Методика поддержания летной годности вертолетов Ми-26Т по условиям прочности конструкции тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 05.22.14, кандидат наук Осипов, Дмитрий Николаевич

• Осипов, Дмитрий Николаевич
• кандидат наук
• 2014

Оглавление диссертации кандидат наук Осипов, Дмитрий Николаевич

СОДЕРЖАНИЕ

Используемые сокращения

Введение

Глава 1. Поддержание летной годности парка вертолетов Ми-26Т

в ГА РФ

1.1. Методы поддержания летной годности «стареющей»

авиационной техники

1.2. Вертолет Ми-26Т, парк вертолетов в ГА, ресурсное состояние парка, особенности конструкции, эксплуатации и технического обслуживания

1.3. Материал 01420, его свойства и применение

1.4. Методы теории вероятностей и математической статистики, используемые при изучении кинетики накопления повреждений конструкции вертолета

1.5. Методы исследования кинетики трещин и воспроизведение эксплуатационных нагрузок при стендовых испытаниях

1.6. Математические модели скорости роста усталостных трещин, используемые в работе

1.7. Выводы

Глава 2. Систематизация усталостных трещин фюзеляжа вертолета Ми-26Т на основе анализа материалов по оценке технического состояния

2.1. Трещины шпангоутов, нервюр и обшивок

2.2. Трещины стрингеров

2.3. Выводы

Глава 3. Распределение количества трещин стрингеров из материала 01420 по фюзеляжу вертолета Ми-26Т и особенности их накопления в процессе эксплуатации

3.1. Распределение количества трещин стрингеров по фюзеляжу

3.2. Распределение количества трещин стрингеров по наработкам

2

3.3. Проверка статистических гипотез

3.4. Корреляция процессов накопления трещин в различных зонах фюзеляжа

3.5. Длина обнаруживаемых трещин и динамика нарастания количества трещин в одном отсеке

3.6. Процесс возникновения трещин стрингеров как пуассоновский

поток событий

3.7. Выводы

Глава 4. Оценка скорости развития трещин в стрингерах из материала 01420 вертолета Ми-26Т

4.1. Измерение скорости роста трещин на эксплуатирующихся вертолетах

4.2. Стендовые испытания элементов «обшивка - стрингер»

4.3. Фрактографические исследования

4.4. Выводы

Глава 5. Математические модели развития трещин стрингеров из материала 01420

5.1. Сопоставление результатов статистической обработки распределения количества трещин, натурных и стендовых испытаний

5.2. Расчет кинетики трещин с применением существующих моделей

5.3. Экспериментальная модель развития трещины в стрингере

5.4. Выводы

Заключение

Литература

Приложения

Используемые сокращения:

ГА - гражданская авиация.

ВС - воздушное судно.

ГА - гражданская авиация.

А1-1л - Алюминиево-литиевый

ЦЧФ - центральная часть фюзеляжа.

ХБ - хвостовая балка.

КБ - килевая балка.

Шп. - шпангоут.

Стр. - стрингер.

ТО - техническое обслуживание. ЗВЗ - Земля-Воздух-Земля.

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Методика поддержания летной годности вертолетов Ми-26Т по условиям прочности конструкции»

Введение

Актуальность темы.

Задача безопасной эксплуатации воздушных судов за пределами проектных

ресурсов и сроков службы особенно актуальна для вертолетной техники в

настоящее время. Это обусловлено уникальными летно-техническими

характеристиками вертолетов и их универсальностью. С 60-х годов XX века по

настоящее время вертолеты типа Ми-8 и Ми-26 выполняют работы на всех

континентах и во всех климатических условиях. По приблизительным подсчетам

их востребованность в мире сохранится на нынешнем уровне в течение

ближайших 20-30 лет. В связи с резким сокращением выпуска новых машин

промышленностью в 90-х годах прошлого века, отсутствием новых

отечественных и зарубежных аналогов, поддержание летной годности

«стареющего парка» превратилось в насущную и сложную задачу. Высокая

стоимость летных и стендовых испытаний привела к практически полному их

прекращению. На рубеже XX - XXI веков вертолеты типа Ми-8 и Ми-26

сохранились во многом благодаря процедурам индивидуальной оценки

технического состояния с целью поддержания их летной годности. В процессе

индивидуальных исследований технического состояния вертолетов с целью

подтверждения ресурсов и сроков службы был накоплен огромный опыт по

выявлению дефектов планера, агрегатов и систем. Постоянное обобщение опыта

эксплуатации на основе анализа результатов исследований парка вертолетов

позволяет своевременно классифицировать дефекты и принимать меры по их

устранению. Всеобщее оживление промышленности в 2000 годах позволило

отчасти возобновить работы, включая стендовые испытания, по увеличению

ресурсов парку. В настоящий момент данные работы невозможны без учета

результатов, полученных на основе индивидуальных оценок технического

состояния. С другой стороны, увеличение интенсивности эксплуатации

имеющихся вертолетов привело к ускорению выработки ими установленных

ресурсов. Таким образом, задачи качественной оценки и прогноза технического

5

состояния фюзеляжа вертолета и его отдельных элементов продолжают оставаться наиболее актуальными. Для решения данных задач необходимо постоянное внедрение новых методов стендовых испытаний, а также совершенствование методов индивидуальной оценки технического состояния экземпляров вертолетов.

Основная масса парка вертолетов Ми-26Т, эксплуатируемого в Гражданской Авиации (ГА) Российской Федерации в настоящее время (около 85 %) изготовлена с применением алюминиево-литиевого (А1-1л) сплава 01420. В процессе эксплуатации возникла проблема обеспечения безопасности и эффективности поддержания летной годности в связи с обнаружением многочисленных трещин стрингеров, а в отдельных случаях и обшивок фюзеляжа, изготовленных из данного материала. Исследований, связанных с анализом локализации трещин, процессов их возникновения в различных зонах фюзеляжа, а также их кинетики до настоящего времени не проводилось.

Объект исследования - обшивки и стрингеры, изготовленные из материала 01420 вертолетов Ми-26Т 1984-1990 годов выпуска, эксплуатирующихся в ГА в настоящее время.

Предмет исследования:

- процесс возникновения трещин стрингеров и обшивок в различных зонах фюзеляжа;

- механизм, скорость роста и особенности распространения и локализации трещин.

