/
Text
»а«аес$№«^.-м*1^'*1»«ШИЯ!1*111Г1СР€»Й1»№>*«й
ТЕХНОЛОГИЯ
МОНТАЖА
“
^
У.
Л Г
.^
1
. '..... : < : г , К
к
Я 'т т ш
« ;ш а
:
А. В. ЧЕРН Ы Ш ЕВ
ТЕХ Н О Л О ГИ Я
МОНТАЖА, ОТРАБОТКИ,
ИСПЫТАНИЙ И КОНТРОЛЯ
БОРТОВЫХ СИСТЕМ
Л Е ТА Т Е Л Ь Н Ы Х
АППАРАТОВ
Допущено
Министерством высшего и среднего специального образования СССР
в качестве учебного пособия
для студентов высших технических учебных заведений
О
Москва
«М А Ш И Н О С Т Р О Е Н И Е »
19 7 7
УДК 629.7.002 (07.5.8)
Научный редактор д-р техн. наук В . Н. Крысин
ПРЕДИСЛОВИ'Е
Рецензенты: кафедра Московского авиационного института
нм. С. Орджоникидзе, канд. техн. наук В. М . Сапожников
Чернышев А. В. Технология монтажа, отработки, испытаний
и контроля бортовых систем летательных аппаратов. Учебное
пособие для авиационных вузов. М., «Машиностроение>\ 1977,
336 с.
В учебном пособии изложены теоретические основы и техноло
гические процессы монтажа, отработки, испытания и контроля
бортовых систем.
Приведены рекомендации по технологичности, принципы раз
работки директивных технологических материалов и методы обес
печения взаимозаменяемости бортовых систем по геометрическим
и физическим параметрам.
Рассмотрены принципы разработки технологических процес
сов монтажа, испытания и контроля, методы и средства обеспе
чения высокого качества, надежности и требуемого ресурса бор
товых систем в производстве, основанные на применении техники
числового программного управления технологическим обору
дованием, современной теории моделирования н использовании
вычислительных машин.
Учебное пособие предназначено для студентов авиационных
вузов и составлено в соответствии с программой курса «Техноло
гия монтажа и испытаний летательных аппаратов». Оно может
быть полезно для инженерно-технических работников предприя
тий авиационной промышленности.
Табл. 13, ил. 164, список лит. 40 назв.
31808-202
-202-77
038(01)-77
Издательство «/Машиностроение», 1977 г.
Создание летательных аппаратов новых типов, обладающих
высокой скоростью, дальностью и высотой полета и требующих
более высокого уровня автоматизации управления полетом, непо
средственно связано с развитием авиационного приборостроения.
В общем объеме производства летательных аппаратов доля
монтажных и контрольно-испытательных работ неуклонно уве
личивается. Существенно повышаются требования к их качеству,
которое во многом определяется соверщенством технологических
процессов монтажа, контроля и испытаний.
Процессы монтажа бортовых систем требуют проведения весьма
сложных работ по обеспечению взаимозаменяемости элементов,
входящих в состав систем, а такж е отработки и доводки выход
ных параметров систем. Отработка и доводка систем производится
с учетом специфических условий эксплуатаций, тепловых, меха
нических и других нагрузок.
Необходимость определения разнообразных показателей каче
ства бортовых систем на различных этапах производства, много
образие принципов работы систем и большое количество параме
тров, характеризующих их свойства, привели к большому коли
честву контрольно-испытательных работ, разнообразных по своим
целям и характеру.
Снижение трудоемкости монтажных и контрольно-испыта
тельных работ, а такж е пг»вышение качества их отработки и сокра
щение цикла подготовки производства связано с обеспечением:
высокой степени технологичности систем;
взаимозаменяемости систем по геометрическим и физическим
параметрам;
точности изготовления и монтажа систем;
всесторонней отработки и проверки качества систем в про
цессе производства за счет внедрения методов технической диагно
стики и’^контрольно-испытательных стендов;
типизации и нормализации технологических процессов и при
менения для их проектирования электронных вычислительных
машин;
автоматизации и механизации монтажных и контрольно-испы
тательных работ;
1*
3
внедрения совершенных систем комплексного управления к а
чеством продукции и передовых форм организации производства,
в первую очередь, контрольно-испытательных станций, лабора
торных центров, специальных служб надежности и систем без
дефектной сдачи продукции с первого предъявления.
В книге рассматриваются классификация и основные требова
ния, предъявляемые к бортовым системам, их монтажу, испыта
нию и контролю (гл. 1). Последующий материал пособия изложен
в соответствии с основными этапами производства летательных
аппаратов и предусматривает последовательное изложение: во
просов отработки технологичности систем и составления директив
ных технологических материалов на стадии проектирования лета
тельных аппаратов (гл. 2); вопросов обеспечения и отработки взаи
мозаменяемости бортовых систем по геометрическим и физическим
параметрам (гл. 3, 4 и 5); технологии монтажа, испытания и кон
троля систем в производстве (гл. 6, 7, 8 и 9).
Автор выражает глубокую благодарность профессору М. Н. Гор
бунову, доценту С. И. Лесных, канд. техн. наук В. А. Андрееву
за советы при подготовке рукописи, а такж е профессорам А. Л. Абибову, В. П. Григорьеву и канд. техн. наук В. М. Сапожникову
за ряд ценных замечаний. Автор выражает благодарность сотруд
никам кафедры «Технология производства летательных аппара
тов» В. И. Круглову и В. Н. Рожкову за помощь в оформлении
рукописи.
Глава 1
КЛАССИФИКАЦИЯ И ОСНОВНЫЕ ТРЕБОВАНИЯ,
ПРЕДЪЯВЛЯЕМЫЕ К БОРТОВЫМ СИСТЕМАМ,
ИХ МОНТАЖУ, ИСПЫТАНИЮ И КОНТРОЛЮ
1.1. КЛАССИФИКАЦИЯ
И ИХ ЭЛЕМЕНТОВ
БОРТОВЫХ СИСТЕМ
Бортовые системы можно классифицировать по двум основным признакам:
по назначению и виду применяемых коммуникаций.
По назначению бортовые системы подразделяют на следующие:
силовые установки (СУ): двигатели и обслуживающие их системы; системы
запуска двигателей, системы управления двигателями, топливные системы,
системы управления воздухозаборниками, системы управления регулируемого
сопла двигателя и т. д.;
системы управления полетом летательного аппарата (СУП): пилотаж но
навигационное оборудование (ПНО), системы наведения на цель;
энергосистемы (ЭС): гидравлические и пневматические системы;
специальные системы, состав которых меняется в зависимости от типа и
назначения летательного аппарата: взлетно-посадочные устройства (ВПУ), элек
тротехническое оборудование (ЭТО), радиотехническое оборудование (РТО),
пассажирско-бытовое оборудование для пассаж ирских самолетов и вертолетов
(ПО), системы высотного оборудования, системы спасения, противообледенительные системы, противопожарные системы и т. д.
По применяемым средствам коммуникаций системы можно подразделить на
электропроводные, трубопроводные, кинематические и смешанные.
Электропроводные системы содержат электро-, радио- и пилотаж но-навига
ционные системы; трубопроводные — гидравлические и газовые системы; а кине
м атические— механические системы (тросовые, типа вал—шестерня и т. д.).
Элементы бортовых систем можно рассматривать по двум признакам: ф унк
циональному и конструктивно-технологическому.
Функциональным элементом конструкции бортовых систем называется часть
системы, имеющая определенное функциональное значение.
Эти элементы можно разделить на основные и вспомогательные (устано
вочные).
К основным функциональным элементам систем относятся:
источники и преобразователи энергии;
исполнительные органы;
датчики информации;
элементы автоматики;
счетно-решающие и вычислительные устройства;
указательны е и измерительные приборы;
коммуникации.
Д л я закрепления основных функциональных элементов кспсльзую т
специальные крепежные элементы (хомуты, скобы, колодки, замки и т. п.) и
универсальные (болты, винты, заклепки и т. п.).
=11
О
«“Сй
С5
=51.
•0
5
Ч)
5Ц
5
3;
■0
с;
3;
о
X
3
ю
он
СЬ
о
ю
5:
в-
а
о
8
•е*
я
•&
я
Вспомогатальнымн установочными -функциональными элементами назы
ваются промежуточные и крепежные элементы (рис. 1 . 1 ).
Все основные и вспомогательные функциональные элементы бортовых систем
соединяются согласно чертежам, принципиальным и монтажным схемам, состав
ленным в соответствии с назначением монтируемой системы.
Все соединения можно разделить на два больших класса:
разъемные, допускающие разъединение и повторное соединение без разруш е
ния основных и крепежных элементов конструкции;
неразъемные, не допускающие разъединение элементов без разруш ения основ
ных и крепежных элементов.
В процессе производства отдельные ф ункциональны е элементы объединяют
в самостоятельные монтажные единицы:
комплекс бортовых систем, т. е. все бортовые системы, смонтированные на
летательном аппарате;
участок систем — часть комплекса бортовых систем, смонтированная в от
дельных узлах, секциях и агрегатах планера;
зона систем — часть участка систем, выделенная, по определенному при
знаку (зона энергоузлов, зона радиоаппаратуры и т. д.);
монтажный узел — часть участка или зоны,^выполняю щ ая ограниченные
функции (монтажная гидравлическая панель, щиток, приборная доска, этаж ерка,
пульт и т. д.);
блок — часть монтажного узла, зоны или участка систем, собранная в одном
корпусе; в виде блоков поставляются приборы, радиоаппаратура, электрические
и гидравлические агрегаты, электрораспределительные коммутационные коробки
и другие элементы;
коммуникации — часть монтажного узла, зоны или участка систем, пред
назначенная для соединения отдельных функциональных и технологических элег
ментов между собой; при этом различают следующие виды коммуникаций: электро
проводные (отдельные электропровода, электрож гуты и кабели), трубопроводные
(трубы гидравлических, топливных и газовых систем) и механические (тросы
и тяги систем управления полетом и двигателем).
При рассмотрении конструктивно-технологического членения бортовых си
стем следует иметь в виду, что если один из рассматриваемых элементов, напри
мер блок или элемент коммуникации, является составной частью другого эл е
мента, например монтажного узла, то монтажный узел по отношению к блокам
и этим коммуникациям будет элементом конструкции высшего порядка, а блоки
и коммуникации по отношению-, к монтажному узлу — элементами низшего
порядка.
1.2. ФАКТОРЫ о к р у ж а ю щ е й СРЕДЫ
НА РАБОТУ БОРТОВЫХ СИСТЕМ
И ИХ ВЛИЯНИЕ
1.2.1. Естественные и искусственные факторы
к
а
Факторы окружающей среды в значительной степени определяют конструк
тивные требования, предъявляемые к бортовым системам, и влияют не только на
выбор конструкции элементов систем, но и на характер технологических процес
сов их монтажа, отработки и испытания.
