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A força da aeronave
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A força da aeronave

A força da aeronave

 

princípio danos seguro. Segurança das operações de aeronaves diretamente relacionada com a durabilidade estrutural.

O projeto é chamado a operação segura, se necessário mínimos de inspecção e reparação a uma execução satisfatória das funções básicas. execução satisfatória significa probabilidade negligenciável de falha estrutural de aeronaves civis ou aceitavelmente baixa probabilidade de falha para aeronaves militares. Segurança dos passageiros e tripulantes de aeronaves civis é de suma importância. Métodos para estruturas de calcular, de confiança na operação, projetado principalmente para aeronaves civis.

avião moderno é estrutura do tipo semi-monocoque que consiste em folhas de paredes finas, vigas reforçadas (treliças) e longarinas para evitar deformação. painéis externa ou parede forma um contorno aerodinâmico da unidade - a fuselagem, asas, estabilizador. Os reforços são ligados à superfície interna do invólucro e perceber cargas concentradas. Este projeto por muitos anos serviu como o principal objeto de pesquisa aerodinâmica e distingue dispositivos de projetos de construção convencionais.

A força da asa

A vida de serviço exigido de aeronaves da aviação civil é determinado com base em uma abrangente considerações económicas. Ele é 10-15 anos. Designer tentando principalmente para assegurar uma longa vida útil da aeronave sem rachaduras. Para este efeito, ele aplica-se um método desenvolvido por cálculo da concentração que minimiza o stress e tentar manter a tensão o mais baixa possível, com base nos requisitos das características de voo. Para as peças que são difíceis de reparar ou substituir, o designer pode tentar garantirdesejado durabilidade sem rachar igual a vida da aeronave serviço. Para muitos projetos é impossível. Além disso, existe o risco de danos nas estruturas que servem de transporte, de tropeço na pista e em decomposição partes da hélice ou motor. O projectista deve minimizar a perda de resistência, como resultado de fissuras de fadiga ou danos durante a operação da aeronave. Ele resolve este problema da seguinte maneira:

  • pega o material e determinar as dimensões das peças para garantir a resistência estrutural adequada em rachaduras;

  • utiliza elementos seguros (rastrear cargas variáveis ​​e congestionamento, impedindo o desenvolvimento de fissuras);

  • selecciona um material que tem uma baixa taxa de fissuras de fadiga.

Um dos modernos meios de melhorar a fiabilidade de desenhos enquanto aumenta o recurso, reduzindo o consumo de material e melhorar a eficiência económica - a concepção e definição do tempo de funcionamento com base em danos seguro. Isso leva em conta a presença de elementos estruturais dos defeitos metalúrgicos e tecnológicos inicial e a formação de fissuras nos mesmos, a acumulação de danos operacional.

Desenvolvimento e implementação do princípio da segurança danos só é possível quando a aplicação de métodos de mecânica da fratura. Determinação do estado de tensão-deformação dos elementos estruturais que contêm defeitos como rachaduras, é a fase mais responsável e difícil de cálculo da resistência. De acordo com noções geralmente aceites do estado de tensão-deformação do corpo com o crack é completamente caracterizada pelos valores do fator de intensidade de tensão. Na sua determinação preliminar com base critérios de quase todos os atualmente conhecidos de ruptura frágil e quase frágil, bem como as dependências, descrevendo o crescimento de fissuras de fadiga.

O conceito de "danos seguros" refere-se a uma estrutura que é concebido de modo a minimizar a possibilidade de fracasso da aeronave, devido à propagação de defeitos detectados, rachas ou danos semelhantes. Na produção de desenhos, que deve haver nenhum dano, é necessário resolver dois problemas principais. Estes problemas são fornecer um defeito de crescimento controlado, isto é. é operação segura com fendas, e na contenção forçada de danos, de modo que deve ser fornecida com uma vida residual ou resistência residual. Além disso, o cálculo dos prejuízos admissíveis não exclui a necessidade de uma análise minuciosa e cálculo da fadiga.

O principal ponto que se baseia no conceito de danos é seguro que os defeitos são sempre presente, mesmo em novos modelos, e podem permanecer não detectados. Assim, a primeira condição para a admissibilidade do defeito é uma condição que qualquer elemento de design, incluindo todas as unidades adicionais para transmitir a carga, deve permitir uma operação segura na presença de rachaduras.