Целью настоящей работы является разработка эффективной методики поддержания летной годности части парка вертолетов Ми-26Т на основе закономерностей технического состояния элементов их конструкции и, таким образом, повышения качества эксплуатации и уровня безопасности полетов. Поставленная цель потребовала решения следующих задач:

1. Обобщить и систематизировать усталостные трещины планера вертолета Ми-26Т, обнаруженные в процессе эксплуатации и при оценке технического состояния:

- классифицировать повреждения по различным критериям (месту локализации, зависимости от наработки и срока службы вертолета, ремонтопригодности и т.д.);

- выявить повреждения, влияющие на безопасность полетов;

- классифицировать зоны фюзеляжа вертолета по повреждаемости стрингеров и установить критические по этой повреждаемости зоны;

- классифицировать парк вертолетов по критерию повреждаемости стрингеров.

2. Произвести статистический анализ распределения количества усталостных трещин стрингеров и процессов их возникновения в зависимости от наработки:

- установить зависимости роста количества трещин стрингеров от наработки для фюзеляжа в целом и для отдельных зон;

- вычислить коэффициенты корреляции процессов возникновения трещин в различных зонах и рассчитать вероятности возникновения трещин в коррелированных зонах;

- разработать методику оценки соответствия технического состояния стрингерного набора экземпляра планера, вводящегося в строй после длительного хранения, состоянию парка;

- разработать методику оценки эквивалентности воспроизведения нагрузок при стендовых испытаниях;

- разработать методику определения периодичности осмотров стрингерного набора;

- определить критическую, предельную и обнаруживаемую длину трещины стрингера;

3. Изучить кинетику роста трещин стрингеров на реально эксплуатирующихся вертолетах:

- измерить скорости роста трещин стрингеров в различных зонах;

- выявить закономерности скорости роста и характера трещин в стрингерах различного профиля.

4. Провести стендовые испытания элементов «обшивка - стрингер»:

- произвести обработку результатов летных испытаний;

- разработать методику воспроизведения эксплуатационных нагрузок;

- определить места с пониженным сопротивлением усталости;

- обработать полученные результаты;

- провести фрактографические исследования испытанных образцов и сравнить с результатами аналогичных исследований трещин в эксплуатации.

5. Применить известные модели расчета скорости роста трещин для элемента «обшивка - стрингер»:

- рассчитать скорость роста трещин и живучесть стрингеров при эксплуатационном и стендовом нагружениях;

- сравнить полученные результаты с результатами, полученными в эксплуатации;

- качественно сравнить справочные характеристики трещиностойкойкости материала 01420 с характеристиками, полученными в процессе испытаний образцов;

- разработать экспериментальную модель развития трещины в стрингере и сравнить результаты ее применения с расчетами по известным моделям и результатами измерения скорости роста трещины в эксплуатации;

- разработать методику расчета живучести стрингера.

Методологической основой работы являются основные положения науки об усталостных разрушениях металлов, их моделировании и влиянии на надежность авиационной техники, теории вероятностей и математической статистики, методы проведения физического эксперимента, исследования прочностных характеристик материалов, фрактографии.

Достоверность и адекватность результатов прогнозирования технического состояния фюзеляжей вертолета и моделирования развития трещин подтверждается практикой эксплуатации, а также результатами фрактографических исследований.

Практическое значение работы обусловлено возможностью обоснования продолжения безопасной эксплуатации парка вертолетов Ми-26Т в ГА РФ.

Полученные результаты показывают необходимость корректировки Регламента ТО вертолетов Ми-26Т - изменения периодичности осмотров при проведении работ по поддержанию летной годности.

Предложенная экспериментальная модель скорости роста трещин позволяет эффективно оценивать живучесть стрингеров, изготовленных из материала 01420.

Выявленные зоны с пониженным сопротивлением усталости позволяют обнаруживать дефекты на более ранних безопасных стадиях.

На защиту выносится:

результаты проведенного статистического анализа процессов возникновения трещин стрингеров из материала 01420;

- классификация парка вертолетов Ми-26Т по повреждаемости стрингеров;

- методика оценки соответствия технического состояния стрингерного набора экземпляра вертолета, вводящегося в строй после длительного хранения, состоянию парка;

- методика оценки эквивалентности воспроизведения эксплуатационных нагружений при стендовых испытаниях фюзеляжей вертолета Ми-26Т;

- методика определения периодичности осмотров стрингерного набора;

результаты измерения скорости роста трещин стрингеров на эксплуатирующихся вертолетах;

- методика воспроизведения эксплуатационных нагрузок при стендовых испытаниях элементов конструкции вертолетов;

- результаты измерения скорости роста трещин элементов «обшивка-стрингер» в процессе стендовых испытаний;

- результаты расчета остаточной долговечности стрингеров по известным математическим моделям и по модели, предложенной автором;

- результаты расчета характеристик трещиностойкости стрингеров из материала 01420;

- методика расчета живучести стрингеров.

9

Научная новизна работы:

- на основании количественного анализа трещин стрингеров на экземпляре вертолета автором впервые произведена классификация парка по повреждаемости стрингеров;

- на основании применения методов теории вероятности и математической статистики получены новые данные о процессах возникновения и нарастания количества усталостных трещин в различных зонах фюзеляжа при различных наработках. Впервые процесс возникновения и обнаружения трещин стрингеров рассмотрен как пуассоновский поток событий;

- автором создана методика оценки технического состояния экземпляра вертолета, вводящегося в строй после длительного хранения, основанная на применении критерия Колмогорова правдоподобия статистических гипотез;

- разработана методика определения периодичности осмотров стрингерного набора вертолета Ми-26Т;

- указанные методики позволяют обоснованно корректировать Регламент

ТО;

- автором разработана методика оценки эквивалентности воспроизведения эксплуатационных нагрузок при стендовых испытаниях фюзеляжей вертолета;

произведена оценка скорости роста усталостных трещин на эксплуатирующихся вертолетах;

- автором разработана методика воспроизведения эксплуатационных нагрузок для элементов вертолетных конструкций, не применявшаяся ранее;

- при проведении стендовых испытаний элементов «обшивка - стрингер» автором выявлены зоны конструкции с пониженным сопротивлением усталости;

- установлены причины разброса значений долговечности и живучести стрингеров, изготовленных из материала 01420;

- предложена экспериментальная модель развития трещины в стрингерах из материала 01420;

- автором разработана методика расчета живучести стрингера.