,
Факторы окружающей среды могут быть подразделены на естественные и
искусственные. Естественные факторы возникают под действием явлений при
роды, которые оказывают влияние на летательный аппарат и его бортовые системы
в процессе всей его «жизни», т. е. на этапах производства, транспортирования
к месту эксплуатации, хранения и эксплуатации. К естественным факторам можно
отнести климатические условия, воздействие биологических факторов, а такж е
специфические условия космического пространства.
Искусственные условия возникают как результат функционирования лета
тельного аппарата и его бортовых систем. К искусственным условиям работы ле
тательного аппарата и его бортовых систем можно отнести высокую температуру,
вызванную работой двигателей и аэродинамическим нагревом, механические
100
Высота
I
80 ^
I
60
г
“Ч 820
Ь5
2,0
Время, ч
3,0
ч
I
^
О
-20
Рис. 1.2. График изменения температуры обш ивки'самолета «Кон
корд» за один типовой полет
М
Порывы высокой скорости
Поры вы низкой скорости
М а н ев р ы
Маневры низкой
скорости
Высокой
скорости
Снижение
Набор
высоты
Посадочные
удары
Начальные наземные рен<имы
Типовой ц и кл полет а
Рис. 1.3. График изгибающих моментов крыла самолета РЗА
за один типовой цикл полета
(США)
нагрузки, гидравлические, пневматические 'и электрические нагрузки, а такж е
химические воздейс'твия топлива, масел, гидросмесей и т. д.
Типовые графики режимов полетов ЛА являю тся базовыми для составления
программ: температурных, механических и других видов испытаний.
Примером таких графиков может служить график (рис. 1.2) изменения
температур для самолета «Конкорд», а такж е график изгибающих моментов
крыла самолета РЗА (США), возникающих на различных режимах полета
(рис. 1 .3), вклю чая разбег, взлет, набор высоты, крейсерский режим, сни
жение, посадку и руление [39].
1.2.2. Основные и дестабилизирующие факторы
Разделение факторов воздействия окружающей среды на естественные и
искусственные позволяет рассмотреть нагрузки с точки зрения их происхожде
ния. Н агрузки, действующие на летательный аппарат и его системы, можно
разделить на две группы:
основные воздействия, на которые долж на реагировать система (порывы
ветра, температура ЛА и т. д.);
вредные воздействия, на которые система не долж на реагировать (вибрации,
удары, центробежные и линейные ускорения и т. п.); такие воздействия называют
такж е дестабилизирующими факторами, нарушающими нормальную работу
систем.
Такое разделение определяется не физической природой нагрузки, а отно
шением к этой нагрузке различных систем, так как применительно к различным
системам воздействие одной и той ж е нагрузки для одной системы может рас
сматриваться как полезное действие, а для другой — как вредное, дестабилизи
рующее его работу. Т ак, например, механические нагрузки, связанные с поры
вами ветра, можно рассматривать как и основные для автопилота, и как вредные,
дестабилизирующие работу других систем.
Тем не менее, такое разделение важно с точки зрения очередности испытаний
систем. В первую очередь необходимо испытать и оценить качество работы си
стемы при воздействии основных факторов и только затем испытывать и выявить
характер поведения системы при воздействии вредных дестабилизирующих
факторов.
Большинство нагрузок — случайные динамические процессы, которые, как
правило, носят нестационарный характер, статистические характеристики кото
рых изменяются во времени. Поэтому каждый вид воздействий может быть пред
ставлен как случайный вектор. Тогда комплексные нагрузки могут быть пред
ставлены в виде многомерного случайного вектора.
Основные воздействия, на которые долж на реагировать система и ее эле
менты, обозначим х\ воздействия, на которые система не долж на реагировать, —
2. Однако в процессе эксплуатации в силу ряда причин (конструктивного, тех
нологического и эксплуатационного характера) воздействия типа г все ж е ока
зывают влияние на работоспособность систем и, следовательно, на выходные
параметры системы и ее элементов. Выходные параметры системы, являющиеся
реакциями на воздействия л: и 2, обозначим у.
В терминах теории планирования эксперимента воздействия л: и г назы
ваются факторами, а ответные реакции у — откликом [19]. Связь между у , х
и 2 может быть записана в виде функции отклика
ф {х^ух^, •.■,Хп, 2х, 2а, . . . , 2е).
\Однако реакции системы зависят не только от поданых на ее вход воздей
ствий, но и от состояния ее элементов. Т ак, например, если элементы системы
исправны, то зависимость у = I (х) может быть строго определена таблицей тех
нического состояния. В случае возникновения в системе неисправностей (напри
мер, отказов блоков, обрывов коммуникаций и т. д.) заданная зависимость
у = [ (х) не будет выполняться._П оэтому реакции у характеризую т признаки
состояния системы.
Состояние системы V будет функцией состояния ее отдельных элементов
и = / (« 1 , «2 .........<^к)Тогда в общем виде запишем У = ц> (X , 2 , V ). Состояние системы опре
деляется физическими параметрами ее элементов, которые зависят от целого
ряда факторов: выбора и качества материалов, качества изготовления деталей
и узлов, качества изготовления функциональных и вспомогательных элементов,
качества монтажа этих элементов и изготовления технологических элементов
и систем в целом.
В связи с этим важными являю тся работы, направленные на изучение физи
ческого состояния отдельных элементов и систем в целом, как функции конструк
тивных, технологических и эксплуатационных факторов. Важными такж е яв
ляются работы, направленные на выявление физических причин отказов и нару
шений функционирования систем, возникающих под действием эксплуатационных
нагрузок.
4. Высокая плотность монтажей, вызванная необходимостью размещения
многочисленных систем с их коммуникациями при почти тех ж е габаритах лета
тельных аппаратов.
Д л я объективной оценки насыщенности отсеков легкого самолета можно
пользоваться коэффициентом насыщенности площади сечения, определяемого
по формуле
^
^
об+ 2]
^ ееч — (*5возд +
-^дв +
5т оп л +
^ к он ст р )
где 5сеч — площадь исследуемого сечения, м^; ^ 5 , о б — площадь, занимаемая
1.3. ТРЕБОВАНИЯ К ТЕХНОЛОГИЧНОСТИ
И ВЗАИМОЗАМЕНЯЕМОСТИ
Под технологичностью понимается совокупность свойств конструкции
изделия, проявляемых в возможности оптимальных затрат труда, средств, мате
риалов и времени при технической подготовке производства, изготовлении,
эксплуатации и ремонте по сравнению с соответствующими показателями одно
типных конструкций изделий того ж е назначения при обеспечении установлен
ных значений показателей качества в принятых условиях изготовления, эксплуа
тации и ремонта.
Взаимозаменяемость — это комплекс свойств конструкции бортовых систем
и планера, обеспечивающий возможность монтажа, испытания и контроля борто
вых систем и их элементов без дополнительного их подбора и доработки при соблю
дении технических условий к качеству бортовых систем и летательному аппарату
в целом. Взаимозаменяемость можно подразделить на полную и частичную [1].
Взаимозаменяемость будет полной в том случае, когда допуски на все пара
метры всех систем и их элементов установлены таким образом, что имеется воз
можность монтажа, испытания и контроля всех систем и их элементов без под
бора и доработки.
Взаимозаменяемость будет частичной в том случае, когда имеется возмож
ность монталса, испытания и контроля без подбора и доработки только части
систем и их элементов, на которые установлены допуски, обеспечивающие эту
возможность.
1.4. ОСОБЕННОСТИ БОРТОВЫХ СИСТЕМ
КАК ОБЪЕКТОВ ПРОИЗВОДСТВА
Бортовые системы как объекты производства имеют следующие особен
ности.
1. Слол<ность, определяемая многоэлементностью и большим числом соеди
нений между элементами и соответственно значительной длиной коммуникаций.
Т ак, например, только количество потребителей электрической энергии на совре
менном тяжелом самолете достигает 1500 и более единиц, протяженность элек
тропроводки ~ 5 0 0 км, а количество паяных и опресованных проводов 20—
30 тыс. Протял^енность трубопроводов на один самолет колеблется от 300 до
900 м, при^этом количество соединений достигает нескольких тысяч [8 ,3 0 ] .
Ряд деталей и элементов весьма сложны по конструкции: сложная форма, боль
шие габариты и малая жесткость. К таким элементам бортовых систем следует,
в первую очередь, отнести трубопроводы и электрож гуты. В связи с повышением
летно-тактических требований к летательным аппаратам и внедрением широкой
автоматизации объем оборудования и оснащения увеличивается.
2. Сложность условий эксплуатации и критичность к влиянию различных
дестабилизирующих факторов: механических, тепловых, климатических и т. д.
3. Повышение значений таких характеристик систем, как мощность, дав
ления в гидросистемах, температурные режимы работы и т. д. Изменение давле
ний в гидросистемах можно характеризовать такими цифрами: 10,0 МПа в 1950
году, 20,0 МПа в 1960 году и 28,0—30,0 МПа в 1969 году [26].
10
оборудованием, м^; У, 5^ ,^0^5 — площадь, занимаемая элементами коммуникаций
(трубопроводами, электро- и радиожгутами, тягами, тросами), м^;
ап —
площадь, занимаемая элементами коммутационной аппаратуры, м^; 5возд —
площадь, занимаемая воздухозаборником, м^; 5 д в — площадь, занимаемая дви
гателем и его агрегатами, м^; 5топл — площадь, занимаемая топливными ба
ками, м'^; 5констр — площадь, занимаемая деталями конструкции, м^.
5. Недостаточная технологичность, что затрудняет механизацию и автома
тизацию монтажных работ.
6. Сменяемость и модернизация конс^трукций систем в процессе их произ
водства.
7. Относительно высокий процент отказов, падающий на долю бортовых
систем.
1.5. ОСНОВНЫЕ ПОНЯТИЯ
МОНТАЖНЫХ РАБОТ
И КЛАССИФИКАЦИЯ
Под технологическим процессом монтажа следует понимать установку и
закрепление блоков и монтажных узлов, прокладку и закрепление коммуникаций
и соединение всех элементов в элементы высших порядков и во взаимосвязные
системы.
По месту проведения различают следующие основные виды монтажных
работ (рис. 1.4, а): внестендовые (верстачные) и стендовые.
Объектом внестендовых (верстачных) работ являю тся коммуникации (элек
трожгуты, трубопроводы, тяги и т. д.), а такж е монтажные узлы (щитки, электро
распределительные коробки, приборные доски, пульты, этажерки, электрические
и гидравлические панели и т. д.). Монтаж узлов заключаемся в установке и зак
реплении блоков на платах, кронштейнах, съемных полках, крыш ах, прокладке
и креплении межблочных коммуникаций, а такж е соединении блоков с меж
блочными коммуникациями. Х арактерной особенностью верстачных работ я в л я
ется то, что они выполняются вне летательного аппарата (на верстаках).
Стендовые монтажные работы выполняются на планере летательного аппа
рата (секциях и агрегатах). В соответствии с этим можно различать стендовый
агрегатный монтаж зон и участков систем в технологически самостоятельных
секциях и агрегатах планера и окончательный монтаж бортовых систем в лета
тельном аппарате.