Monitoramento defeitos de crescimento. A ocorrência de fissuras de fadiga pode ser evitada através da criação de uma estrutura na qual todos os pontos de ter voltagens são inferior a um determinado nível. No entanto, a redução do nível de tensão conduz a um aumento no peso estrutural. Além disso, fissuras pode resultar não só de fadiga, mas também por outras razões, por exemplo devido a danos acidentais produzidos durante o funcionamento, ou devido a defeitos do material. Portanto, na concepção real permitem a presença de uma série de pequenas fissuras na estrutura, no momento da transferência. A maior dessas fissuras podem desenvolver durante a operação.

Os ensaios de durabilidade dos aviões

O elemento mais importante do princípio da imperfeição segura torna-se um período de tempo durante o qual a fenda pode ser detectada. Devido a várias contingências probabilidade de detecção de crack durante a inspeção é instável. Às vezes, fissuras dificilmente visíveis encontrados nas zonas mais remotas da construção e ao mesmo tempo pode ser passado muito granderachaduras em outros lugares. Para o caso em que foi perdida durante a inspeção "Boeing-747» rachadura comprimento 1800 mm para carenagem na cabine pressurizada da aeronave.

Portanto, os elementos estruturais que determinam a capacidade de carga da estrutura do avião, o programa de destruição de controle deve ser elaborado. Um elemento importante na destruição do programa de monitorização é o desenvolvimento de métodos de ensaio. Para cada item a ser desenvolvido e oferecido aos métodos de verificação adequados. a utilização de métodos de teste não destrutivas com sensibilidade diferente podem ser necessários para certas partes dos elementos. verificações de tempo são estabelecidos com base na análise de informações disponíveis sobre o crescimento de uma fissura com tamanho inicial especificado do defeito e do tamanho do defeito detectado, o que depende da sensibilidade do método utilizado falha. O sincronismo de verificação deve ser estabelecida com base em que, desde que o defeito sem ser detectado factor de segurança pretendida não tenha atingido o tamanho crítico para o teste seguinte. Normalmente, os intervalos entre as inspecções regulares são atribuídos de modo que os passados ​​dois cheques antes de chegar a qualquer tamanho crítico de crack.

O princípio de danos para a segurança da concepção da aeronave levou à necessidade de uma maior utilização de métodos não destrutivos para monitorizar o estado de técnica de todos os sistemas funcionais. Apresenta uma variedade de métodos de ensaio não destrutivos para a detecção de fissuras de fadiga. métodos de END estão constantemente a ser melhorado.

Fadiga, corrosão e rachadura-resistência. Na prática, o funcionamento do sol são muitos casos de destruição de partes dos elementos e dos componentes de fadiga de material. Tal degradação é o resultado de cargas repetitivas ou variável. E para falhas por fadiga requer significativamente menos do que a carga máxima que a destruição estática. Em vôo e no solo durante a condução muitas partes e elementos expostos às cargas variáveis ​​sol de design e, embora a tensão nominal frequentemente baixa, a concentração de tensão, o que geralmente não reduz a resistência estática, fadiga pode levar adestruição. Isto é confirmado pela prática, não só a operação do sol, e veículos terrestres. Na verdade, você pode quase sempre observar falha por fadiga e muito raro - a destruição das cargas estáticas.

A peculiaridade da falha por fadiga - a ausência de deformações na zona de fratura. Fenômenos semelhantes são observados mesmo em materiais como aço carbono, são altamente plástico na destruição estática. Esta é uma característica perigosa de falha por fadiga, uma vez que não há sintomas antes da destruição. sinais emergentes de fadiga são normalmente muito pequenas e difíceis de detectar até que atinjam o tamanho macroscópico. Em seguida, eles se espalharam rapidamente e durante um curto período de tempo, há destruição completa. Assim, a detecção oportuna de fissuras de fadiga - uma tarefa difícil. As rachaduras mais comumente fadiga estão surgindo na área de mudanças na forma ou de superfície defeitos de peças.

