Далин В.Н. Конструкция вертолетов, страница 4

Указанный эффект иллюстрируется рис. 1.2.3, когда для повышения К„„флаттера при близости частот требуется меньший балансировочный груз. Упругие связи определяются величиной коэффициента аннзотропин всей конструкции или конструкционного материала. Эффект упругой анизотропии можно создать применением специального материала, обладающего этими свойствами, или подкрепить обшивку продольным набором под некоторым углом к строительной оси.

20 ч; Ри . 1.2.З. Влияние балансира на критическую скорость флагитерсс 1кр' ' ззг собственная крутильная изгибная частота 2 Р*»/Р*" Явление флаттера происходит со значительным числом взаимодействующих форм колебаний. Чаще всего удается выделить две основные степени свободы в каждой паблгодаемой форме флаттера; остальные играют вспомогательную роль. Поэтому форму флаттера обычно характеризугот двумя основными степенями свободы, например, «изгиб крыл໠— «кручение крыла», «изгиб крыл໠— «изгиб фюзеляжа» и т.п. При изгибно-изгибной форме 'Чкр флаттера кручения крыла, приводящее к изменениям углов атаки, происходит за 2 счет изгиба фюзеляжа. На ЛА может возникать несколько форм флаттера. Если за счет некоторых конструктивных мероприятий удается повысить У„„одной из 1 форм флаттера, у которой зта скорость была наименьшей, то начинает проявляться другая форма флатгера. 1 2 р.т/Р ° Например, на рис.

1.2.« показано, что с ростом жес- Рис. 1.2.4, Различные формы флаттера; гкости крыла на кручение 1 — изгибно-крутильная; изгибно-кругильная форма 2 — изгибно-изгибная 1 флаттера может перейти в изгибно-изгибную форму 2. Это обстоятельство существенно усложняет решение задачи об оптимизации конструкции по условиям флаттера. 21 МАССА ДЛЯ ОБЕСПЕЧЕНИЯ НАДЕЖНОСТИ РАБОТЫ АГРЕГАТА Полная надежность и безопасность конструкции в течение всего срока службы может быть обеспечена только правильной системой наблюдения во время ее эксплуатации. Конструктор доллген понимать, что никакие расчеты и испытания ка образцах и стендах не гарантируют от эксплуатационных осложнений. Их причиной может быть и ограниченность знания.

Поэтому в задачу создания надежной и безопасной конструкции входит разработка такой системы контроля па время эксплуатации, которая своевременно сигнализировала бы о появлении любого опасного дефекта. Все без исключения агрегаты должны рассматриваться как система, вкл|очающая в себя и конструкцию, и все, что относится к контролго за ней во время эксплуатации и обслуживания. На основе анализа расчетов, испытаний образцов, натурных отсеков и опытных изделий конструктор должен выявить критические места, выбрать такие методы контроля, которые гарантировали бы обнаружение дефекта на безопасной стадии его развития, определить такуго периодичность коггтрольпых осмотров критических мест, чтобы в промежутке между ними дефект не успевал достичь критической величины.

Особое внимание должно быть обращено па выбор эффективного метода контроля: везде необходимо обеспечить подходы для визуального осмотра. Там, где нельзя обеспечить подходы, должны быть отработаны методы осмотра оптическими приборами; где невозможен и такой осмотр, необходимо развивать методы инструментального перазрушающего контроля.

Конструкция должна иметь эксплуатациопную и дефектоскопическую технологичность, Без этого невозможно создание безопасной конструкции с большим ресурсом. Необходимым условием обеспечения безопасности полета является учет практически возможных опасных случаев для каждого элемента конструкции и каждой функциональной системы вертолета. Статическая прочность и выносливость конструкции вертолета должны быть таковы, чтобы исключалась возмонгность опасного для вертолета разрушения элементов конструкции при действии па них нагрузок в ожидаемых условиях эксплуатации в пределах установленных ресурсов и сроков службы. Особое внимание в процессе конструирования необходимо уделять обеспечению безотказной работы каждой функциональной системы, нарушение нормальной работы которой во всех возможных сочетаниях внешних условий, воздействующих на систему, может 22 привести к катастрофическим летпым происшествиям. Возможность отказов элементов, приводящих к отказу функциональной системы или его опасным последствиям, должна быть сведена к минимуму соответствузощими конструктивными мероприятиями.

По степени ответственности за бозопасность полста все агрегаты и детали вертолета можно разделить на четыре группы. 1 эруппа — агрегаты, разрушение которых приводит к немедленному и полному нарушению работоспособности и безопасности при трудно обнаружизаемом начале появления усталостной трещины. К этой группе молгпо отнести лопасти, лонжерон которых обшит каркасом и не позволяет осмотреть его после полета, ряд закрытых для осмотра деталей втулки и системы управления НВ и РВ,вал НВ и т.д.