Окончательный монтаж включает обычно стыковку коммуникаций, проло
женных и закрепленных в отдельных секциях и агрегатах планера, установку
наиболее дорогостоящих элементов бортовых систем, не охваченных панелированием (например, радиостанции).
Количественно соотношение между объемом верстачных работ и общей тру
доемкостью монтажа бортовых систем можно установить с помощью коэффициента
^
в. р'Т'об>
Т’тр. в. р — трудоемкость внестендовых работ, человеко-ч;
Тоб — общая трудоемкость монтажных работ, человеко-ч; Тоб — 7"тр. в. р +
+ ^тр. агр + ^тр. 0К >
Ттр. агр — трудоемкость агрегатных монтажных
работ, человеко-ч;
ок — трудоемкость окончательных монтажных работ,
человеко-ч.
Относительное увеличение объема верстачных работ способствует рассосредоточению и более правильному распределению монтажных работ по цехам
11
завода, сокращению цикла монтажных работ и повышению качества монтажа
бортовых систем. Относительного увеличения объема верстачных работ можно
добиться путем широкого внедрения методов панелирования бортовых систем.
По составу операций монтажные работы можно разделить на четыре группы
(рис. 1.4, б).
К первой группе следует отнести подготовку к монтажу, которая включает
в себя следующие работы:
расконсервация покупных элементов систем;
комплектование оборудования с арматурой;
зачистка элементов систем и деталей планера под металлизацию.
3. Базирование по разметке.
4. Базирование по координатно-фиксирующим отверстиям.
5. Базирование в монтажном приспособлении.
К третьей группе следует отнести работы по прокладке и креплению ком
муникаций: электрож гутов и кабелей; трубопроводов и шлангов, тяг и тросов.
Рис. 1.5. СхемьГустановки блоков бортовых систем по направляющим до
упора (базирование по месту):
а — с креплением винтами; б — на ш пильку с креплением гайками с шайбой
К четвертой группе — работы по соединению элементов коммуникаций
между собой и оборудованием; при этом электрические соединения осуществляют
с помощью штепсельных разъемов, болтов и лепестков.
а;
Рис. 1.6. Схема установки блоков
бортовых систем в ложементы (с ба
зированием по месту) и крепление
хомутами
Технологический процесс монтажных работ представляет собой совокупность
технологических операций с применением соответствующих технических средств,
инструмента, приспособлений и технологического оборудования, в результате
5)
Рис. 1.4. Классификация монтажных работ:
а — по месту проведения; б — по содерж ан и ю
Ко второй группе относятся работы по установке и креплению различного
оборудования и коммутационной аппаратуры, приборов, радиоаппаратуры,
агрегатов и т, д. При монтаже установка оборудования может выполняться
с применением различных способов базирования.
1 . Базирование по месту данного элемента в конструкции планера. Н апри
мер, на рис. 1.5 показана схема базирования, известная под названием «по
направляющим до упора». Крепление после базирования осуществляется винтами
(рис. 1.5, а) или гайками (рис. 1.5, б). Н а рис. 1.6 показана схема базирования
по месту в ложементах, являю щ ихся промежуточным элементом. Крепление
элемента системы после базирования осуществляется хомутами.
2. Базирование по сборочным отверстиям (СО). Например, на рис. 1.7 по
казана схема базирования элементов бортовых систем по СО, известная под
наименованием «установка на плоскость с совмещением отверстий». Н а рис. 1.8
показана другая схема базирования бортовых систем по СО, известная под назва
нием «установка в проушину с совмещением отверстий».
12
Рис. 1.7. Схема установки бло
ков бортовых систем на плос
кость с креплением болтами и
самоконтрящимися гайками (ба
зирование по СО)
Рис. 1.8. Схема установки
блоков бортовых систем
в проушины с совмеще
нием отверстий (базирова
ние по СО) и крепление
гайками и шайбами Гро
вера
выполнения которых элементы монтируемой системы занимают относительно
друг друга строго определенное положение и соединяются способами, преду
смотренными конструкцией системы.
13
1. 6. ОСНОВНЫЕ
и КОНТРОЛЕ
ПОНЯТИЯ
о
ИСПЫТАНИЯХ
Д л я определения степени соотБетствия смонтированных систем и элементов
техническим требованиям их подвергают испытанию и контролю на различных
этапах производства.
Большинство бортовых систем состоит из значительного числа элементов,
находящихся^ в сложной взаимосвязи друг с другом. Первоначальной мерой,
определяющей соответствие смонтированной системы техническим требованиям,
может служить сам факт ее функционирования после приведения в рабочее
состояние.
Обычно приведение системы в рабочее состояние связано с подачей в систему
питания командных сигналов, а такж е различных стимулирующих воздействий.
Стимулирующие воздействия имитируют с той или иной степенью приближения
нагрузки, действующие на летательный аппарат в процессе эксплуатации,
а такж е сигналы, служащ ие для передачи информации между системами и их
элементами. При выборе стимулирующих воздействий возникает проблема точ
ности воспроизведения, а в ряде случаев и проблема обеспечения их подобия
известным факторам условий окружающей среды и факторам условий работы
бортовых систем.
Комплекс работ по приведению системы или ее части в рабочее состояние
с целью оценки каких-либо ее свойств называется испытанием.
Комплекс" работ по измерению, регистрации и оценке контролируемых
параметров называется контролем.
Параметрами называются величины, характеризую щ ие геометрические,
механические, физические, химические, электрические и другие свойства борто
вых систем, влияющие на эксплуатационные показатели систем.
Параметры систем, которые контролируются в процессе производства и
эксплуатации, называются контролируемыми параметрами.
При контроле сложных систем большинство контролируемых параметров
характеризую т реакции этих систем на стимулирующие воздействия, поданные
на вход. Поэтому контроль таких объектов, как правило, сопровождается их
испытанием.
П оскольку показателями надежности являю тся вероятность безотказной
работы, интенсивность отказов или наработка на отказ, испытания и контроль
для получения этих показателей необходимо продолжать до появления отказов.
Соответственно испытания на долговечность и, в частности, на ресурс проводят
до разруш ения или недопустимой степени износа изделия.
Испытания и контроль бортовых систем являю тся частью общей программы
разработки методов оценки качества продукции. Измерение — это процесс полу
чения информации в виде численного отношения между измеряемой величиной
и некоторым ее значением, принятым за единицу. В результате измерения полу
чаем обычно именованное число, являю щ ееся абсолютным показателем. Однако
абсолютные показатели ничего не говорят о свойстве с точки зрения «много—
мало», «хорошо—плохо», «достаточно — недостаточно» и т. д. Иначе, абсолютные
показатели сами по себе не дают возможности оценить свойство, определить его
уровень. Поэтому при контроле переходят к относительному показателю —
оценке, которая представляет собой функцию двух абсолютных показателей —
измеряемого ? 1 и принятого за базовый
(эталонный); к 1 =
Т акая
оценка позволяет судить о степени отклонения измеренной величины от эталона,
который может содержать информацию о требуемом значении измеряемой ве
личины, и содержит уж е информацию о состоянии исследуемого объекта.
Оценки могут выполняться оператором, который сравнивает показания при
боров с базовыми значениями, например, с номиналом измеряемой величины,
с полем допуска и т. д. Или оценки могут выполняться с применением средств
автоматизации, когда базовые значения измеряемой величины реализую тся в виде
эталонов, а сравнение с измеренной величиной происходит с помощью специаль
ных устройств.
14
1.6.1. Классификация контролируемых параметров
По своей природе контролируемые параметры могут быть разделены на
геометрические и физические. В последнюю группу условно относят механиче
ские, электрические, а такж е химические и другие параметры.
По характеру выявляемых дефектов контролируемые параметры можно
разделить на параметры, определяющие качество монтажа, и параметры, опре
деляющие качество функционирования.
Параметры, определяющие качество монтажа, характеризую т качество
собственно монтажных работ: подготовку к монтажу, установку и крепление
блоков, прокладку и крепление коммуникаций и соединение элементов. Эти
параметры могут быть разделены на геометрические и физические.
К геометрическим параметрам относятся: зазоры (между коммуникациями,
блоками и деталями планера); радиусы изгиба трубопроводов и электрожгутов;
параллельность трубопроводов; величина провисания электрож гутов и т. д.
К физическим параметрам относятся: герметичность; чистота внутренних
поверхностей кессонов баков; прочность, определяемая опрессованием; гидравли
ческие сопротивления; отсутствие коротких замыканий; сопротивление изоляции;
прочность изоляции, сопротивление обмоток, переходные сопротивления и т. д.
Параметры, определяющие качество функционирования, характеризую т
качество регулировочных и наладочных работ. К этим параметрам относятся,
главным образом, физические параметры:
перемещение различных элементов кинематических схем бортовых систем
и планера (механические параметры);
силовые характеристики систем;
передаточные функции;
' состояние различных элементов бортовых систем и другие свойства;
время выполнения определенных функций.
К поступательным перемещениям, которые требуется контролировать в про
цессе регулировочных и контрольно-сдаточных работ, относятся, например, пере
мещение штоков силовых цилиндров гидроусилителей, рулевых машин, элементов
воздухозаборников и других механизмов. К вращательным перемещениям отно
сятся угловые движения рулей высоты, рулей поворотов, элеронов, закрылков,
а такж е различных створок и т. д. К сложным перемещениям можно отнести
движения, совершаемые элементами некоторых конструкций шасси при их
выпуске и уборке.
Перемещения элементов бортовых систем обычно характеризуют:
пределы (диапазон) рабочего хода в угловых или линейных единицах изме
рения;
время перекладки в рабочее положение;
скорость перемещения;
плавность хода;
синхронность перемещения парных управляемых органов;
четкость установки в рабочее положение.
К параметрам, характеризующим силовые характеристики систем, можно
отнести;
величину усилий (Н), прикладываемых к рычагам управления для преодо
ления сил трения в системах продольного, поперечного и путевого управления;
эти усилия изменяются в большинстве случаев в зависимости от величины ли
нейного или углового перемещения и выражаются обычно в виде функции Р =
= [ (х), где Р — величина усилия; х — величина линейного или углового пере
мещения; / — величины усилий и моментов, развиваемых различными органами
бортовых систем в процессе их работы.
П араметрами, характеризующими передаточные функции, могут служить
коэффициенты передачи, которые определяют для систем управления полетом.
В этом случае коэффициенты передачи определяют для двух режимов управления:
ручного и автоматического.
При автоматическом управлении соответствующие коэффициенты передачи
определяют путем задания движения соответствующим гироскопическим датчи
кам, входящим в контролируемую систему.
15
Н апример, коэффициент передачи по углу крена для легкого самолета может
быть определен:
установкой на поворотный стол соответствующего гироскопического датчика,
соединенного электропроводкой со всей системой автопилота, подключенного
к гидравлической системе самолета;
поворотом гироскопического датчика на заданный угол у;
измерением соответствующего поворота бэ элерона;
вычислением коэффициента передачи по формуле к = бэ/у.