Tais defeitos, bem como uma pequena mudança na secção de trabalho dos detalhes não afectam a resistência estática, como deformação plástica reduz o efeito de concentração de tensões. Ao mesmo tempo, partes de falha por fadiga deformação plástica, tendem a ser pequenos, reduzindo assim a concentração de tensão ocorre zona e mantendo a concentraçãoO stress é essencial, por isso, é importante para a concepção de peças, que trabalha em condições de cargas variáveis, tornando-os mais fácil e mais seguro contra a falha por fadiga.

Assim, os factores que afectam a resistência à fadiga incluem: concentradores de tensão, as dimensões das partes, a importância relativa das cargas estáticas e cíclicos, bem como a corrosão, especialmente a corrosão da fricção, que é o resultado de pequenos movimentos repetidos das duas superfícies de contacto.

falha por fadiga é geralmente causada por muitos milhares ou milhões de ciclos. No entanto, eles também podem ocorrer mesmo depois de dezenas ou centenas de ciclos.

Todos os componentes, peças e montagens Sun expostos a cargas dinâmicas durante a condução no solo e em vôo. carga variável de diferente natureza, agindo sobre os elementos estruturais, peças de máquinas e dispositivos, são responsáveis ​​pela tensão variável, o que, eventualmente, levar a fraturas de fadiga correspondente. processos velocidade de destruição mecânica das peças e unidades estressadas, respectivamente, e o tempo até a falha depende das propriedades do material da estrutura e do stress provocado pela carga, a temperatura e outros factores. No entanto, a natureza da destruição da fadiga do material é uma espécie de uma forma diferente da ruptura frágil.

falha por fadiga de partes normalmente começa perto dos defeitos metalúrgicos ou tecnológicas, as zonas de concentração de tensão, bem como a presença de defeitos tecnológicos no produto.

Como é sabido, a destruição estático é determinada, principalmente, a probabilidade de ocorrência de uma grande carga em vôo, por exemplo, o impulso de ar, o que resultou nas Forças Armadas irá operar a carga, superior ao limite da resistência estática da estrutura, isto é, a possibilidade de destruição estática - é essencialmente uma questão de probabilidade de ocorrência de uma grande carga.

falha por fadiga sob estas premissas - o resultado da aplicação de um número suficiente de ciclos de carga, ou um número suficiente de sol voar uma certa distância.

A principal diferença entre a carga estática e a fadiga é a seguinte:

  • factor principal na resistência à fadiga de uma determinada distribuição de carga, mesmo com a difusão dos dados é o número de deslocamentos de carga ou de tempo de vida; para a força estática e destruição - a corrente de carga;

  • a natureza da abordagem probabilística de carga de fadiga é significativamente diferente da natureza da abordagem probabilística à carga estática - para as condições de funcionamento específicas influenciar a probabilidade de uma única carga grande sobre a aeronave, por exemplo, a partir da rajada superior destrutiva estática e não depende do tempo de operação. Isso pode ocorrer no início e no fim da vida. A probabilidade de falha de fadiga é alterada durante o funcionamento, aumentando significativamente por o fim da vida. Ao mesmo tempo os engenheiros e cientistas acreditam que o recurso atribuído ou limitar a vida útil e o correspondente nível de probabilidade deve ser tal que a taxa de recorrência de destruição tinha um valor suficientemente pequeno que, se possível, seria aceito. Esse valor é a probabilidade de 10 9, e que tomado como base para as principais empresas de aviação nacionais e estrangeiras.

Especialistas em aviação acreditam que a corrosão, bem como danos por fadiga, na mesma extensão determina a vida de serviço da estrutura da aeronave. A maioria das fontes de corrosão - danos estruturais ao carregar o sol no chão e pele arranhada.

Sabe-se que a corrosão do dano estrutural é totalmente dependente das condições de operação das Forças Armadas e da manutenção da qualidade.

As instruções, em primeiro lugar, se a atenção para a corrosão dos principais elementos estruturais de poder. Verificou-se que a corrosão é causada por um mais interno do que os factores externos. Assim, a razão para a corrosão - líquido derramado na área de buffet (especialmente suco de frutas) e sanitários.

As áreas da estrutura da fuselagem, a mais exposta à corrosão e à fadiga, fissuras (sombreado).

A menos perigosa em relação à fadiga (uniforme) de corrosão geral. Mas em uso corrosão efectiva uniforme na sua forma pura é rara e geralmente é suplementado com lesões ulcerativas. O efeito de tal resistência à fadiga à corrosão.