Реализация результатов.

Результаты диссертационной работы реализованы:

- в ОАО «МВЗ им. М.Л. Миля», ФГУП ГосНИИ ГА в Программах оценки технического состояния вертолетов Ми-26Т;

- в ОАО «Авиакомпания «ЮТэйр», ЗАО «Авиакомпания «Абакан-Авиа» и ОАО «2-й Архангельский ОАО» при вводе в строй вертолетов после длительного хранения;

- в «Ау1а1е81 ЬМС» (г. Рига), ОАО «МВЗ им. М.Л. Миля», ФГУП ГосНИИ ГА при оценке эквивалентности воспроизведения эксплуатационных нагрузок на испытательном стенде;

- в ОАО «Авиакомпания «ЮТэйр», ОАО «2-й Архангельский ОАО», ЗАО «Авиакомпания «Абакан-Авиа», ООО А/К «СКОЛ» при техническом обслуживании вертолетов;

- в ОАО РВПК «Роствертол» и ОАО «Авиакомпания «ЮТэйр» при выполнении ремонтов стрингеров по технологии Бюллетеня № 90.0605-БД-Г.

Апробация работы:

Основные результаты работы доложены на «Чаплыгинских чтениях», ФГУП «СибНИА им. С.А. Чаплыгина», 2011, Новосибирск, II Международной молодежной конференции «Гражданская Авиация XXI век» ФГОУ ВПО «Ульяновское высшее авиационное училище Гражданской Авиации», 2010, Ульяновск и 19-й Европейской конференции по фрактографии, 2012, Казань.

Публикации. Научные и практические результаты работы опубликованы в 7 печатных работах, в том числе 4 в изданиях, рекомендованных ВАК РФ.

Дальнейшее развитие работы связано с продолжением исследований кинетики трещин стрингеров, изготовленных из материала 01420 и установленных на вертолетах выпуска 1990-1992 года.

Структура и объем диссертации.

Диссертация состоит из Введения, 5 глав, заключения, списка литературы, Приложений.

Работа содержит 29 таблиц, 60 рисунков, список используемых источников из 84 наименований. Общий объем работы 148 листов сквозной нумерации и 49 листов приложений.

ГЛАВА 1. ПОДДЕРЖАНИЕ ЛЕТНОЙ ГОДНОСТИ ПАРКА ВЕРТОЛЕТОВ МИ-26Т В ГА РФ

1.1. Методы поддержания летной годности «стареющей» авиационной техники

Проблема обеспечения безопасной эксплуатации авиационной техники за пределами установленных при изготовлении ресурсов и сроков службы является одной из важнейших в авиации как в России, так и во всем мире. Особенно она актуальна для вертолетного парка Гражданской Авиации, основу которого составляют вертолеты типа Ми-8 и Ми-26. Это обусловлено, в первую очередь, их уникальными летно-техническими характеристиками, а также экономическими причинами - дороговизной новых экземпляров и выполнения капитальных ремонтов.

Вопросам методологии обеспечения безопасной эксплуатации стареющих воздушных судов посвящены работы, М.С. Громова, Г.И. Нестеренко, В.Л. Райхера, А.Ф. Селихова, Ю.М. Фейгенбаума, А.И. Фролкова, B.C. Шапкина и др. [1-11]. Основой всех методик является обеспечение эксплуатационной живучести конструкции, которая включает в себя безопасность разрушения и допустимость повреждения. Безопасность разрушения - свойство конструкции обеспечивать остаточную прочность при разрушении или существенном повреждении силового элемента. Допустимость повреждения - сохранение конструкцией необходимой остаточной прочности заведомо до обнаружения повреждения [12]. Для соблюдения принципа допустимости повреждения, в отличие от безопасности разрушения, необходим расчет длительности роста трещины. Таким образом, увеличивается роль уточнения интервалов осмотров конструкции. Для обеспечения необходимой эксплуатационной живучести конструкция должна удовлетворять следующим требованиям:

- должны быть определены силовые элементы, в которых в процессе

эксплуатации могут происходить повреждения;

13

- основные силовые элементы должны быть доступны для визуального контроля или для применения неразрушающих методов контроля;

- остаточная прочность конструкции с допустимыми повреждениями должна быть не ниже минимальной нормируемой величины;

- время развития трещины до предельного состояния в силовом элементе не должно превышать величины периодичности осмотра данного элемента;

периодичность осмотров и разрешающая способность средств неразрушающего контроля должны обеспечивать надежное обнаружение допустимых повреждений.

Силовые элементы конструкции вертолета Ми-26Т, в которых могут возникать повреждения, определены «Альбомом узлов планера, требующих повышенного внимания при выполнении технического обслуживания» [13]. В Альбом, в том числе, входят стрингеры и обшивки центральной части фюзеляжа, хвостовой и килевой балок, изготовленные из материала 01420. Данные элементы доступны для визуального контроля. Остаточная прочность конструкции стрингеров регламентируется Бюллетенем № 90.0605-БД-Г [14], введенным в действие в 1992 году. Периодичность выполнения бюллетеня - 1 раз в год. Однако опыт эксплуатации показывает, что указанная периодичность не обеспечивает безопасной эксплуатации вертолетов. При среднегодовом налете вертолета 300 часов осмотр и ремонт стрингеров необходимо выполнять значительно чаще. Одной из целей настоящей работы является уточнение и обоснование периодичности выполнения этих работ.

1.2. Вертолет Ми-26Т, парк вертолетов в ГА, ресурсное состояние парка, особенности конструкции, эксплуатации и технического

обслуживания

Тяжелый транспортный вертолет Ми-26Т был допущен к эксплуатации в

гражданской авиации совместным приказом Министерства авиационной

промышленности и Министерства гражданской авиации № 226/415 от 25.09.1987

14

и в течение последующих 25 лет зарекомендовал себя летательным аппаратом с летно-техническими характеристиками, не имеющими аналогов [15].