К параметрам, характеризующ им состояния различных бортовых систем
относятсядавления жидкостей и газов в различных точках гидравлических, топливных,
масляных, пневматических и других систем;
температура выхлопных газов, гидросмеси, масла, воздуха в кабине и т. д.;
напряж ение и токи в различных участках электросистем.
Параметры, контролируемые в стационарных (установившихся) режимах
работы систем и их элементов, позволяют определить статические характеристики
систем.
Параметры, контролируемые в динамических переходных (неустановившихся)
режимах работы, позволяют определить динамические характеристики системы
и ее элемента, т. е.:
запаздывание контролируемой системы, выражающееся фазовым сдвигом
на выходном звене относительно входа;
колебания системы при переходном процессе, которые приводят к износу
механических частей [3 ];
величину амплитуды отклонения сигнала на выходе системы от заданного
значения, т. е. величина максимального перерегулирования; ограничение этой
величины для механических элементов системы обусловлено возможностью
возникновения больших динамических усилий, а для электрических элементов —
значительных перенапряжений;
амплитудно-фазовую характеристику, т. е. значения амплитуды и фазы вы
ходного сигнала, полученные в зависимости от частоты сигнала, подаваемого
на вход системы (амплитудно-фазовая характеристика определяет скорость реак
ции системы, качество воспроизведения входного сигнала и другие свойства).
1.7. КЛАССИФИКАЦИЯ
РАБОТ
Контрольно-испытательные работы весьма многообразны как по способам,
так и целям их проведения (табл. 1 . 1 ).
Таблица 1.1
Классификация контрольно-испытательных работ
Классификационный признак
Показатели безотказности и
долговечности
1б
Классификационны й признак
Х арактер
факторов
воздействующих
В ид испытания и контроля
Испытания на основные факторы; испы
тания на дестабилизирующие факторы
Характер испытаний
Неразрушающие, разрушающие, восста
навливаемые, невосстанавливаемые
Контролируемые
Контроль монтажных параметров (ха
рактеризующих качество монтажных р а
бот); контроль качества функционирова
ния (характеризующих работу систем в
целом и в том числе качество регулиро
вочных и наладочных работ)
параметры
Объекты испытаний
Входные (при испытании элементов си
стем, функциональных и технологических),
автономные (при испытании отдельных
систем), комплексные (при испытании ком
плекса совместно действующих систем)
Этапы проведения
Этап разработки, этап конструктивно
технологической отработки, этап производ
ства
Темп испытаний
Нормальные, ускоренные
Место испытаний
Наземные, летные
1.7.2. Классификация К0нтр0льн0:испытательных
работ по показателям безотказности и долговечности
КОНТРОЛЬНО-ИСПЫ ТАТЕЛЬНЫ Х
1.7.1. Укрупненная классификация по основным признакам
Воздействующие факторы
Продолжение табл. 1.1
Вид испытания и контроля
Н а работоспособность,
и ресурс
на
надежность
Тепловые при воздействии высоких тем
ператур, механические, гидрогазовые и
акустические, электрические, коррозион
ные, климатические, комплексные или
многофакторные (при одновременном воз
действии факторов)
Задачей проверки работоспособности является соответствие контролируе
мых параметров объекта заданным пределам в определенный момент времени.
После контроля изделия пригодны к дальнейшему^ использованию, так как этот
вид контроля, как правило, не вносит повреждений в объект контроля. К такого
рода контрольно-испытательным работам относятся контрольно-сдаточные ра
боты, выполняемые на различных этапах производства бортовых систем. При
испытании и контроле работоспособности обычно удается выявить лишь явные
отказы.
Как следует из определения понятия надежности, задачей проверки надеж
ности является установление соответствия контролируемых параметров объекта
заданным пределам в течение требуемого промежутка времени и определение
характеристик или показателей надежности.
Д л я получения наиболее достоверных данных о количественных показателях
надежности контрольно-испытательные работы проводят в течение длительного
времени и обычно при условии воздействия различных дестабилизирующих ф ак
торов. Эти объекты из-за повреждений, возникающих в процессе испытаний, не
пригодны к дальнейшему использованию. При проверке надежности возникает
проблема, как получить наиболее полную и достоверную информацию о надеж
ности партии бортовых систем или их элементов объема N по результатам испыта
ний минимальной выборки объема п.
Возможность применения выборочных методов основывается на законе боль
ших чисел, согласно которому средняя величина признака, измеренного при
большем числе испытаний, приближается по вероятности к математическому
ожиданию. Отличительной особенностью организации контроля и испытания
2
А.
в. Черныш ев
бортовых систем и их элементов на надежность является ограниченность испыта
ний по времени и объему, так как на контроль и испытания не может быть предъ
явлено большое количество экземпляров и испытания не могут продолжаться
слишком долго. При назначении величины выборки и длительности испытаний
следует иметь в виду, что теория статической оценки показателей надежности
позволяет при определенных условиях заменять выбор по множеству выбором
по времени, т. е. проверять либо п экземпляров в течение времени I, либо один
экземпляр в течение п циклов длительностью I каждый.
Ресурсные испытания, согласно определению понятия ресурс, проводят до
предельного состояния, оговоренного в технической документации, например,
до разрушения изделия, и имеют целью определение фактического ресурса изде
лий. Эти испытания занимают, как правило, длительное время, так как время
испытания в данном случае очевидно нельзя скомпенсировать увеличением коли
чества испытуемых образцов.
Контрольно-испытательные работы на надежность и ресурс в установившемся
серийном производстве проводятся либо выборочно и назначаю тся при непредви
денном изменении каких-либо факторов, способных изменить показатели каче
ства бортовых систем (например, при изменении материалов, конструкции и тех
нологии изготовления и монтажа деталей), либо периодически в порядке система
тического. контроля изготавливаемых изделий. При испытаниях на надежность
и ресурс удается выявить скрытые отказы и дефекты бортовых систем.
1,7.3. Классификация контрольно-испытательных
работ по характеру воздействующих факторов
По характеру воздействующих факторов и соответствующих им стимулиру
ющих воздействий на испытуемые объекты различаю т три группы контрольно
испытательных работ:
контрольно-испытательные работы, проводимые только при основных воз
действиях, на которые долж на реагировать система; эти работы свойственны,
главным образом, начальному этапу создания систем;
контрольно-испытательные работы, проводимые только при дестабилизи
рующих воздействиях, на которые система не долл<на реагировать;
контрольно-испытательные работы при воздействиях как основных, так
и дестабилизирующих факторов.
1.7.4. Классификация контрольно-испытательных
работ по воздействующим факторам
Тепловые испытания при воздействии высоких температур. Воздействия
высокой температуры влияют на показатели надежности летательного аппарата
и его бортовых систем (рис. 1.9).
Основные виды тепловых стимулирую т,их воздействий и способы их воспро
изведения приведены в табл. 1.2. Схемам нагрева 1 и 2 соответствуют испытания
на конвективный нагрев; схеме нагрева 3 — испытания на лучистый радиацион
ный нагрев; схеме нагрева 4 — испытания на кондуктивный нагрев. Н аиболь
шую техническую трудность представляю т испытания на аэродинамический
нагрев.
При испытании летательных аппаратов важными являю тся испытания на
циклическую прочность при циклическом изменении температуры, основная
цель которых заключается в исследовании температурных разрушений усталост
ного характера.
Механические испытания. Механические испытания обычно проводят при
воздействии различных факторов: статические и динамические нагрузки трения,
а такж е различные комбинации этих факторов.
Важнейшими динамическими характеристиками конструкции являю тся
частоты (или периоды свободных колебаний) и формы колебаний. Если нагрузка
возрастает или вообще претерпевает изменения в течение времени, не превы-
18
ч.яю тего два-три периода свободных колебаний, то такая н агрузка по отношению
^ ттнстоукции может считаться динамической. Если продолжительность измене
ния нагрузки велика и превышает три-пять периодов свободных колеб'ании,
то влияние такой нагрузки можно
считать статическим.
Таким образом, решение во Тепловые воздействия высоких, температур
проса о том, какой характер носит
нагрузка, статический или динами
ческий, зависит не только от ско
рости изменения нагрузки, но и от
Лучистый
Кондуктидиый
свойств объекта нагруж ения, а имен Кйнвектидныа
{радиационный
наград
нагрев
нагрев)
но, от частоты его собственных ко
лебаний.
По форме нагрузки могут быть
постоянными (не изменяющимися во
Комбинированные боздей ствия
времени) и переменными, изменяю
щимися во времени. Переменные
Рис. 1.9. Классификация тепловых воз
нагрузки могут быть линейными и
действий высоких температур
нелинейными.
К динамическим
нагрузкам
можно отнести инерционные нагоузки. возникающие в процессе движения испытуемого объекта. Причем можно
оазличать инерционные нагрузки активные и пассивные. Так, например,
к пассивным инерционны м нагрузкам можно отнести н агрузку, воздеиствуюТаблица 1.2
Основные виды стимулирующих тепловых воздействий
и примеры способов из воспроизведения
Схема нагрева
Что задается
Значение параметров Т ехнические условия
для нагрева
нагревателя
Тэ
«СТ = ^
Тэ< Т^
уаг
^ест
ас 1
уаг
Тэ
уаг
Т нагр
ССст
^ст
Уаг
сопз1;
сопз1
^нагр
% = и^х/ (О
Спагр
уаг
^аг
Г азодинамические стенды с хо
лодным кожухом
Стенды с к а
лориферами и вен
тиляторами,
электропечи
с
вентиляторами
Излучатели
(кварцевые, пла
стинчатые, лам
повые и др.)
Электропечи
без вентиляторов
Электроодеяла,
нагреватели
из
электропроводной
ткани, нагрева
тели с электро
проводной
к р а
ской
19
щую на вал, на котором укреплен маховик с определенным моментом инерции,
возникающим при вращении вала. Примером активной инерционной нагрузки
может служить н агрузка, которую испытывает объект, установленный на вращ а
ющейся центрифуге.
Инерционные нагрузки могут быть постоянными и переменными. К динами
ческим нагрузкам относятся такж е ударные, вибрационные и акустические на
грузки. При ударных н агрузках все процессы полностью заканчиваю тся с ударом.
При этом воздействие н агрузок носит дискретный характер. При вибрации воз
действие нагрузок носит непрерывный характер и последующий процесс начи
нается, когда еще предыдущий процесс не закончен.
Основным параметром, характеризующ им такие маханические нагрузки,
как удары, качка, тряска, вибрация, является отношение всех ускорений сил
« с «
5Й ко ра
ш н га
§Ч га
^
К
о к»
0“
к о;
га С
®У
е С1 | *
^=я о С й
й
5
^я ^
ом « са
н я
яс “ ^ «
.
