в про­цессе технической эксплуатации или ремонта необходи­мо строго соблюдать установленные чертежом их весо­вые и геометрические параметры. При монтаже тяг сле­дят за правильностью их сборки. На многих современ­ных самолетах качалки управления изготовлены из маг­ниевых сплавов. При осмотре этих качалок обращают внимание на состояние завальцовкн подшипников, нет ли трещин и коррозии. Если тяги управления соединены при помощи шарового шарнира, то в процессе техниче-

ской эксплуатации следят за состоянием резьбы стерж­ня шарового шарнира, соединяющегося с рычагом, а также за состоянием ушковых болтов.

Большое внимание при эксплуатации обращают на состояние заклепочных соединений. Особенно опасным является ослабление и срез заклепок в тоннелях возду­хозаборников двигателей. Это объясняется тем, что вы­падающие головки заклепок попадают вместе с возду­хом в компрессор двигателя и могут привести к забои­нам и даже к обрыву лопаток компрессора.

Шасси — очень нагруженная часть планера, так как им воспринимаются все нагрузки, возникающие при сто­янке, передвижении по земле, при взлете и посадке. Шасси наряду с нагрузками на посадке и динамически­ми нагрузками при разбеге и пробеге самолета вследст­вие неровностей аэродрома испытывает значительные нагрузки от усилий при торможении. Установка автома­та торможения резко увеличивает число циклов нагру­жений, поэтому на тормозных тягах и рычагах, коромыс­ле тележки, узле крепления тормозной тяги, на подко­сах, верхней части стойки и некоторых других деталях могут появиться трещины.

В эксплуатации могут встретиться и другие отказы и дефекты шасси:

— трещины в месте сварки деталей и в силовых эле­ментах шасси; •

— задиры и разрушения болтов шарнирно-болтовых соединений;

— негерметичность агрегатов шасси;

— трещины на ребордах колес;

— разрушение подшипников колес и др.

Как же исследуются отказы и дефекты шасси? Для выявления трещин на деталях шасси, как и на всех де­талях самолета вообще, необходимо строго выполнять предписания единых регламентов и инструкций по тех­нической эксплуатации, где применительно к каждому типу авиационной техники конкретно указано, что, где, как и когда смотреть и проверять. Трещины выявляются одним из методов дефектоскопии, указанных выше. Очень важно трещину обнаружить в самом начале ее возникновения. Это позволит своевременно принять не­обходимые меры и предотвратить разрушение той или мной детали.

В случае обнаружения трещины деталь снимают с самолета и в зависимости от характера трещины напра­вляют в ремонт или списывают. Обычно в технической документации приводится перечень допускаемых к ре­монту деталей с трещинами, где указывается их место­расположение, количество и длина для отдельных дета­лей данного типа авиационной техники. Если на детали обнаружена трещина, месторасположение и величина которой не оговариваются в документах, то к дальней­шей эксплуатации она не допускается.

В эксплуатации может быть повышенный износ шар­нирно-болтовых соединений, что приводит к увеличению люфтов в соединениях и ударных нагрузок. При непра­вильном проектировании (например, неудачный подбор материала трущихся пар) или изготовлении (отсутствие канавок для подвода смазки, отсутствие масленок и др.) в шарнирно-болтовых соединениях возможны задиры и даже заклинивание болтов шарниров. Своевременной проверкой Бремени подъема и выпуска шасси на земле можно в значительной мере предопределить задиры и заклинивание болтов (при исправной системе подъема и выпуска шасси). Увеличение времени подъема и вы­пуска шасси сверх нормы в этом случае является пер­вым сигналом того, что необходимо тщательно обследо­вать шарнирно-болтовые соединения шасси.

Очень важно следить за затяжкой болтовых соеди­нений, не допускать отклонений от требований инструк­ций по эксплуатации или технических условий, так как при правильной затяжке выносливость болтовых соеди­нений повышается. На рис. 5.25 показан характер влия­ния предварительной затяжки на статическую выносли­вость болтовых соединений. По вертикальной оси отло­жена величина предварительной затяжки (в%) от рас­четной нагрузки, а по горизонтальной — число циклов нагружения (при коэффициенте нагрузки К = 0,5), кото­рое выдерживает болтовое соединение.

Серьезной неисправностью является негерметичность амортизаторов, демпферов автоколебаний, стабилизиру­ющих амортизаторов, цилиндров вздыбливания и др. При негерметичности амортизаторов изменяется соотно­шение гидравлического и газового объемов амортизато­ра. При этом изменяется обжатие амортизатора и умень­шается нагрузка, которую он может рассеять.