Большая емкость топливных баков, а также возможность установки дополнительных топливных баков в грузовой кабине позволяет эксплуатировать вертолет в широком диапазоне характеристик «Полезная нагрузка - Дальность полета». Вертолет используется на уникальных работах по перевозке грузов внутри фюзеляжа и на внешней подвеске. Основные виды применения:

- обеспечение разработки полезных ископаемых в труднодоступных районах (доставка различного оборудования, монтаж и демонтаж буровых установок);

- доставка гуманитарных грузов в зонах бедствия и военных конфликтов;

- монтаж линий электропередач и радиотрансляционных вышек (в том числе в труднодоступных горных районах);

- пожаротушение (полезный объем водосливного устройства 15 м3);

- рейдовая разгрузка судов.

Вертолет эксплуатируется на всех континентах, кроме Антарктиды, в широком диапазоне типов климата:

- влажный экваториальный (Центральная Африка);

- влажный тропический (Западная Африка);

- сухой тропический (Африка, Судан, Чад);

- морской субтропический (Греция);

- сухой субтропический, условия высокогорья (Афганистан);

- умеренный континентальный (север европейской части России, Западная Сибирь);

- резко континентальный (Якутия);

- условия крайнего севера (Чукотка).

На 01.01.2013 парк вертолетов Ми-26Т в ГА РФ составлял 63 экземпляра, при этом реально эксплуатирующихся машин насчитывалось 40 (64%). Структура парка по управлениям представлена в таблице 1.1.

Таблица 1.1.

Структура парка вертолетов Ми-26Т по управлениям ГА

Управление Вертолетов по списку Эксплуатирующихся вертолетов

Архангельское МТУ 7 5

Красноярское МТУ 13 10

Тюменское МТУ 27 16

Центральное МТУ 2 2

Южное МТУ 9 6

Якутское МТУ 3 1

Коми МТУ 1 0

Дальневосточное МТУ 1 0

Всего 63 40

13 вертолетов (30% летающего парка) эксплуатируется за рубежом - по

линии ООН в Африке и Афганистане, на пожаротушении в Греции. Вертолет ЫА-06297 Авиакомпании «ЮТэйр» в течение 3 лет успешно эксплуатировался в Канаде на нефтяных разработках. Структура эксплуатирующегося парка по авиакомпаниям представлена в таблице 1.2.

Таблица 1.2.

Структура парка вертолетов Ми-26Т по авиакомпаниям

Авиакомпания Вертолетов по списку Эксплуатирующихся вертолетов

2-й Архангельский ОАО 7 5

СКОЛ 8 7

ЮТэйр 23 15

Вертикаль -Т 1 1

МАЦ 1 1

Роствертол - авиа 3 3

ПАНХ 4 3

Абакан-Авиа 3 3

Нефтеюганский ОАО 1 1

Мирнинское АП 3 1

Вертолет Ми-26Т введен в эксплуатацию с заявленным назначенным ресурсом 12000 часов в течение 20 лет и ресурсом до 1-го ремонта 1200 часов в течение 6 лет. Однако начальный назначенный ресурс по условиям выносливости составлял 1500 часов. В период с 1987 по 1996 год была проведена серия летных и стендовых испытаний в ЦАГИ, ОАО «МВЗ им. М.Л. Миля», ФГУП ГосНИИ ГА,

ОАО РВПК «Роствертол» [16-19]. На основании полученных результатов в 1995 году были установлены следующие ресурсы:

- назначенный ресурс 2100 часов;

- ресурс до 1 - го ремонта 1800 часов.

В результате поэтапного увеличения к настоящему моменту для вертолета Ми-26Т установлен ресурс (назначенный, до 1-го ремонта и межремонтный) 4800 часов при неограниченном сроке службы с необходимостью подтверждения этапами 1 — 1,5 года.

Восстановившаяся с начала 2000-х годов потребность в авиационных работах, осуществляемых тяжелыми транспортными вертолетами, обеспечивает стабильный годовой налет на эксплуатируемый вертолет в диапазоне 200 - 400 часов (рис. 1.1) и годовую наработку парка 7500 - 9500 часов (рис. 1.2) [20-23].

Средняя наработка на один списочный и летающий вертолеты

Я Эксплуатируемый вертолет А Списочный вертолет

Год

Рис. 1.1. Динамика среднего годового налета вертолета Ми-26Т в ГА РФ

Общая наработка парка вертолетов по годам

Год

Рис. 1.2. Динамика наработки парка вертолетов Ми-26Т в ГА РФ

Распределения парка вертолетов по сроку службы и наработке представлены на гистограммах рис. 1.3.

5 10 15 20 25 30

Диапазоны наработки (год)

■ Всего ■ В эксплуатации

а)

300 600 900 1200 1500 1800 2100 2400 2700 3000 3300 3600 3900 4200 4500 4800

Наработка СНЭ (час)

■ Всего ■ В эксплуатации

б)

Рис. 1.3. а) Распределение парка вертолетов Ми-26Т по сроку службы, б) Распределение парка вертолетов Ми-26Т по наработке В последние годы наметилась тенденция восстановления летной годности вертолетов, отработавших к началу 90-х годов ранее установленные ресурсы 1200-1500 часов и находившихся на длительном хранении (восстановлено 5 машин). Также за последние 3 года в реестр ГА введены 3 машины из других реестров. Следует отметить, что все эти вертолеты имеют к моменту восстановления или ввода в реестр срок службы от 18 до 24 лет. Восстановление их летной годности проходит по специальным индивидуальным программам. Как правило, история эксплуатации вертолета неясна, а количество трещин стрингеров, обнаруженных при первоначальном осмотре велико (до 50 штук), неизвестна и наработка, при которых они появились. Отсюда возникает необходимость качественного сравнения технического состояния вертолета со средним по парку. Из схожего технического состояния исследуемого экземпляра с экземплярами со сравнимой наработкой можно сделать вывод о схожести условий эксплуатации. Следовательно, можно сделать прогноз технического состояния вертолета на будущую наработку при сохранении типовых условий эксплуатации.

До настоящего времени методик такого сравнения не существовало. Создание

18

такой методики в части, касающейся трещин стрингеров, является одной из целей настоящей работы. Прогноз технического состояния, сделанный на основе такой методики, будет полезен разработчику для поддержания летной годности, а также эксплуатирующей организации для планирования ремонтных работ.