Pode ser visto que, dependendo do tamanho e da profundidade dos danos causados ​​pela corrosão, a resistência à fadiga da liga D16T grandemente reduzida. A área das lesões reduz a resistência à fadiga à corrosão menor do que o diâmetro e a profundidade das cavidades de corrosão.

Ao usar os processos de acumulação de fadiga e corrosão danos alternativo com parciais sobrepostos uns aos outros. Costuma-se supor que as lesões corrosivas desenvolver em locais e fadiga - em vôo. lesões corrosivos são concentradores de tensão.

Termos e abordagens utilizadas na justificação de recursos dentro 103 l. h durante 20-25 anos de operação, determinar a necessidade de usar garantindo simultaneamente a segurança na actual fase, juntamente com o princípio da "seguro de vida" como um princípio progressista "danos de segurança."

Este último princípio permite que os danos de fadiga de componentes estruturais dentro do intervalo de tempo entre duas verificações consecutivas de acordo com as condições de que o intervalo não é muito grande, os danos não atingir o seu estado de limitação e não irá levar à destruição de toda a estrutura.

Consequentemente, o critério da força de aeronaves, afirmando a inadmissibilidade de craqueamento, incorreto para a estrutura como um todo, como em uma operação de longo prazo de aeronaves é praticamente impossível evitar fissuras de fadiga em alguns dos seus elementos. É necessário encontrar uma fenda no tempo e impedir o seu desenvolvimento para o tamanho máximo permitido.

Deste modo, o recurso a força da aeronave deve ser com base no critério de resistência, tendo em conta a intensidade da origem e o desenvolvimento de fissuras para a concepção de um modo geral, e em elementos que não conduzam a um resultado catastrófico.

Não é o conceito sobre o qual acredita-se que, durante 30 minutos. 101 l. h deve ser fornecido de segurança, e após 60 103 * l. h - a operação é assegurada pelas propriedades de sobrevivência estrutural.

Lembre-se que sob a vitalidade sol ou sistemas funcionais refere-se a propriedade que garante o bom desempenho das funções especificadas no voo (ou voos) com os itens defeituosos ou danificados individuais ou seus componentes. É assegurada pela disposição, as soluções de concepção específicas, que favorecem o desenvolvimento lento, em vez de danos e resistência suficientes, na presença de uma falha para ser prontamente disponíveis para a detecção de lesões e de controlo objectivo, se possível.

A experiência mostra que durante o desgaste operação longa de nós, fadiga e corrosão são as falhas mais maciças.

fissuras de fadiga levar a uma diminuição da resistência da estrutura e determinar a sua fiabilidade força. Portanto, o projeto deve prever-se que as seguintes condições: o desenvolvimento e propagação de fissuras em elementos estruturais devem ser tão lento que a força estática residual no desenvolvimento de fendas para o tamanho de sua detecção visual foi o suficiente para uma operação sem problemas do sol, sem quaisquer restrições.

força aeronaves

Considere alguns dos resultados de testes de amostras de pele fuselagem Sun com cabine pressurizada. Assim, o desenvolvimento do esquema mostra uma falha por fadiga nos painéis da fuselagem DC-10. A resistência residual da fuselagem DC-10 investigada em tamanho painéis 4267 2642 x mm de raio de curvatura Zoe mm. Os testes foram realizados sob carga combinada, simulando cargas de inércia e pressão de aumento na cabine de passageiros. Para este painel feita a partir do topo do invólucro existente com rachadura inicial igual 12 mm. Como pode ser visto, a primeira fase do ensaio a uma pressão nominal 0,65 15 000 Pa a ciclos de crescimento da fissura quase não é observada. Após o corte na célula de potência e um ligeiro aumento da pressão interna da taxa de crescimento da fissura começou a aumentar, sem chegar, no entanto valores perigosas. Em ciclos 46 000 houve uma destruição centro do quadro, seguido pela destruição dos dois quadros, o que resultou num aumento acentuado na velocidade de formação de fendas e a destruição de outros elementos de segurança. A destruição completa do painel teve lugar no comprimento da trinca mm 1157 e a uma pressão maior do que em tempos 1,53 a pressão nominal na cabine.