Необходимо иметь в виду, что неправильная зарядка амортизаторов шасси приводит к увеличению нагрузок на шасси, что может вызвать поломку шасси или других элементов конструкции самолета. Так, при недостаточ­ной заправке в амортизатор жидкости или пониженном (по сравнению с требованиями инструкции по эксплуа­тации) давлении газов в нем амортизация при данном

Рис. 5.25. График влияния предварительной затяжки на ста­тическую выносливость болтовых соединений

ходе поршня амортизатора не будет способна восприни­мать нормированную работу. Потребная работа может быть воспринята при ходе больше нормированного, что может привести к поломке амортизатора вследствие уда­ра об ограничитель хода. При чрезмерной заправке амортизатора жидкостью или повышенном начальном давлении газа в нем амортизация будет более жесткой, что может привести к поломке шасси (рис. 5.26) и от­дельных частей самолета. Следовательно, амортизаторы следует заряжать согласно расчетным данным, ибо толь­ко в этом случае они, воспринимая наибольшую возмож­ную работу при заданном ходе, обеспечивают допусти­мую величину эксплуатационной перегрузки.

Значительные утечки жидкости из демпфера авто­колебаний могут привести к возникновению автоколеба­ний шасси со всеми вытекающими отсюда последствиями.

Приведенные примеры показывают, насколько серь­езными последствиями чреваты нарушения герметично­сти агрегатов шасси. .

С увеличением полетных весов самолетов и их поса­дочных скоростей — потребная энергоемкость тормозных колес значительно возросла. Тормозные колеса работают в очень трудных условиях — они воспринимают большие нагрузки при — высоких температурах. Поэтому в эксплу­атации необходимо внимательно следить за состоянием колес.

Рис. 5.26. Стойка шасси с разрушенным узлом под­коса (разрушению способствовало повышение на­чального давления газа в амортизаторе): / — зона усталостного разрушения; 2 — зона долома

Трещины могут наблюдаться как на съемных, так и на несъемных ребордах барабана колес. Этот дефект очень серьезен и чреват тяжелыми последствиями, если его своевременно не выявить. В настоящее время разра­ботаны эффективные методы обнаружения трещин на ребордах колес (токовихревая дефектоскопия), позво­ляющие быстро и эффективно контролировать целость реборд колес в эксплуатации. Бывают также случаи раз­рушения подшипников колес шасси. Этот дефект, как правило, проявляется у іколес с плохой герметизацией подшипников вследствие попадания в них пыли, грязи и влаги, а также при небрежной технической эксплуата­ции авиационной техники. Точное выполнение в положен­ное время работ по проверке и смазке подшипников ко­лес позволяет или избавиться от этого дефекта вообще, или обнаружить процесс разрушения подшипников в са­мом его начале.

Современные реактивные двигатели являются очень сложными устройствами, требующими постоянного вни­мания в эксплуатации. Только качественная техническая эксплуатация двигателей может обеспечить их надеж­ную работу в течение всего срока службы. Поэтому ни один отказ или неисправность не должны проходить ми­мо внимания инженерно-технического состава и эксплу­атирующих и ремонтных органов.

Определение причин отказов и неисправностей в ус­ловиях эксплуатации во многих случаях дает возмож­ность восстановить работоспособность двигателя путем изменения регулировки агрегатов, замены неисправных агрегатов, дефектных деталей или узлов двигателя.

В эксплуатации могут возникнуть различные неис­правности:

— двигатель не запускается; при этом показания приборов контроля запуска не соответствуют норме;

— двигатель не выходит на установленный режим при изменении положения РУД;

— забоины на лопатках компрессора или турбины;

— тугое вращение или заклинивание ротора двига­теля; . ..

— нарушение герметичности топливной или масля­ной системы. • .

Каждую из перечисленных неисправностей необхо­димо исследовать и проанализировать все факторы, со­путствующие ей. При определении причин возникновения неисправностей сначала производят простые работы, за­тем более сложные, придерживаясь определенной после­довательности. По характеру неисправности устанавли­вают наиболее вероятную причину ее возникновения и только после этого приступают к отысканию ее истинной причины. Так, например, при неудовлетворительном за­пуске в первую очередь убеждаются в правильности включения переключателей и положения стоп-крана и РУД. ‘

Если окажется, что переключатели включены пра­вильно, стоп-кран и РУД занимают правильные положе­ния, а двигатель все же не запускается, то определяют, на каком этапе запуск протекает неудовлетворительно, и в соответствии с этим приступают к отысканию причин

неисправности. Если запуск протекает неудовлетвори­тельно из-за отсутствия или слабой раскрутки ротора в начальный период запуска, проверяют легкость враще­ния ротора, исправность средств запуска, исправность источников питания и правильность их присоединения. Если же при запуске не происходит воспламенения топ­лива, проверяют подачу топлива к пусковым форсункам и работу системы зажигания.