Конструктивно фюзеляж вертолета, исключая носовую часть фюзеляжа, можно разделить на следующие зоны [15]:

- от шп. № 1 центральной части фюзеляжа (ЦЧФ) до шп. № 13 ЦЧФ (1-й силовой шпангоут);

- от шп. № 13 ЦЧФ до шп. № 17 ЦЧФ (2-й силовой шпангоут);

- от шп. № 17 ЦЧФ до шп. № 24 ЦЧФ (ограничение грузовой кабины);

- от шп. № 24 ЦЧФ до шп. № 36 ЦЧФ (гаргротная часть ЦЧФ);

- от шп. № 36 ЦЧФ до шп. 41 ЦЧФ (хвостовая часть ЦЧФ);

- хвостовая балка (ХБ);

- килевая балка (КБ).

В отличие от вертолетов типа Ми-8, Ми-6, Ми-10, имеющих хвостовую балку круглого сечения, хвостовая балка вертолета Ми-26 представляет собой эллипс, усеченный по большой диагонали, переменного сечения. Общий вид хвостовой и килевой балок и их силовых наборов представлен на рис. 1.4.

Рис. 1.4. Общий вид хвостовой и килевой балок

19

Стык хвостовой балки с ЦЧФ и с килем неразъемные, что также отличает ее от остальных вертолетов. Стыки осуществляются по наружному контуру с помощью ленты и прессованных профилей уголкового или 2-образного сечения по шп. № 41 ЦЧФ и по шп. № 10-12 ХБ, стыкующих стрингерный набор.

Силовой набор хвостовой балки, конструктивно являющейся продолжением хвостовой части ЦЧФ, состоит из 12 шпангоутов, 10 из которых замкнутые, а шп. № 11 и 12, к которым пристыкована килевая балка, незамкнутые. Продольный набор состоит из 72 стрингеров, равномерно расположенных по внутреннему контуру балки. По мере уменьшения сечения балки количество стрингеров сокращается. Стрингеры уголкового и бульбообразного сечения, равнополочные и неравнополочные. Соединения стрингеров и обшивки - клеесварные и заклепочные, стрингеров и шпангоутов - заклепочные через кницы.

Силовой набор килевой балки состоит из 14 нервюр, лонжерона и 31 стрингера в максимальном сечении. Количество стрингеров также уменьшается с уменьшением сечения. Стрингеры - уголкового и таврового сечения, соединения стрингеров, обшивок и нервюр аналогичны хвостовой балке.

Эксплуатация вертолетов Ми-26Т в ГА РФ осуществляется в соответствии с

Руководством по технической эксплутации, Регламентом ТО, а также с учетом

изменений и дополнений, введенных в действие бюллетенями промышленности и

индивидуальными Решениями об увеличении ресурсов и сроков службы.

Вертолеты, отработавшие 1200 часов и 12 лет, не реже одного раза в 1,5 года

проходят процедуру индивидуального подтверждения очередного этапа ресурса и

срока службы, а интенсивно эксплуатирующиеся вертолеты - 2-3 раза в год.

Данная процедура предусматривает оценку технического состояния

представителями ОАО «МВЗ им. М.Л. Миля», ФГУП ГосНИИ ГА, ФГУП

ГосНИИ «Аэронавигация» и ОАО РВПК «Роствертол» в соответствии с

«Программой исследования технического состояния вертолета Ми-26Т с целью

определения возможности индивидуального продления ресурсов и сроков

службы» от 02.02.2010. За период 2000 - 2012 год проведено около 350 таких

исследований. Кроме этого, Решения по индивидуальному увеличению ресурса

20

этапами по 300-450 часов, как правило, предусматривают промежуточные осмотры планера через 150-200 часов налета силами эксплуатирующей организации. Таким образом, все вертолеты парка, начиная с наработки 1200 -1500 часов находятся под постоянным контролем разработчика, изготовителя и институтов ГА. Это позволяет надежно выявлять дефекты, возникающие в эксплуатации, своевременно обобщать их и принимать меры по их устранению и, при необходимости, недопущению в будущем.

1.3. Материал 01420, его свойства и применение

Алюминиевый деформируемый термически упрочняемый сплав 01420 относится к системе Al-Mg-Li [24, 25]. Введение магния и лития в алюминий позволило получить материал с пониженным на 11% по сравнению с Д16 удельным весом и повышенным на 4% модулем упругости. По удельной прочности при комнатной температуре сплав 01420 превосходит сплав Д16, а по коррозионной стойкости близок к сплаву АмбМ. Из него изготавливают прессованные и катаные полуфабрикаты.

Список литературы диссертационного исследования кандидат наук Осипов, Дмитрий Николаевич, 2014 год

ЛИТЕРАТУРА

1. Громов, М.С. Проблемы поддержания летной годности воздушных судов гражданской авиации [Текст] / М.С. Громов, B.C. Шапкин // Научн. вест. МГТУ ГА. - 2006. - № 103. - С. 7-13.

2. Нестеренко, Г.И. Долговечность авиационных конструкций [Текст] / Г.И. Нестеренко // Прочность, колебания и ресурс авиационных конструкций. Труды ЦАГИ. - 2004. - Вып. 2664. - С. 239-256.

3. Нестеренко, Г.И. Ресурс и живучесть самолетных конструкций [Текст] /Г.И. Нестеренко // Проблемы машиностроения и надежности машин. - 2005. - № 1.-С. 106-118.

4. Селихов, А.Ф. Методология и опыт обеспечения безопасности конструкции стареющих самолетов [Текст] / А.Ф. Селихов, В.Г. Лейбов, Г.И. Нестеренко, В.Л. Райхер // Прочность авиационных конструкций. Труды ЦАГИ. -1998. - Вып. 2631.-С. 21-28.

5. Селихов, А.Ф. Основные принципы обеспечения прочности и ресурса вертолетов в СССР [Текст] / А.Ф. Селихов // Прочность авиационных конструкций. Труды ЦАГИ. - 1998. - Вып. 2631. - С. 7-20.

6. Фейгенбаум, Ю.М. Мониторинг условий эксплуатации и нормирование запасов на рассеивание эксплуатационной нагруженности при установлении ресурса пассажирского самолета по условиям прочности [Текст]: Дис. канд. техн. наук. / Ю.М. Фейгенбаум. - М.:МГТУ ГА, 2011. - 147с.

7. Фролков, А.И. Системный подход в науке и технике [Текст]: монография / А.И. Фролков. - М.: Книга и бизнес, 2007. - 176с.