№о
° §
« о
со Н
о, о
<и О)
оСикРЭтС
Э
с к к
с
га в* §
^
га ^
а,
1-,
со я
га я ® «
я о.® о
я « я
V
сг
' а)
§ Йк
К с
'в
5 С1- я
I а I
>>
О,
Й5 I
3
Й § « га ^ ®
СО
н
® §3 Ф
ни ая Е О
) «
I ^
аЗ
(Г
«
§а
° я «
X >>
га I
(И си^
^ к&
га
X о
о.
о
я
о.
о
к
и дя
I?
р- >=3
о е са.
..
О) Н О
сиЯ И
я
о
я
я
га <и о.
юX с о
от о
я
и со
мой
« я
Фн
я у
к я
К
к ® га
Й®3
« « Н
и О)
о
Ч « о о
8
л
о
я
га « о я я о
^ О) е
5 Он
й> Оч
Э о
я о Я ®^ §
Я Ф
Я О.
я
я
я
I
Рис. 1.10. Классификация механических нагрузок
(лобового сопротивления, подъемной силы, силы тяги двигателей и т. д.), дей
ствующих на летательный аппарат и его бортовые системы, к ускорению силы
тяжести
М = ] т /§ т = } /§ ,
(1 . 1)
где т — масса объекта; / — ускорение объекта; § — ускорение силы тяжести.
Механические нагрузки реализую тся с помощью специальных механиче
ских нагруж ателей. Выбор н агруж ателя обуславливается его способностью вос
производить нагруж ения в заданных пределах и по заданному закону, а также
габаритами, стоимостью, видом потребляемой энергией и т. д.
Основные виды стимулирующих механических воздействий и средства их
воспроизведения приведены в табл. 1.3.
В соответствии с воздействующими механическими факторами механиче
ские испытания могут включать: испытания на воздействие статических нагрузок,
испытания на воздействие динамических нагрузок, испытания на воздействие
трения, испытание на последовательное или одновременное воздействие какихлибо комбинаций из перечисленных нагрузок (рис. 1 . 10 ).
Когда механические факторы являю тся дестабилизирующими, цель испыта
ний обычно заклю чается в определении фактической (в отличие от расчетной)
устойчивости или прочности к воздействию этих факторов.
При испытании на трение основной целью является получение характеристик
износоустойчивости.
Д л я определения усталостной прочности используют комбинации различных
динамических нагрузок как по их видам, так и режимам нагружений. Эти
нагрузки носят название повторно-переменных.
20
к
гяа
а
ко га
«
с Се-\3
К
Оч
о
-сиIо
§ 5
« ^в- I2
®
2
ь я
о
гннаоя
и я
Я
21
то <и
у,/ с; М
-.
о о
Э^ “
и а
я О)
5 | ' 8 § со то
53 н
то
сс ^я
к
.-. (и
ас) 53 о|
■е►
аО
3
й к
<и т 2 к
то
> ,к
н
о с
2
й>
ч:
6 ®
к 5к
>^ о о
о. с о
- « о
о со Й
то к ^й «5
« д
а, <и с
М
2
м й •> 5 2 к
^ я - о
ю
и
&* ” ё
5 о « |
« . сх„ 2 я
о ^ сх
к
§
« « о
С
?> «5
«
1>
аи X о
О) « я то
»< ®
я к к «■
2
Ш О) 3
^ Он|
к
I’ ^ га
Й л
то
ь-< и|й
« ксо
X
(Ц §• С
^ к
ж о
о.
“
5 | »,
®
О & «
ч
« с
Я1 Й к ед
Н
О
2
>1
^
>^ к «
н
о
к
о.
Й, ®
о, к ^
В К « ‘- ч 2^
к м
2
а
ш « й
®
о та л| = = | | |
« о , « 1 13 « и
«
с^
д
ш
к
н
«
сз
« К «сз
<х> то д
X к X
к 5Н О
с^ <и к
я ::Г
к си
к
2
0)
к
к
«
сд
X
ш
X
О
и
с^
к
55
г |
м
к
о к
, <
и О)
& «
к
Йо
о IО)
пз
е; я
22
>.
о-
к
с^
X
X
сс;
о
н
о
03
«
со
>>
о.
и
«3
к
п
о.
е йк
в
а) 2
я к
« и
, о а;
' <и й
сг т
К К
о а.
г-г
РЧ оОн Р^-^
23
н
о
й
л
«
§о й| ®§
X^ 3
I
1 -1 § й
X Й
О
«« о,
>> п
га к
^ «I
а
П
к о 1
о
ш !
О 0^ ^
к ^
н н
4) О I
^
§а|
^
& !
с >>:
о 2 X
®
н§
« о ю
<1)
к
(У
3*
к
о
<и
V
о
К
1 “
о
ю о
\о
к
03
1к3 “он
ёа
л
с:[ Ю1 о | .0>
X !=Г
1=1 УО к
»О)х к ю
^
3
о
2
сч
к
> . га
с? X
о о
о
а
й;
3
М
о
а" «
>> га
ч
и
^ ё
а; »х д «
о;
к
03
^
^О1 О/-Ч Н►
Г«
к
2
и
н »к о
«
1< о я о
со
о,
к
X
2,
X X X
О) Ю X
га <и
Он Он X
со о Оч
и т \о
о о X
а.
^ 5 н
СГ Н а-
о
и
<и
к
к ’Х га
к
а
о
>. X К ш
•е<
X
о, Х '^ Я
н
.. X
Е.
О) о
- X5, о
й «
5
X "
« о
||1
== а
X
л~
к 5
к а
у к «
Й к о
« м 3
СГ' о 0.)
^ о н
н5 о о . <1> >> 2
►
^ I- и
с к о
га »к ;
«
Си
>.
о.
^
д
X
5
к
о
°
X =Х
X О
о X
13 X
о
с
га ®
(_
II “I
о
о 2 о
X 3 Д
м 5“я
- §
о<
р,
« '■
о
X
н =ох <
4X
О
X
а Я ® “Я
Ио ОX
о
= §Я
о ш
X"
я »Х :
25 «о 'I
гг о ;
<и 3“ I
<^2^ I
X яX I!
X
§ 2 ^
е;
Ш к
то (У:з*
к
3
2
"I
= я|
^ 0
1=
3^ '&^С
X «
X
о <и
■'
2со
я
к
«
ет
>>
О о.
он ^
га
о
I»
'В
|й
X
25
я й
я а.
°4 1
II Р
С ® 'иь
я ^
я й
«
>.
«
к
п
си
о.
сс
8
и
К
1^
О
О.
н ..
V.
ои «
В«
2 о ”I
(V
° |о
о
н
о
ко
1Т“
• о
X
X
д• о8> §2
о
З'
2
Э -”
'~Ь
п®
л
йн '■^
к ю
к оо,
. ~ с
^ |ю
я ^ ^
кё
я О)
>.
я
«
3
|8 1 ^
IГ/•'» к>< §. Iс
О
>= о I с
О)
:
!^'
0
«
н
>>
и
«
3
осо
^
« о .^
■’ ^1==3§5>§
?
.Ю
0 ,0
Ц
<
1>а
я
II
я
«5, ^м О
',
3
^
Я
О,
>>
н
я
о
«
й§
чЗ-«
<и я
о
о,
(<
я
«
оО'
«
са
я ..
Н 4)
я §
я
СЧ
я
0
Он
ч:
я
§^
§ ^
я о.
(-1 са
1^
ея
Е
§Э Оч
2 “
|5 «
2 о я
и я
о « ^
&
« сз *< я
2
са_ я «
2
я т X! ^
&
С
С
с
е
«
§
§
|
ё
■О . Я
юя
н
I оI | ^ ^ я
5&
я со
о
я « 3 Ф
га со <и
и« =я
- ^Ш
Ло
о^ ЯЕ со
м са
м
м О I I
< ^\ I
са
к
1
« а>
я
\
5а >
а(-,»
(-.
я
ии
т
Iо. IЕ(
О <и
в
к
О)
ч
я
(Л
«
ЕС <и
и
ия т
Я
X о
X о.
<и с
«
со
I-
та
Я
Я
О)
Ч сз
И со
с«<
ч с(-,ч
ш К
О) я
о ч
я я
®я
§ Й
&§
о
я к
ё. В5
“ X
0я
Ч 03
0«я3 с(-соч
Р
к ^
Я
IОн
Я
1,3 =
«
с г , |
а
я®
и
<и
Е2
о.
15 о®<
§ “=
к
>-Н О) к с[^
в* я
я
г
<и
в §5
®5
5 I
и
26
^ §
I ' «К 2”>
(=1 О 2
н
со
а к
| |к
я
он со
й
о я
27
Одновременным воздействием статических и динамических механических
нагрузок можно добиться более близкого приближения к условиям эксплуата
ции, чем при раздельном во времени воздействии нагрузок.
Гидрогазовые испытания. Гидрогазовые нагрузки в отличие от механических
предполагают непосредственное воздействие на испытуемый объект жидкости
или газа с определенными параметрами: давлением р , температурой Т , скоростью
перемещения о и т. п. В дальнейшем жидкость или газ, используемый в реальной
системе (масло, топливо, азот и т. п.). будем называть рабочим телом.
В процессе испытания по технологическим и другим соображениям рабочее тело
можно заменить, обеспечив более эффективные условия проведения испытания.
В ряде случаев в процессе испытаний приходится не только заменять рабочее
тело, но и изменять схему приложения нагрузок, т. е. создавать искусственные,
более жесткие условия, чем те, которые имеют место в эксплуатации.
Мы будем рассматривать, главным образом, два основных параметра рабо
чего тела — давление р и расход О. Н а табл. 1.4 дан перечень основных зако
нов изменения во времени гидрогазовых стимулирующих воздействий.
Испытания бортовых гидросистем при пульсирующих давлениях не менее
важны, чем испытания бортовых систем на механические вибрационные и удар
ные нагрузки.
В целях повышения надежности гидравлических элементов бортовых систем
испытания необходимо проводить с помощью пульсирующего давления, кото
рое оказывает на гидравлические элементы более сильные нагрузки, чем стати
ческое давление, даж е если последнее и превосходит его по величине. Отмечаются
случаи, когда маслопроводная система, выдержавшая статические испытания
при трехкратном превышении рабочего давления, разруш ается в эксплуатации
при рабочем давлении, но при наличии пульсаций. Пульсирующие потоки
жидкости с синусоидальным характером колебаний искусственно создаются
в контрольно-испытательных стендах такж е для исследования частотных харак
теристик бортовых гидравлических и топливных систем. Пульсирующие потоки
жидкости могут создаваться и в промывочных стендах для интенсификации
процесса вымывания загрязнений из гидравлических и топливных систем.
В соответствии с гидрогазовыми нагрузками (факторами) гидрогазовые
испытания могут включать: испытания на воздействия статических нагрузок
^испытания на герметичность и прочность под опрессованием), испытания на
воздействие динамических нагрузок (испытания на определение гидравлических
сопротивлений, испытания на воздействие пульсирующих нагрузок и т. д.),
испытания на последовательное или одновременное воздействие каких-либо
комбинаций из перечисленных факторов (рис. 1 . 1 1 ).
