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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

tempo de vida necessário de aeronaves da aviação civil é determinado com base em considerações económicas globais. Ele é 10-15 anos. Designer tentando principalmente para garantir uma longa vida útil da aeronave sem rachaduras. Para isso, ele usa o método de cálculo desenvolvida pelo qual minimiza a concentração de tensão e tenta manter a tensão o mais baixa possível, com base nos requisitos para as 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 do seguro só danificar possível na aplicação de métodos de mecânica da fratura. Determinação do estado de tensão-deformação de elementos estruturais tendo defeitos tais como fendas, e é a fase mais difícil responsável por cálculo da força. De acordo com as representações convencionais do estado deformado-stress do corpo com uma fenda totalmente caracterizado pelo factor de intensidade de tensão. Na sua determinação preliminar baseado critérios quase todos actualmente conhecidos de ruptura frágil e quebradiça, quase tão bem como as dependências, que descrevem o crescimento de fissuras de fadiga.

O termo "danos seguro" refere-se a uma estrutura projetada de modo a minimizar a possibilidade de falha da aeronave devido à propagação de defeitos detectados, rachaduras ou outros tais defeitos. Na produção de projetos, que devem ser nenhum dano, é necessário resolver dois grandes problemas. Estes problemas consistem em fornecer os defeitos de crescimento controlado, t. A operação segura de E. com fissuras e de danos na contenção forçado, para desse modo ser fornecida ou durabilidade residual ou resistência residual. Além disso, o cálculo dos prejuízos admissível não exclui a necessidade de uma análise cuidadosa 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.

Monitorização defeitos de crescimento. A ocorrência de fissuras de fadiga pode ser evitada através da criação de uma estrutura deste tipo, em todos os pontos para os quais a tensão é 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 verdadeira admitir a existência de uma série de pequenas fissuras na estrutura no momento do envio. A maior dessas rachaduras 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, para os elementos estruturais que determinam a capacidade de carga da célula, o programa de controlo de destruição deve ser elaborado. Um elemento importante de destruição do programa de controlo é o desenvolvimento de métodos de ensaio. Para cada item a ser desenvolvidos e propostos métodos de ensaio apropriados. aplicação de técnicas de inspecção não destrutivos diferente de sensibilidade pode ser obrigado a separar partes dos elementos. verificação do sincronismo são definidos com base na análise da informação disponível sobre o crescimento fenda, dado o tamanho especificado e defeito inicial detectado tamanho de defeito o qual depende da sensibilidade do método de detecção de falha empregue. verificação calendário deve ser estabelecido com base na ordem desde que o defeito não detectado necessário fator de segurança não atingiu um tamanho crítico antes da próxima inspeção. 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 resistência à fissuração. Na operação prática BC muitos casos destruição de partes de elementos e nós de fadiga do material. Tal destruição é o resultado das variáveis ​​ou cargas repetidas. E para falhas por fadiga requer consideravelmente menos do que a carga máxima que sob fractura estática. Em vôo e no solo durante a condução muitas partes e elementos expostos a cargas variáveis ​​sol projeto e, embora a tensão nominal é geralmente baixa, a concentração de estresse, que geralmente não reduzir a força 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 de falha por fadiga - falta de tensão na zona da fractura. Fenómenos semelhantes são observados, mesmo em materiais tais como os aços macios, os quais são altamente maleável na destruição estática. É especialmente perigosa para a falha por fadiga, já que não há sinais de fratura prévia. sinais emergentes de fadiga são geralmente muito pequeno e difícil 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. Na maioria das vezes as fissuras de fadiga são gerados nos defeitos área de alteração de forma ou de partes de superfícies.

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 elementos, peças e componentes BC estão expostos a cargas dinâmicas durante a condução no solo e em vôo. Variável carga natureza diferente, que actuam nos elementos estruturais, peças de máquinas e dispositivos variáveis ​​correspondentes determinar a tensão, o que, eventualmente, levar a falha por fadiga. processos de velocidade de destruição mecânica de partes ou unidades de stress, respectivamente, e o tempo até a falha depende da estrutura e as propriedades dos materiais, cargas de corrente induzida pelo stress, temperaturas e outros factores. No entanto, a natureza da destruição da fadiga do material é um tipo 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 para carregamento de fadiga é significativamente diferente da natureza da abordagem probabilística para o carregamento estático - para as condições específicas de operação influenciar a probabilidade de uma única carga grande no avião, por exemplo, de rajada em excesso de destrutiva estática e não depender do tempo de funcionamento. Isso pode ocorrer no início e no fim da vida. A probabilidade de falha por fadiga é alterado durante a operação, aumentando significativamente no final da vida. Assim, os designers e os cientistas acreditam que o recurso atribuído ou serviço eo prazo para o nível de probabilidade correspondente deve ser de modo a fracturar a taxa de recorrência foi suficientemente baixo valor que, se possível, seria aceito. Este valor é a probabilidade de 10 9, e que é 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 sistema mostra uma rachadura fadiga nos painéis da fuselagem da aeronave DC-10. A resistência residual de uma fuselagem da aeronave DC-10 examinados para tamanho painéis 4267 2642 x mm, com um raio de curvatura Zoe mm. Os testes foram levados a cabo sob uma carga combinada simular a carga de inércia e a pressão de alimentação na cabina de passageiros. Para este painel tomada a partir da porção superior da pele, com a fenda inicial igual 12 mm existentes. Como pode ser visto, a primeira fase de testes, a press nominal Pa a ciclos 0,65 15 000 rachar crescimento não foi observada praticamente. Após a realização de uma incisão em uma célula de potência e um certo aumento da pressão interna da taxa de crescimento da fissura começou a aumentar, não alcançando, no entanto valor perigoso. Quando 46 000 ciclos destruição ocorreu do caixilho central, em seguida, ambos os quadros destruição, o que resulta em um aumento dramático na velocidade de desenvolvimento de fenda e a destruição de outros elementos de potência. destruição completa das fissuras do painel ocorreu quando o comprimento 1157 mm e a uma pressão superior a M vezes 1,53 pressão na cabina do piloto.

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, durabilidade estabelece ao projetar o sol, é fornecido em fabricação e mantido durante a operação. Para AT durabilidade é determinada pelas condições de segurança de vôo e viabilidade de sua utilização, com base na eficácia comparativa e possível substituição de padrões mais sofisticados. Ao projetar produtos considerar AT possíveis cargas durante a operação, modos de operação; material adequado é seleccionado para os artigos, os métodos de processamento. Para os elementos que trabalham em condições de materiais de fricção são seleccionados, mais desgaste sob condições de funcionamento esperados, e semelhantes. D.

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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