8. Арепьев, А.Н. Вопросы эксплуатационной живучести авиаконструкций [Текст]: монография / А.Н. Арепьев, М.С. Громов, B.C. Шапкин. - М.: Воздушный транспорт, 2002. - 424с.

9. Михеев, P.A.. Прочность вертолетов [Текст]: учеб. для авиационных специальностей втузов / P.A. Михеев. - М.: Машиностроение, 1984. - 280с.

10. Акимов, А.И. Летные испытания вертолетов [Текст]: монография/

А.И. Акимов, Л.М. Берестов, P.A. Михеев. - М.: Машиностроение, 1980. - 399с.

140

11. Белов, B.K. Обеспечение усталостной долговечности авиационных конструкций технологическими методами [Текст]: монография / В.К. Белов, A.A. Калюта, Г.Ф. Рудзей. - Новосибирск: Изд-во НГТУ, 2012 - 404с.

12. АП 25 [Текст]: подзаконный акт к Воздушному кодексу, введ. в дейст. 1994 - 07 - 05 приказом № 48 / Межгосударственный авиационный комитет. - М.: Авиаиздат, 2004. - 241с.

13. Бюллетень 90.0905-БЭ-Г Альбом узлов планера, требующих повышенного внимания при выполнении технического обслуживания на вертолетах Ми-26Т [Текст]: бюллетень промышленности/ Департамент воздушного транспорта Минтранса России. - М.: 1993 - 25с.

14. Бюллетень 90.0605-БД-Г Осмотр и устранение трещин на стрингерах, изготовленных из материала 01420 [Текст]: бюллетень промышленности / Департамент воздушного транспорта Минтранса России. - М.: 1992 - 53с.

15. Вертолет Ми-26Т. Руководство по технической эксплуатации 209.00.00.000 РЭ Книга I Общие сведения о вертолете [Текст]: М.: 1987.

16. Научно-технический отчет № 395-96-П о научно-исследовательской работе 2070022508100. Наземные и летные испытания вертолета Ми-26Т № 30-01 с усиленными центральной частью фюзеляжа и хвостовой балкой [Текст]: научно-технический отчет/ АООТ «Московский вертолетный завод им. M.JI. Миля», АООТ «Роствертол», ГНЦ - Летно-Исследовательский институт им. М.М. Громова. - М.: 1996 - 181с.

17. Анализ функциональных отказов систем вертолета Ми-26Т [Текст]: научно-технический отчет / ГосНИИ ГА, АООТ «МВЗ им. М.Л. Миля». — М.: -1994.-239с.

18. Технический отчет № 4-17-93 Испытания хвостовой части фюзеляжа и концевой балки вертолета Ми-26Т на живучесть [Текст]: научно-технический отчет/ АООТ «МВЗ им. М.Л. Миля». - М.: - 1993 - 125с.

19. Александрии, Ю.С. Сравнительный расчет хвостовой части фюзеляжа и концевой балки вертолета Ми-26 по методу конечных элементов для испытаний

на живучесть [Текст]: научно-техническая работа / Ю.С. Александрии, С.А. Суханов, АООТ «МВЗ им. М.Л. Миля». - М.: 1992.

20. Отчет № 1/132-Ми-26Т/03 Обобщение опыта эксплуатации вертолетов Ми-26Т в гражданской авиации (за период с 1998 по 2003 г.) [Текст]: научно-технический отчет/ ГосНИИ ГА. - М.: - 2003 - 16с.

21. Отчет № 1/132-Ми-26Т/08 Обобщение опыта эксплуатации вертолетов Ми-26Т в гражданской авиации (за период с 2003 по 2008г.) [Текст]: научно-технический отчет/ ГосНИИ ГА. - М.: - 2008 - 11с.

22. Отчет № 1/132-Ми-26Т/09 Обобщение опыта эксплуатации вертолетов Ми-26Т в гражданской авиации (за период с 2005 по 2009 г.) [Текст]: научно-технический отчет/ ГосНИИ ГА. - М.: - 2009 - 11с.

23. Отчет № 132/316-Ми-26Т/11 Обобщение опыта эксплуатации вертолетов Ми-26Т в гражданской авиации РФ [Текст]: научно-технический отчет/ ГосНИИ ГА. - М.: - 2011 - 63с.

24. Фридляндер, И. Н. Высокопрочные деформируемые алюминиевые сплавы [Текст]: монография / И.Н. Фридляндер. - М.: 0боронгиз,1960. - 291с.

25. Фридляндер, И. Н. Алюминий-литиевые сплавы. Структура и свойства [Текст]: монография / И.Н. Фридляндер, К.В. Чуистов, А.Л. Березина, H.H. Колобнев. - Киев, Наукова думка, 1992. - 192с.

26. Расчетные характеристики металлических конструкционных авиационных материалов [Текст]: Справочник/ Выпуск 1. - М.: Триада Принт, 2007-353с.

27. Фридляндер, И.Н. Сплав 01420 AL-Mg-Li [Текст] / И.Н. Фридляндер, B.C. Сандлер // Металловедение и термическая обработка металлов. - 1988. - № 8 -С. 28-29.

28. Анализ дефектов силовой конструкции самолетов Ан-124-100 по результатам фото документирования [Текст]: научно-технический отчет/ ГосНИИ ГА.-М.: -2000.-47с.

29. Исследование причин возникновения трещин на стрингерах из сплава 1420 изделия «90» [Текст]: научно-технический отчет / ВИАМ, МВЗ им. M.JI. Миля. - М.: - 1990.-36с.

30. Бюллетень № 90.0657-БД-Г Фюзеляж. Хвостовая часть, концевая балка - Усиление нижних панелей [Текст]: бюллетень промышленности/ ГУТЭРАТ МГА. - М.: - 1991. - 20с.

31. Бюллетень № 90.0657-БД-Г Хвостовая балка - усиление нижних панелей, усиление левого борта в районе 37-41 шпангоутов [Текст]: бюллетень промышленности/ ГУТЭРАТ МГА. - М. - 1991. - 20с.

32. Бюллетень № 90.1124-БЭ-Г Вертолеты Ми-26Т. Ресурсы и сроки службы вертолетов Ми-26Т, условия и порядок их подтверждения [Текст]: бюллетень промышленности/ УПЛГ Росавиации. - М.: - 2011. - 7с.