При осмотре отдельных агрегатов систем в первую очередь проверяют те из них, которые подвергались ре­гулировке пли па которых производились какие-либо ра­боты. Особое внимание обращают на правильность вы­полнения регулировок. К регулировке и замене агрега­тов не следует приступать до тех пор, пока не проведе­ны все работы, для выполнения которых не требуется регулировки. Так, если при запуске не загорается основ­ное топливо, то необходимо вначале проверить исправ­ность электроцепи питания электромагнита крана оста­новки двигателя и только после этого приступать к ре­гулировке топливной аппаратуры.

При определении причин неудовлетворительного за­пуска обращают особое внимание на состояние средств запуска (турбостартеров, стартер-генераторов и др.) и легкость вращения ротора двигателя, так как попытки улучшить запуск двигателя путем увеличения подачи топлива в случае тугого вращения ротора двигателя мо­гут привести к обгоранню лопаток турбины. При запу­ске двигателя с неисправными средствами запуска могут произойти разрушение деталей и даже пожар.

Забоины на лопатках компрессора двигателя могут быть следствием попадания в его входной канал посто­ронних предметов с земли или головок заклепок, выпав­ших из канала воздухозаборника двигателя.

Забоины на лопатках турбины свидетельствуют о разрушении или повреждении деталей газовоздушного тракта. Для определения причин появления забоин на лопатках турбины необходимо осмотреть входные кана­лы воздухозаборника двигателя, входной направляющий аппарат и лопатки первых ступеней компрессора, а так­же проверить легкость вращения ротора двигателя. За­тем при помощи перископических дефектоскопов (напри­мер, ПДК-60, ПДП-60 и др.) осмотреть камеру сгорания и лопатки соплового аппарата I ступени турбины. При

обнаружении прогара лопаток соплового аппарата I сту­пени турбины, расположенных в месте установки пуско­вых воспламенителей, необходимо проверить работу вос­пламенителей и герметичность электромагнитного кла­пана пускового топлива. Далее проверяют, нет ли обго­рання рабочих лопаток первых ступеней турбины.’4′ Его признаком является наплавление металла на лопатках последующих ступеней турбины. Осмотром выхлопной грубы и площадки за самолетом убеждаются, что по­сторонних предметов (кусков обгоревших лопаток и жа­ровой части двигателя, болтов соплового аппарата и т. д.) нет.

На этих двух небольших примерах можно убедиться, как нужно исследовать причины появления той или иной неисправности двигателя. .

Важное значение имеет также исследование причин неисправностей отдельных агрегатов двигателей; к ним в первую очередь относятся агрегаты топливопитания и регулирования двигателей.

Для обнаружения причины отказа данного агрегата следует снять его с двигателя, тщательно проверить, нет ли трещин на его корпусе и на крышках, разрушения рессоры привода и других деталей. Следует слить из аг­регата топливо и масло, проверить входные фильтры топлива и масла и убедиться, что на фильтрах и в сли­той жидкости нет металлической стружки, грязи и дру­гих частиц. Нужно осмотреть окраску агрегата, нет ли обгораний, изменения ее цвета и других дефектов, и проверить легкость вращения рессоры привода.

В условиях эксплуатации в большинстве случаев можно лишь определить, неисправность какого из агре­гатов привела к нарушению нормальной работы двига­теля, и восстановить работоспособность последнего пу­тем замены неисправного агрегата или изменения его регулировки. Для определения истинных причин отказа Или неисправности сложного агрегата необходимы спе­циальные исследования с применением испытательных установок, специальной измерительной аппаратуры и другого оборудования.

Рамы крепления турбовинтовых двигателей вследст­вие большого выноса двигателей нагружены значитель­ными силами при взлете и посадке из-за колебаний гон­долы в целом, а также нагрузками от вибраций, вызыва­емых неуравновешенностью частей двигателя и винтов. Поэтому рамы следует внимательно осматривать, осо­бенно вблизи узлов и сварных соединений.