2 зрупиа — агрегаты, разрушение которых могло бы привести к пемедленпому и полному нарушению работоспособности конструкции и безопасности полета, но имеется возмолгность раннего обнаружения появления усталостной трещины. Сюда входят лопасти с надежно работающей системой сигнализации появления трещин и все остальные агрегаты, отнесенные к 1 группе, если появление в них усталостпой трещины молгет быть обнаружено в предполетном осмотре. 8 зруппа — агрегаты, разрушение которых приводит к частичной потере работоспособности конструкции и угрожает безопасности полета, но позволяет совершить вынужденную посадку без поломки вертолета. К этой группе принадлежат многие элементы фюзелюка, даже редукторная рама, если опа выполнепа па статически неопределимой схеме. 4 зруппа — агрегаты, разрушение которых вызьзвает частичную потерю работоспособности вертолета с сохранением возможпости продолжения полета, пе влечет за собой быстрого разрушения других агрегатов и позволяет обнаружить разрушение при наземном осмотре.

К этой группе можно отнести многие элементы фюзеляжа, стабилизатор и ряд аналогичных элементов конструкции. Детали и узлы следует конструировать не только по критерию безопасной долговечности, но и па сопротивление процессу разрушения, т.е, так, чтобы треснувшие детали могли быть обнаружены и заменены до разрушения конструкции. Жизненно важные части конструкции доля1ны быть доступны для осмотра, а в случае недоступности осмотра — конструироваться с большим запасом или дублироваться.

При наличии трещин остаточная прочность конструкции должна находиться в заданных пределах по условиям надежности. 23 Решение проблемы безопасности вертолетного транспорта входит в комплекс работ и мероприятий, направленных па: а) совершенствование организации, технического оснащения и повышение квалификации персонала всех служб системы воздушного транспорта; создание потенциально безопасного вертолета, соответствующего уровню и условиям эксплуатирующих организаций; б) повышение выживаемости пассажиров и экипажа при попадании вертолета в аварийную или катастрофическую ситуацию. Разработка конструкции дописка быть частью комплексной программы конструкторских, расчетных и экспериментально-исследовательских работ, посвященных преимущественно вопросам надеэкности и ресурса.

Расчетные и эксперимептально-исследовательские работы при создаяии конструкции агрегата осуществляются в три этапа. 1. На переел эшапе, кроме обычной проверки прочности по ззагрузкам, определяемым нормами прочности, производятся по крайней мере следующие расчетные работы: — оптимизация массы и зкономических показателен; — расчет выносливости силового продольного набора и основных нагруженных узлов; — определение соответствия схемы и типа конструкции требованиям безопасного разрушения.

Все эти расчеты производятся на самой ранней стадии конструирования для того, чтобы заложить в конструкцию те основные принципы, которые позднее не могут быть скорректированы. Объем расчетных работ определяет и методы их исполнения. Без использования ЭВМ необходимый объем расчетов практически невыполним. 2.

Конструкторскуго разработку должны предварять или, в крайнем случае, сопровождать испытания конструктивных образцов и моделей второго этапа исследования. На втором этапе определяются; допускаемые напряжения сжатия в силовом продольном наборе; выносливость регулярной зоны нижнего и верхнего силовых продольных наборов; выносливость критических месг конструкции, главным образом, поперечных стыков (для выбора типа стыка и оценки его соответствия требуемому ресурсу); скорость распространения трещин на образцах для проверки выбора материала и типа конструкции.

3. Завершающим, третьим аталом комплексной программы должны быть испытания полноразмерных отсеков, стендов и целиком агрегатов на статическую прочность' по программе испытаний на ресурс (включая испытания на скорость распространения тре- щин, безопасность при частичном разрушении, акустическую прочность и т.д.) и функциональные испытания агрегатов механизации с проверкой их работоспособности. МАССА КОНСТРУКТИВНО-ТЕХНОЛОГИЧЕСКАЯ Масса, определяемая конструктивно-технологическими факторами, формируется за счет несиловых злементов конструкции — перегородок, полок для размещения и крепления оборудования, внутренней отделки кабин и т.д., а также за счет дополнительной массы технологических соединений„постоянной толщины листового материала и стандартных профилей, применяемых для обшивки и стрингерного набора каркасных агрегатов. Снижение технологических излишков массы возможно по следующим направлениям.

1. Применение полуфабрикатов переменных сечений (клиновидной обшивки и профилей). 2. Применение монолитных прессованных, литых или механически обработанных конструкций (панели, окантовки, люки, каркасы фонарей и окоп). Зги конструкции из-за отсутствия соедипительпых отверстий обладают повышенной усталостной прочностью. Особеппо выгодны штампованные детали, у которых сохраняется волокнистая структура металла. 3. Увеличение габаритов полуфабрикатов (обшивка, профилей) для уменьшения числа соединений. 4.