33. Вентцель, Е.С. Теория Вероятностей [Текст]: учеб. пособие/ Е.С. Вентцель. - издание третье, исправленное - М.: - Наука, 1964. - 576с.

34. Чистяков, В.П. Курс теории Вероятностей [Текст]: учеб. пособие / В.П. Чистяков. - 2-е изд., перераб. и доп. - М.: Наука, 1982. - 256с.

35. Бронштейн, И.Н. Справочник по математике [Текст]: справочник/ И.Н. Бронштейн, К.А. Семендяев. - издание переработанное - М.: - Наука, 1980 -976с.

36. Пытьев, Ю.П. Теория вероятностей и математическая статистика для физиков [Текст]: монография / Ю.П. Пытьев, И.А. Шишмарев. - М.: Издательство Московского университета, 2010. - 406с.

37. Pearson, К. Tables for statisticians and biometricians [Texr] / K. Pearson v. 1-2. -L.: 1924.

38. Воробьев, А.З. Сопротивление усталости элементов конструкций [Текст]: учеб. пособ. / А.З. Воробьев, Б.И. Олькин, В.Н. Стебенев, Т.С. Родченко. - М.: Машиностроение, 1990. - 237с.

39. ГОСТ 25.101-83. Расчеты и испытания на прочность: Методы схематизации случайных процессов нагружения элементов машин и конструкций

и статистического представления результатов [Текст]. - Введ. 1984-07-01. - М.: Изд-во стандартов, 1983. - 25с.

40. Катаев, В.П. Расчеты деталей машин и конструкций на прочность и долговечность [Текст]: монография / В.П. Кагаев, H.A. Махутов, А.П. Гусенков. -М.: - Машиностроение, 1985. - 224с.

41. Кагаев, В.П. Расчеты на прочность при напряжениях, переменных во времени [Текст]: Под ред. А.П. Гусенкова / В.П. Кагаев. - 2-е изд., перераб. и доп. - М.: Машиностроение, 1993. - 364с.

42. Пейн, А. Усталостная прочность и долговечность самолетных конструкций. Определение усталостной прочности крыльев самолета при помощи натурных испытаний [Текст]: Пер. с англ.; под ред. И.И. Эскина. / А. Пейн. - М.: Машиностроение, 1965.-С. 182-248.

43. Хейр, Е. Усталостная прочность и долговечность самолетных конструкций. Количественное исследование усталостной прочности [Текст]: Пер. с англ.; под ред. И.И. Эскина. / Е. Хейр. - М.: Машиностроение, 1965. - С. 9-51.

44. Осипов, Д.Н. Схематизация процесса эксплуатационного нагружения элемента «обшивка-стрингер» вертолета Ми-26Т для усталостных испытаний со случайным нагружением [Текст] / Д.Н. Осипов, M.J1. Сердобольская, B.C. Шапкин //. Научн. вест. МГТУ ГА. - 2010. - № 153. С. 83-92.

45. Методика и технические средства для испытаний на статическую и повторно-статическую прочность широкофюзеляжных самолетов [Текст]: сборник статей по материалам открытой иностранной печати/ Обзор. - М.: ЦАГИ, 1983.

46. Воскобойник, М.С. Конструкция и прочность самолетов и вертолетов [Текст]: учеб. пособ. / М.С. Воскобойник. - М.:, Транспорт, 1972.

47. Коулмэн, Т.Д. Повторяемость нагрузок, действующих на транспортные самолеты [Текст]: переводы / Т.Л. Коулмэн. - М.: ЦАГИ, 1969.

48. Маккалох, А. Определение спектров повторных нагрузок при испытаниях компонентов конструкции и целых конструкций самолетов [Текст]:

сборник переводов статей и рефератов. Пер. с англ. под ред. И.И. Эскина. / А. Маккалох. - М.: Машиностроение, 1965. - С. 52 - 91.

49. Александрии, Ю.С. Применение прочностных летных испытаний и метода конечных элементов при анализе прочности вертолета Ми-26 [Текст]: научно-техническая работа / Ю.С. Александрии, А.Б. Кудряшов. - М.: МВЗ им. М.Л. Миля, 1993.

50. ГОСТ 25.507-85. Расчеты и испытания на прочность в машиностроении: Методы испытания на усталость при эксплуатационных режимах нагружения [Текст]. - Введ. 1986-07-01. - М.: Изд-во стандартов, 1984. -18с.

51. Михеев, P.A. Летные прочностные испытания вертолетов [Текст]: / P.A. Михеев, B.C. Лосев, A.B. Бубнов. - М.: Машиностроение, 1987.

52. Гордеева, Т.А. Анализ изломов при оценке надежности материалов: монография [Текст] / Т.А. Гордеева, И.П. Жегина. - М.: Машиностроение, 1978. -200с.

53. Шанявский, A.A. Безопасное усталостное разрушение элементов авиаконструкций. Синергетика в инженерных приложениях [Текст]: монография / A.A. Шанявский. - Уфа: Издательство научно-технической литературы «Монография», 2003. - 803с.

54. Фридман, Я.Б. Строение и анализ изломов металлов: учеб. пособ. / Я.Б. Фридман, Т.А. Гордеева, A.M. Зайцев. - М.: Машгиз, 1960. - 128с.

55. Гордеева, Т.А. Методы выявления различных стадий разрушения при повторном нагружении по микрофрактографическим признакам [Текст] / Т.А. Гордеева, И.П. Жегина // Заводская лаборатория - 1976. - т. 42, № 4. - С. 464 -469.

56. Фридман, Я.Б. Механические свойства металлов [Текст]: монография / Я.Б. Фридман. Изд. 3-е. Ч. 1. Деформация и разрушение. - М.: Машиностроение, 1974.-472с.

57. Екименков, Л.Н. К исследованию закономерностей процесса

усталостного разрушения алюминиевых сплавов в связи с частотой нагружения

145

[Текст] / J1.H. Екименков // Заводская лаборатория - 1970. - т. 36, № 10. - С. 1261 - 1262.

58. Гордеева, Т. А. Статистические методы исследования строения изломов [Текст] / Т.А. Гордеева // Статистические вопросы прочности в машиностроении. - М.: Машгиз, 1961. - С. 50-60.