Акустические испытания, т, е. испытания на воздействия шума, такж е
могут быть отнесены к гидрогазовым, так как на испытуемый объект воздействует
воздуш ная среда, находящ аяся в процессе высокочастотных сложных колеба
ний. Обычно испытания на воздействие акустического шума (звукового давле
ния) выделяют в специальный вид испытаний. Т ак же как и в случае механиче
ских испытаний, при гидрогазовых испытаниях могут преследоваться различные
цели. Когда гидрогазовые нагрузки являю тся основными, цель испытаний заклю
чается обычно в том, чтобы исследовать восприимчивость испытуемых систем
к воздействию этих факторов, т. е. исследовать способность систем эффективно
реагировать на воздействие основных нагрузок и выполнять свои основные функ
ции, обусловленные назначением систем. К такого рода испытаниям, например,
можно отнести испытания, проводимые с целью исследования характеристик
демпферов, гасящ их пульсации в некоторых бортовых системах.
Когда гидрогазовые нагрузки являю тся дестабилизирующими, цель испыта
ний обычно заклю чается в определении фактической устойчивости или прочности
к воздействию этих факторов, например, устойчивость или прочность к воздей
ствию пульсирующих нагрузок, или прочность при воздействии акустических
нагрузок.
Электрические испытания. Электрические испытания обычно проводят при
воздействии электрического напряж ения. Н а заводах по производству лета
тельных аппаратов широкое применение находят испытания, когда электри
ческие воздействия являю тся дестабилизирующими — это, в первую очередь,
28
испытания на электрическую прочность изоляции при воздействии мощных
электрических полей, испытания на работоспособность при изменениях пита
ющего напряж ения и некоторые другие.
Коррозионные испытания. Коррозионные испытания проводят обычно при
воздействии агрессивных сред (жидкостей или газов), соляного тумана или про
дуктов жизнедеятельности грибковых микроорганизмов и насекомых.
Главной целью таких испытаний является определение фактической надеж
ности работы испытуемых объектов (бортовых систем и их элементов) при
воздействии перечисленных коррозионных факторов. Такие испытания можно
назвать испытаниями на прочность при воздействии коррозионных факторов.
Климатические испытания. В отдельную самостоятельную :группу обычно
выделяются испытания на воздействие климатических факторов.
Г и д р о га зо вы е
н а гр узки
К ом би н и п о б а нныс
Г----------Ст ат ит ические
Медленно
изменяющиеся
Постоянные
р=
сопз(
Д и н а м и ч ески е
1
___ 1
р= уаг
&=0
^
Постоянные
Медленно
изменяющиеся
р =Сопз1:
р = уаг
1
1 \^е- = сопз1 ^
Быстро
изменяющиеся
&~ сопвЬ
Р = С0П8Ь
к—
•
р -уа г
Рис. 1.11. Классифи
кация
гидрогазовых
нагрузок:
р — статическое д а в л е
ние рабоч его тела; О —
; р асход рабоч его тела
Газовы е акустические
р= уаг
_____ ________________I
”]
Гидравлические
пульсирую щ ие
I р=уаг
р= уаг
__
Д л я большинства бортовых систем воздействия климатических факторов
являются дестабилизирующими. Поэтому цель климатических испытаний для
большинства испытуемых бортовых систем заключается в определении устой
чивости и прочности к воздействию климатических факторов. Исключение состав
ляю т системы, для которых климатические факторы являю тся основными, тогда
испытания проводятся на восприимчивость к воздействию этих факторов. Цель
испытаний, в основном, заключается в исследовании способности систем
эффективно реагировать на воздействие этих факторов и выполнять свои основ
ные функции, обусловленные назначением систем. Примером таких испытаний
могут служить испытания пылезащитных систем вертолетов (при взлете и по
садке).
Классификация климатических факторов представлена на рис. 1 . 12 .
Принципы испытаний на воздействия изменений температуры окружающего
воздуха и высокой температуры имеют много общего. Т ак, для испытаний
на нагрев при климатических испытаниях могут быть использованы способы на
грева 2 и 3, приведенные в табл. 1.2, с температурами нагрева, соответствута^ии^
окружающего воздуха при различных условиях эксплуаКак правило, для проведения испытаний при последовательном и одновре
менном воздействии климатических факторов строят камеры, совмещающие
возможность воспроизведения той или иной комбинации климатических факто
ров: термохладокамеры (ТХ), термобарокамеры (КТБ) и т, д.
29
Комплексные (многофакторные) испытания. Комплексными испытаниями
можно назвать испытания, когда испытуемый объект подвергается одновременно
воздействиям механических и климатических факторов.
Какие комбинации воздействующих факторов целесообразно воспроизводить
одновременно, решается в каждом конкретном случае с учетом физики воздей
ствия, а такл<е технических и экономических возможностей.
По своему характеру испытания можно разделить на три группы:
неразрушающие;
разрушающие испытания с ограниченными размерами повреждений, не исклю
чающими возможности ремонта и дальнейшего использования систем и их эле- ,
ментов;
разрушающие испытания, во время которых испытуемые системы и другие
объекты приходят в негодность и совершенно непригодны для дальнейшего
использования.
контроль выявляет дефекты, которые являются результатом транспортировки
и хранения готовых изделий;
автономный контроль технологически самостоятельных элементов систем:
участков, зон, монтажных узлов в агрегатных цехах до стыковки этих элементов,
а такж е отдельных систем, образованных после стыковки технологически само
стоятельных элементов в цехе окончательной сборки;
комплексный контроль взаимосвязанных систем с целью выявления степени
взаимного влияния систем друг на друга.
Комплексный контроль проводится обычно в цехах окончательной сборки
контрольно- и летно-испытательной станций.
Задачи контрольно-испытательных работ на этапах создания и серийного
производства бортовых систем. Н а этапе проектирования бортовых систем глав
ная задача контрольно-испытательных работ состоит в оценке правильности
выбора принципиальной схемы, отдельных элементов и конструкции системы
в целом.
Н а этапе конструктивно-технологической отработки и подготовки производ
ства бортовых систем главная задача контрольно-испытательных работ состоит
в выявлении конструктивных дефектов систем, допущенных на стадии проекти
рования, а такж е дефектов технологии производства систем.
Н а этапе серийного производства главная задача контрольно-испытательных
работ состоит в выявлении производственных дефектов, возникающих в резуль
тате нарушения технологических процессов и по другим причинам.
Наиболее сложной является решение задач контрольно-испытательных работ
на этапе проектирования бортовых систем, где требуется наиболее полное вос
произведение факторов внешней среды и исследование систем на воздействие
основных факторов по замкнутой схеме (с обратной связью). В то же время для
серийного производства в ряде случаев воспроизведение факторов внешней среды
может отсутствовать или носить упрощенньп '1 характер, а контроль систем при
воздействии основных факторов может осуществляться по разомкнутой схеме
(без обратных связей).
Рис. 1.12. Классификация климатических факторов
К первой группе относятся испытания с применением дефектоскопии.
Ко второй групг!е обычно относятся температурные испытания, испытания
на пониженное атмосферное давление, удар, линейные и другие перегрузки,
реализуемые в определенных допустимых пределах.
К третьей группе относятся испытания на влажность, действие песка и пыли,
брызг морской воды, на коррозионную и биологическую стойкость и некоторые
другие воздействия.
Независимо от характера воспроизводимых факторов (воздействий), испыта
ния на надежность и ресурс тоже относят к разрушающим испытаниям, после
которых испытуемые объекты непригодны к дальнейшему использованию.
1.7.5, Классификация контрольно-испытательных
работ по видам контролируемых параметров
По контролируемым параметрам контрольно-испытательные работы можно
подразделить на две группы: контроль монтажных параметров, позволяющий,
в основном, выявить различные дефекты монтажа, и контроль качества функ
ционирования, позволяющий выявить дефекты систем в целом и в том числе
дефекты регулировочных и наладочных работ.
1.7.6. Классификация контрольно-испытательных
работ по объектам испытаний
По характеру контролируемых объектов контрольно-испытательные работы
можно разделить на три группы:
входной контроль готовых изделий, получаемых от поставщиков; электри
ческих и гидравлических агрегатов, приборов, радиоаппаратуры. Входной
30
1.7.7. Классификация контрольно-испытательных
работ по темпу и месту проведения
По темпу проведения испытания различают нормальные и ускоренные.
Ускоренные испытания проводятся при увеличенной интенсивности воздей
ствия факторов условий работы, превышающих интенсивность воздействия факто
ров-условий работы, имеющих место в реальных условиях.
Ускорение испытання можно добиться увеличением интенсивности работы
за счет, например, повышения оборотов вращения двигателей электромеханиз
мов и т. п., а такж е за счет увеличения интенсивности факторов воздействия внеш
ней среды (механических нагрузок, температуры, вибраций и т. п.).
Ускоренные испытания проводят с целью определения надежности и ресурса
изделий.
Различаю т наземные и летные испытания. Учитывая высокую стоимость
летных испытаний, обычно стремятся к их сокращению за счет увеличения назем
ных испытаний.
1.8. ОСОБЕННОСТИ МОНТАЖНЫХ
И КОНТРОЛЬНО-ИСПЫТАТЕЛЬНЫХ РАБОТ
И ОСНОВНЫЕ ТРЕБОВАНИЯ К НИМ
Опыт показывает, что современный уровень монтажных и контрольно-испы
тательных работ характеризуется следующи.ми особенностями:
низким уровнем механизации и широким применением ручного труда; это
обуславливается сложностью конструкции и высокой плотностью размещения
бортовых систем в конструкции планера;
31
относительно высокой трудоемкостью, связанной с низким уровнем меха
низации;
большим объемом технологической документации, что объясняется большим
разнообразием и повторяемостью операций, составляюш,их технологический
процесс монтажа.
Основная масса производственных дефектов в процессе серийного произ
водства выявляется на входном контроле и при летных испытаниях и лишь не
значительная часть дефектов — в процессе самого производства систем при
проведении автономных и комплексных испытаний.
К технологическим про
цессам монтажа, контроля и испытания бортовых систем предъявляю тся следу
ющие основные требования;
высокое качество бортовых систем;
повышение производительности труда и снижения себестоимости;
сокращение цикла изготовления.
Глава 2
ТЕХНОЛОГИЧНОСТЬ СИСТЕМ И МЕТОДИКА
СОСТАВЛЕНИЯ ДИРЕКТИВНЫХ
ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ МАТЕРИАЛОВ
1.9. ПУТИ ПОВЫШЕНИЯ КАЧЕСТВА
И СНИЖЕНИЯ ТРУДОЕМКОСТИ
ИЗГОТОВЛЕНИЯ БОРТОВЫХ СИСТЕМ
Существует ряд направлений на решение этой проблемы.
Проведение конструктивно-технологической отработки систем, направлен
ной на повышение степени технологичности бортовых систем, а такж е на обес
печение взаимозаменяемости систем и их элементов по геометрическим и физи
ческим параметрам.