Testes semelhantes realizados em outros painéis com um conjunto de células de energia têm demonstrado a capacidade de criar projetos de aumento da vitalidade e aplicando o princípio do design "seguro" de danos à supervisão da sua condição técnica na MOT.

No entanto, os elementos mais perigosos da falha por fadiga da estrutura da fuselagem. Por exemplo, fissuras na pele da fuselagem da aeronave "Comet", surgindo perto dos recortes para janelas, dois desastres causaram este tipo de aeronave.

A principal razão para a carga rachaduras re-do revestimento da fuselagem com aviões cabine pressurizada "Comet" e falhas de projeto. Como é sabido, a aeronave guarnição reteste carga de tensão-compressão. Eles levou ao desenvolvimento de fissuras na concentração de tensões. Depois de realizar este tipo conclusões chapeamento fissuras não foram observados.

design de sobrevivência melhorada permite um certo tamanho da indemnização, que deve cumprir as exigências regulatórias mais gerais. Por exemplo, a empresa "Douglas" acredita que a resistência residual da estrutura da aeronave de passageiros devem ser fornecidas a fratura da asa mm de comprimento 400 interrompidas longarina meio e da fuselagem na rachadura longitudinal para 1000 mm interrompido rolha de titânio meio ou transversal rachar até 400 mm destruiu a longarina meio.

A empresa "Lockheed" define o seguinte possíveis danos à fuselagem: rachadura no casco permitiu 300 mm interrompidas no meio dos quadros, ou uma longarina; rachadura longitudinal na pele - até 500 mm; rachar, correndo a partir do canto de um cut-out para 300 mm com a destruição de um dos quadro ou longarina.

Os requisitos da ICAO especificado que um nível mínimo de resistência residual das estruturas danificadas deve coincidir com a carga máxima de trabalho, igual a 66,6% estimada para o cálculo dos casos mais importantes de carregamento.

GOST 27.002 83 define a durabilidade como um objeto de propriedade continuar a operar até que uma certa condição no sistema instalado AMO. A condição limite pode ser causada por: violação fatal de requisitos de segurança devido a violações de resistência estrutural; Fatais configurações de cuidados de agregados e dispositivos dentro das tolerâncias; eficiência diminuição inevitável; a necessidade de realizar grandes reparações de acordo com a documentação regulamentar e técnico atual.

2 força avião

Como confiabilidade e durabilidade é colocado no projeto de fabricação de aeronaves e fornecido para o suporte durante a operação. Para AT durabilidade é determinada pelas condições de segurança do voo e a conveniência de sua nova aplicação com base na eficácia comparativa e a possibilidade de substituir um modelos mais perfeitos. Ao projetar um produto ter em conta possíveis AT cargas durante a operação, modos de operação; a escolha de um material apropriado para os componentes, métodos de processamento. Para os membros, trabalhando em condições de materiais seleccionados de fricção, o mais durável nas condições de operação previstas, e assim por diante. etc

Isso permite que os designers não só criar uma estrutura funcional, mas também para realizar os cálculos correspondentes pode garantir os padrões exigidos de durabilidade do equipamento concebido.

Durabilidade como uma propriedade de construção depende de muitos fatores, que podem ser divididos em força, operacional e organizacional.

fissuras na fuselagem

Força incluem design, fabrico, transformação, carga e os fatores de temperatura. Entre eles: concentradores de tensão nos elementos de design e as tensões residuais resultantes da tecnologia imperfeita e devido à deformação plástica na montagem de componentes e reparos; propriedades do material e sua mudança durante a operação, incluindo a força estática inicial; limite de fadiga; o fator de intensidade de tensão para o dano separação e do tipo de corte.

Os especialistas acreditam que o uso de realizações modernas de ciência, engenharia e tecnologia, podemos garantir a longevidade de partes da estrutura dos jatos principais para 40 103 • l. h., sem rachaduras avião pode swoop 30 103 x x l. h. Se assumirmos que a vida de baixo custo (ou duração da operação) é 60 103 • l. h, pode ser garantido para fornecer cerca de metade desse período, ea outra metade será operada com as peças de tolerância danos causados ​​pelo sol, conjuntos e sua substituição durante os reparos.

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