59. Микроскопические и макроскопические основы механики разрушения [Текст] / Пер. с англ. Под ред. А.Ю. Ишлинского. - М.: Мир, 1973.

60. Гордеева, Т.А. Применение фрактографии для изучения кинетики разрушения легких сплавов [Текст] / Т.А. Гордеева, И.П. Жегина, Т.А. Володина // Проблемы прочности. - 1971. - № 3 - С. 25-29.

61. Иванова, B.C. Синергетика. Прочность и разрушение металлических материалов [Текст]: / B.C. Иванова. - М.: Наука, 1992.

62. Шанявский, А.А. Прогнозирование развития усталостных повреждений элементов конструкции авиатехники при сложном напряженном состоянии [Текст]: / А.А. Шанявский, Е.Ф. Орлов, К.З. Караев. - М.: Воздушный транспорт, 1993.

63. Феодосьев, В.И. Сопротивление материалов [Текст]: монография / В.И. Феодосьев. -М.: Наука, 1986. - 512с.

64. Мураками, Ю. Справочник по коэффициентам интенсивности напряжений [Текст]: справочник, / Под ред. Ю.Мураками. - Москва, Мир, 1990.

65. Paris, Р.С. A critical analysis of crack propagation lows [Text]: / P.C. Paris, E.A. Erdogan. - Trans ASME, J.BAS Eng. 1963.

66. Walker E.K. The effect of stress ratio during crack propagation and fatigue for 2024-T3 and 1075-T6 aluminium. Effect of Environment and Complex Load History on Fatigue Life [Text]: / E.K. Walker. - ASTM STP 462, 1970.

67. Броек, Д. Основы механики разрушения [Текст]: / Д. Броек - М.: Высшая школа, 1980.

68. Коллинз, Дж. Повреждение материалов в конструкциях. Анализ, предсказание, предотвращение [Текст]: / Дж. Коллинз. - М.: Мир, 1984.

69. К. Тапака, К. Influence of specimen geometry on delayed retardation phenomena of fatigue crack growth in HT80 steel and A5083 aluminium alloy [Text]: / K. Tanaka, S. Matsuoka, V. Schmidt, M. Kuna. - Journ. Adv. In FRact. Res., 1982.

70. Осипов, Д.Н. Распределение трещин стрингеров из материала 01420 вертолета Ми-26Т по фюзеляжу и процесс их накопления в зависимости от наработки [Текст] / Д.Н. Осипов, B.C. Шапкин // Научн. вест. МГТУ ГА, серия Аэромеханика и прочность - 2009. - № 141 - С. 84-92.

71. Заключение № 8912-АТ/103 по результатам исследований фрагментов стрингеров центральной части фюзеляжа и килевой балки вертолетов Ми-26Т RA-06001 и RA-06002 [Текст]: материалы исследования / Государственный Центр «Безопасность полетов на воздушном транспорте». - М.: 2005. - 31с.

72. Заключение № 9355-АТ/103 по результатам исследования разрушенных фрагментов килевой балки вертолета Ми-26Т [Текст]: материалы исследования: / Государственный Центр «Безопасность полетов на воздушном транспорте». - М.: 2009. - 31с.

73. Осипов, Д.Н. Измерение скорости развития усталостных трещин в стрингерах из материала 01420 вертолета Ми-26Т [Текст] / Д.Н. Осипов, B.C. Шапкин // Научн. вест. МГТУ ГА. - 2010. - № 153. - С. 77-83.

74. Нормы летной годности гражданских вертолетов СССР. Издание второе, НЛГВ-2 [Текст]: Дата вступления в силу 01.06.1987. - М.: Типография ЦАГИ, 1989.-411с.

75. Отчет № 132/163-Ми-26/08 Расчет средневзвешенной оценки повторяемости режимов полета и нагрузок вертолета Ми-26Т в сургутском регионе [Текст]: научно-технический отчет / ГосНИИ ГА. - М.: 2008. - 120с.

76. Осипов, Д.Н. Расчет параметров нагружения элементов «обшивка-стрингер» конструкции вертолета Ми-26Т при усталостных испытаниях [Текст] / Д.Н. Осипов, B.C. Шапкин // Научн. вест. МГТУ ГА. - 2010. - № 153. - С. 70-77.

77. Одинг, И. А. Допускаемые напряжения в машиностроении и циклическая прочность металлов [Текст]: / И.А. Одинг. - М.: Машгиз, 1962.

78. Методика расчета и характеристики средне-взвешенной оценки повторяемости режимов полета вертолета Ми-26Т [Текст]: научно-технический отчет / ГосНИИ ГА. - М.: - 2003. - 13с.

79. Osipov, Dmitry. Stringers of 01420 alloy fatigue cracking in welding joints of stringer-sheets for helicopter tail boom [Text] / Dmitry Osipov, Andrey Shanyavskiy // 19h European Conference on Fracture, Fracture mechanics for durability, reliability and safety. Kazan, 2012 - P.406.

80. Заключение № 9498-СИ/106 по результатам исследований образцов из сплава 01420 (системы Al-Mg-Li), разрушенных при испытаниях на стенде МГТУ ГА, с целью определения кинетики разрушения и оценки качества материала [Текст]: материалы исследования / Государственный Центр «Безопасность полетов на воздушном транспорте». - М.: - 2011. - 32с.

81. Нестеренко, Б.Г. Расчет роста усталостных трещин [Текст]: / Б.Г. Нестеренко. -М.: Проблемы машиностроения и надежности машин, 2007.

82. Клюев, В.В. Машиностроение [Текст]: Энциклопедия, Т IV. /В.В. Клюев.-М.: 1998.

83. Заключение № 9506-АК/103 по результатам специальных исследований фрагментов конструкции фюзеляжа вертолета Ми-26Т RA-06121 в связи с авиационным происшествием, происшедшем 20.12.2011 [Текст]: материалы исследования / ГосЦентр безопасности полетов. - М.: - 2012. - 133с.

84. Ведомость дефектов, обнаруженных при испытаниях на усталость и живучесть конструкции планера вертолета Ми-26Т (хвостовая часть фюзеляжа от шп. 36 до шп. 41 и концевой балки [Текст]: материалы исследования / LNK Aviatest, РНЭЦ «Авиатест ЛНК». - Рига, 2011. - 476 с.