Совершенствование технологических процессов монтажа систем, в частности,
за счет нормализации операций и оптимизации процессов разработки технологи
ческих процессов с применением ЭВМ. Это позволяет повысить качество бортовых
систем, снизить их трудоемкость, сократить объем технической документации
и снизить трудоемкость составления технола 1 .:ческих процессов.
Совершенствование методов и средств механизации монтажных работ, кото
рые обеспечивают снижение трудоемкости, а такж е повышение качества борто
вых систем, так как в этом случае процесс не зависит от субъективных особен
ностей рабочего.
Совершенствование, разработка и внедрение новых методов моделирования
условий эксплуатации, технической диагностики, регулировки бортовых систем
и автоматизации контрольно-испытательных работ, в первую очередь, в агрегат
ных цехах и цехах окончателньой сборки.
Разработка и внедрение новых методов организации производства и, в первую
очередь, системы управления качеством изделий, позволяющей не только обна
руж ивать дефекты и отказы, но и предупреждать их появление.
2.1. ТЕХНОЛОГИЧНОСТЬ БОРТОВЫХ СИСТЕМ
2.1.1. Основные понятия
Технологичность систем является важнейшим показателем
качества летательного аппарата и его бортовых систем. От степени
технологичности конструкции зависят трудоемкость, цикл под
готовки производства, а такж е надежность летательного аппарата
и его бортовых систем.
Технологичность гидрогазовых, механических и электропро
водных систем характеризуется многими показателями, которые
учитывают специфические особенности этих систем. Однако это
не исключает рассмотрение общих показателей технологичности
бортовых систем, к которым можно отнести:
расчлененность бортовых систем на технологически самостоя
тельные взаимозаменяемые элементы;
рациональность размещения элементов бортовых систем в от
секах планера;
возможность отработки, регулировки, испытания и контроля
систем и их элементов на основных стадиях их изготовления и
монтажа.
Технологичность зависит от таких показателей качества кон
струкции, как взаимозаменяемость и степень стандартизации
элементов конструкции, так как высокая степень технологичности
не может быть достигнута без высокой степени взаимозаменяемости
и стандартизации.
2.1.2. Особенности бортовых систем
Характерной особенностью конструкций бортовых систем
является их расчленение на технологически самостоятельные
элементы:
3
л. в. Чернышев
33
монтажные узлы, которые полностью собираются на верстаке
и испытываются на специальных стендах, а затем монтируются
в агрегатах;
монтажные зоны на панелях и секциях агрегатов, являющихся
частями планера;
участки систем в агрегатах планера — фюзеляже, крыле и др.,
являющиеся составными частями системы летательного аппарата.
Расчленение систем на технологически самостоятельные эле
менты открывают широкие возможности для внедрения механи
зации монтажных работ и более совершенных технологических
процессов, а такж е для повышения качества выполнения монтаж
ных работ.
Расчленение бортовых систем на технологически самостоятель
ные элементы позволяет применять в производстве разделение
труда и выполнять монтажные работы параллельно на большом
количестве рабочих мест.
Проектирование технологически самостоятельных монтажных
узлов основывается на группировании различных функциональных
элементов в узлы, которые можно полностью собирать на верстаке
или с применением технологического оборудования вне летатель
ного аппарата. Группирование функциональных элементов и обра
зование технологически самостоятельных монтажных узлов осно
вывается на принципах агрегатирования и панелирования.
Метод агрегатирования заключается в объединении в отдель
ные агрегаты различных функциональных элементов. Примени
тельно к трубопроводным системам целесообразно объединять
в единые агрегаты группы приборов, близко расположенных один
к другому и соединенных короткими жесткими трубками. Приме
ром использования может служить блочная конструкция
(рис. 2.1).
Метод панелирования заключается в объединении функцио
нальных элементов, агрегатов и межблочных коммуникаций и
закреплении их на плоскостях, которыми могут быть специаль
ные платы, а такж е крышки и другие съемные плоские детали пла
нера. В результате получаются самостоятельные в технологиче
ском отношении монтажные узлы — бортовые панели. При этом
данный метод может применяться как к трубопроводным, так и
к электропроводным системам. Применение метода панелирования
к трубопроводным системам позволяет получить так называемые
гидравлические панели, полностью собираемые на верстаке и
испытываемые на специальных стендах (рис. 2.2).
Одно из главных требований к гидропанелям — это обеспе
чение взаимозаменяемости в местах установки монтажных панелей
на планере и в местах соединения гидропанелей с другими бло
ками и устройствами по стыкам коммуникаций.
Применение метода панелирования к электропроводным си
стемам позволяют получить рационально сконструированные
электрические панели, а такж е электрораспределительные коробки
34
Рис. 2.1. Пример блочной конструкции из разрозненных
агрегатов:
а — монтаж разрозн ен ны х агрегатов, б — реком ендуем ая блоч
ная конструк ци я, 1 — ш туцер, 2 — тройник, 3 — п р уж и н а, 4 —
корпус; 5 — крышка, 6 — втулка, 7 — п р уж и н а, 8 — клапан
предохранительны й, 9 — п руж и н а, 10 — клапан обратны й, 11 —
клапан поддавливания
Рис. 2.2. Пример гидравлической панели
3*
35
(рис. 2.3), щитки, приборные доски, пульты, этажерки (рис. 2.4).
Когда количество монтируемых систем на летательном аппарате
было невелико и они находились друг от друга на большом рас
стоянии, естественным являлось их
самостоятельное индивидуальное кре
пление. По мере увеличения количе
ства аппаратуры начали появляться
общие панели для размещения раз
нородных приборов и монтажных
элементов. Так появились приборные
доски и специальные щитки со все
возможными указателями и электри
ческими переключателями, пульты,
на которых монтировали самые раз
личные элементы управления двига
телем.
Дальнейшим развитием данного
метода является объединение не
скольких различных элементов си
стем в одном корпусе, т. е. созда
ние качественно новых многофунк
циональных агрегатов или комплекс
ных приборов.
Рис. 2.3. Пример электрорас
Д ля количественной оценки кон
пределительной коробки
струкции бортовых систем исполь
зуется коэффициент панелирования
бортовых систем
^п. б. с ===^/Л^»
где М. — количество блоков
и агрегатов,устанавливаемых на
панели; N — общее количество
блоков.
висит от окончательной прокладки коммуникации в отсеках и
агрегатах планера до их стыковки, а также от совпадения разъемов
отсека или агрегата планера с разъемами коммуникаций. Поэтому
для обеспечения предварительной прокладки коммуникаций в от
дельных отсеках и агрегатах планера до их стыковки при проек
тировании летательного аппарата следует предусматривать совме-
Разъем по комндник.аи,иям
совмещен с разъем ом по
агрегатам
Рис. 2.5.
Технологическое расположение разъ
емов коммуникаций на изделии
щение разъемов отсека с разъемами коммуникаций (рис. 2.5).
Степень возможности окончательной прокладки коммуникаций и
отработки монтажей в отсеках до их стыковки можно количественно
определить с помощью коэффициента монтажа ^монт- Этот коэффи
циент выражает отношение количества коммуникаций, проходя-
Рис. 2.6. Пример прокладки па
кетов трубопроводов в агрегате
планера:
/ — трубопроводы аварийной си ст е
мы, 2 — трубопроводы
основной
системы, 3 — трубопроводы бустерной системы
Одним ИЗ основных требований, предъявляемых к участкам
систем, смонтированных в отсеках и агрегатах планера, является
такж е их технологическая самостоятельность. В значительной
степени технологическая самостоятельность участков систем за
36
щих через конструктивно-эксплуатационные и технологические
разъемы летательного аппарата и имеющих в этих местах свои
конструктивные разъемы, к общему количеству (Б) коммуникаций,
проходящих через эти разъемы, ^„оит == -^/Б.
Однако такое совмещение бывает не всегда возможным, на
пример, при пакетном прокладывании трубопроводов, когда соеди
нения с большим диаметром, чем трубопроводы, не умещаются
в одной плоскости. В этом случае разъемы должны располагаться
в возможной близости от плоскости разъема. Пример прокладки
пакетов трубопроводов в агрегате планера показан на рис. 2.6.
Одно из главных требований к участкам систем — обеспечение
их взаимозаменяемости по стыкам коммуникаций. Следует отме37
тить, что создание технологически самостоятельных элементов
систем в ряде случаев сопряжено с дополнительным членением
коммуникаций и необходимостью некоторого увеличения различ
ных разъемов, а это несет потенциальную возможность нарушения
электрического контакта, возрастания переходного сопротивле
ния, нарушения герметичности и т. п., а также некоторого возра
стания массы конструкции. В связи с этим, с одной стороны, имеет
место повышение надежности при расчленении систем на техноло
гически самостоятельные элементы за счет расширения внедрения
средств механизации, а с другой стороны, потенциальная возмож
ность уменьшения надежности из-за увеличения числа разъемов
коммуникаций.
Во избежание возникновения напряжений, приводящих к раз
рушениям, и других дефектов конструкторам следует, обеспечи
вать рациональные зазоры между элементами коммуникаций,
а также относительно деталей оборудования и планера.
Следует избегать прокладки коммуникаций в местах, где рас
положены детали планера или бортовых систем, имеющие острые
кромки, вызывающие механические повреждения коммуникаций.
2. 2. РАЦИОНАЛЬНОСТЬ РАЗМЕЩЕНИЯ
ЭЛЕМЕНТОВ БОРТОВЫХ СИСТЕМ
В зависимости от конструктивно-технологических особенно
стей летательного аппарата и насыщенности элементами систем
тех или иных отсеков летательный аппарат необходимо разбивать
на отдельные зоны (районы).
Районирование систем в поперечном
сечении фюзеляжа (рис. 2.7.) исключает
возможность попадания жидкости на
аппаратуру и элементы электрокоммуни
каций в случае разгерметизации трубопро
водов и гидравлических систем. Райони
рование систем в продольном сечении фю
Рис. 2.7. Предпочтитель
зеляж а и крыльев должно предусматри
ное районирование систем
вать размещение оборудования большими
в поперечном сечении фю
группами. Такое районирование позво
зеляж а:
ляет сократить общую длину коммуника
1 — радиосистема, 2 — кис
ций, облегчает монтаж, отработку и испы
л ородн ая система, 3 — си
стема
к ондиционирования,
тание
систем на заводе, а также упрощает
4 — топливная система, 5 —
электросистем а, 6 — пневмо
осмотр, контроль и эксплуатации систем.
система, 7 — п р оти воп ож ар
Пример удачного районирования систем
ная систем а, 8 — ги дроси
стема
самолета показан на рис. 2.8. Д ля обеспе
чения подходов к соединениям, агрегатам,
узлам и готовым изделиям необходимо при проектировании созда
вать открытые конструкции, а такж е предусматривать технологи
ческие и эксплуатационные люки, отверстия и т. п.
В ряде случаев оказывается удобным прокладывать трассы
в специальных желобах, нишах, гаргротах или обтекателях лета
тельного аппарата.
Необходимо стремиться к тому, чтобы трассы прокладки ком
муникаций были по возможности короткими и прямыми, так как
наличие изгибов приводит к возникновению доиолнитльны х
напряжений в коммуникациях и их преждевременному разруше^
нию в условиях вибраций.
3§
Отсек радиооборудоВан.
Отпек оборудования
шжЗ.кабима
Энергоузлы (леВый, правый)
I
15.8ерхний грот
?7Ш 6. Отпек оборудования
1и 8. Отсет ооорудоВания двигателя
Рис. 2.8. Пример удачного районирования систем самолета в продоль
ном сечении фюзеляжа
В таких случаях следует прибегать к специальным мерам защиты
трубопроводов и жгутов от механических повреждений.
Если группы оборудования расположены на значительном
удалении друг от друга и соединяются коммуникациями значи
тельной длины, то для снижения напряжений, вызванных неточ
ностью установки оборудования и коммуникаций, должны быть
предусмотрены компенсаторы, которые компенсируют отклонение
отдельных деталей от номинальных размеров.
Расстояния Н между опорами крепления коммуникаций (тру
бопроводов, проводки управления, жгутов и кабелей) необходимо
выбирать с учетом частоты собственных колебаний и частот выну
жденных колебаний. В противном случае коммуникации попадают
39
в резонанс и быстро разрушаются. При проектировании систем
и планера необходимо предусматривать возможность отработки,
регулировки, испытания и контроля отдельных технологически
самостоятельных элементов бортовых систем, а такж е смонтиро
ванных систем. Д ля этого необходимо обеспечивать:
установку в бортовые системы соответствующих датчиков ин
формации;
выводы коммуникаций от датчиков;
разъемы коммуникаций для подключения средств контроля и
наземных источников питания;
необходимое количество органов регулировки систем.
Технологичность отрабатывается на стадиях эскизного, техни
ческого и рабочего проектирования летательного аппарата в О К Б,
а такж е во время конструктивно-технологической отработки при
запуске нового летательного аппарата на серийном заводе.
Возможность отработки, регулировки, испытаний и контроля
систем и их элементов с применением новых методов и средств
автоматизированного контроля можно оценить количественно
путем вычисления коэффициента контролепригодности: к = N ^ N ,
где
— число операций контроля, которые можно проводить
с применением средств автоматизированного контроля; N — общее
число операций контроля.
2.3. ПОНЯТИЕ О СТАНДАРТИЗАЦИИ БОРТОВЫХ СИСТЕМ
Стандартизация бортовых систем должна иметь комплексный
характер и охватывать: конструкцию изделий, системы и их
элементы, типизацию технологических процессов, испытание и
контроль, а такж е стандартизацию, связанную с внедрением авто
матизированных процессов проектирования.
Стандартизация конструкций изделий, систем и элементов
включает стандартизацию и унификацию:
общих технических требований к отдельным бортовым системам |
и комплектующим их приборам и агрегатам;
бортового оборудования различного назначения;
элементов трубопроводных систем: трубопроводов, соединений,
различных креплений, заделок рукавов и шлангов;
проводок управления: тросов, тяг, различных видов соедине
ний;
элементов бортовой электрической сети и требований к ним;
наземной техники (средств заправки, источников питания, т я
гачей буксировщиков, подъемников и т. д.).
Д ля количественной оценки уровень стандартизации того или
иного объекта применяют коэффициент стандартизации
=
= ЕЭст/ЕЭобщ ,
где 2 Эст — количество стандартизированных элементов кон
струкции; ЦЭобщ — общее количество элементов конструкции.
40
О дной и з в а ж н ей ш и х задач т ех н о л о ги ч еск о й ста н д а р ти за ц и и
является ст а н д а р т и за ц и я норм и м етодов испы таний на внеш н и е
в о здей ств и я , д ест а б и л и зи р у ю щ и х р а б о ту бор тов ы х систем .
'Нормы возможных внешних воздействий (механических: ви
брации, удары, линейные ускорения, акустические шумы; клима
тических: повышенная и пониженная температура, пониженное
давление, повышенная влажность, образование инея и росы,
пыли, соляного тумана; биологических: грибковая плесень; хи
мических: коррозионно-активные вещества атмосферы и т. д.)
содержатся в стандартах технических требований к оборудованию
по внешним воздействиям и разрабатываются на основе всесторон
них исследований и анализа факторов внешней среды.
На основе выработанных норм разрабатываются стандарты на'
виды и методы испытаний оборудования на внешние воздействия
с учетом специфических особенностей конструкции, принципа
действия и функционального назначения оборудования конкрет
ного вида, а такж е технических возможностей современных кон
трольно-испытательных стендов.
Стандартизация конструкций изделий и технологических про
цессов их изготовления, монтажа, испытания и контроля является
необходимой предпосылкой комплексного управления качеством
продукции с применением электронно-вычислительных машин.
В связи с этим возникает необходимость стандартизации машинных
носителей информации (магнитных и перфорационных лент, пер
фокарт), а такж е различной сопутствующей документации,. Это
открывает широкие возможности для обмена информацией между
предприятиями различных отраслей промышленности и повышает
эффективность системы управления качеством продукции.
2.4. ДИРЕКТИВНЫЕ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ
МАТЕРИАЛЫ НА МОНТАЖНЫЕ
И КОНТРОЛЬНО-ИСПЫТАТЕЛЬНЫЕ РАБОТЫ
Исходные данные, по которым разрабатываются все основные
рабочие технологические процессы серийного производства лета
тельных аппаратов и их бортовых систем, составляются в виде ди
рективных технологических материалов (ДТМ), которые включают:
схемы членения бортовых систем на технологически самостоя
тельные элементы и схемы конструктивных и технологических
разъемов коммуникаций:
схемы и другие документы, отражающие последовательность
проведения монтажных работ, а также требования на поставку
отдельных элементов систем и новых материалов;
схемы увязки шаблонно-эталонной, заготовительной, механо
сборочной и монтажной оснастки, обеспечивающие заданную
форму, размеры и расположение элементов систем;
переч! и средств обеспечения взаимозаменяемости; основного
технологического оборудования и оснастки для выполнения мон
41
тажных работ; основных средств контроля и испытания бортовых
систем;
схемы распределения монтажных и контрольно-испытатель
ных работ по цехам завода, предложений по реконструкции цехов
и внедрению передовых форм организации производства;
перечень новых технологических процессов, подлежащих раз
работке и внедрению.
Если производство летательного аппарата разбить на четыре
этапа, то разработка ДТМ приходится, в основном, на II и III
этапы:
I этап — эскизное проектирование;
II этап — техническое проектирование;
III этап — рабочее проектирование и выпуск серийных чер
тежей;
IV этап — внедрение в серию.
Одна из более передовых форм организации работ по разра
ботке ДТМ состоит в создании комплексной бригады в составе
технологов О К Б , серийного завода и специалистов научно-ис
следовательских институтов, которая обеспечивает руководство
и обобщение данных, которые определяют основное содержание
ДТМ. Опыт показывает, что наибольший объем работ этой бригады
приходится на II и III этапы производства летательного аппа
рата.
Правильно составленный директивный технологический ма
териал способствует:
обеспечению максимальной взаимозаменяемости элементов бор
товых систем по геометрическим и физическим параметрам, ис
ключающей или сводящей к минимуму подбор и подгонку деталей
при монтаже, а такж е уменьшение объема регулировочных работ;
повышению уровня механизации и автоматизации монтажных
работ, направленных на улучшение показателей надежности
систем, а такж е снижению трудоемкости, поднятию уровня про
изводительности труда;
— повышению уровня механизации и автоматизации кон
трольно-испытательных работ, позволяющих выявлять основную
массу производственных дефектов в процессе серийного производ
ства.
2.5. РАСПРЕДЕЛЕНИЕ МОНТАЖНЫХ
И КОНТРОЛЬНО-ИСПЫТАТЕЛЬНЫХ
РАБОТ ПО ОСНОВНЫМ ЦЕХАМ ЗАВОДА
Членение монтажных систем, позволяет рационально распре
делить монтажные и контрольно-испытательные работы на не
сколько взаимозаменяемых групп, что позволяет выполнять ра
боты в отдельных цехах и подразделениях завода: цехах специаль
ной арматуры и нормалей, цехах металлических баков и трубо
проводов, механосборочных и слесарно-сборочных цехах, агре42
гатно-сборочных цехах, цехе окончательной сборки, контрольно
испытательной станции, летно-испытательной станции.
Основной принцип рационального распределения монтажных
и контрольно-испытательных работ состоит в максимальном со
кращении монтажных и контрольно-испытательных работ в цехе
окончательной сборки за счет рассосредоточения этих работ по
другим цехам и участкам завода. Такой принцип распределения
работ позволяет существенно расширить фронт работ, сократить
цикл производства летательного аппарата, снизить трудоемкость
изготовления и повысить качество летательного аппарата. При
этом сокращение цикла производства обеспечивается параллель
ным проведением монтажных работ в различных подразделениях
завода.
Монтажные и контрольно-испытательные работы должны быть
распределены так, чтобы элементы низшего порядка подавались
на сборку элементов высшего порядка полностью законченными
и проверенными. Так, должны быть проверены блоки и агрегаты
оборудования, поступающие на сборку гидравлических и электри
ческих панелей. Панели должны быть полностью смонтированы
и проверены по геометрическим и физическим параметрам перед
подачей на сборку монтажных зон и участков систем. В то же
время участки систем должны быть тщательно смонтированы и про
верены, прежде чем агрегаты с полностью законченными монтаж
ными работами будут поставлены на окончательную сборку. За
цехом окончательной сборки закрепляются только те работы, ко
торые не могут быть выполнены в других цехах и подразделениях
завода.
Д ля обеспечения необходимой точности и взаимозаменяемости
трубопроводов и арматуры цеха оснащаются:
эталонами труб, изготовленными и'утвержденными в процессе
конструктивно-технологической отработки;
шаблонами и контрольными макетами (рабочая поверхность
которых\?ьшолняется по эталону трубы) для изготовления труб
средней сложности, с базированием по контуру шаблона;
универсальными сборно-разборными приспособлениями, обес
печивающими точную фиксацию координат контура трубы и ба
зирование трубы на конус развальцованной части;
специальными контрольно-измерительными приборами и уста
новками, используемыми в процессе изготовления трубопроводов
и арматуры, инструментами и приспособлениями для измерения
геометрических параметров труб: длины, поперечного сечения и,
в частности, овальности; гофров; толщины и утонения стенки;
радиуса изгиба; длины развертки трубопровода; угла конусной
части трубы и т. д.
стендами для окончательной сдачи трубопроводов в агрегатно
сборочные цехи и, в частности, стендами для контроля трубопро
водов на прочность и герметичность; стендами промывания и
контроля чистоты внутренних поверхностей трубопроводов и баков.
43
М ехан осбор оч н ы е и сл еса р н о -сб о р о ч н ы е ц ехи вы полняю т работы
п о сб о р к е, р ег у л и р о в к е, к он тр ол ю и испы танию отдельн ы х у зл о в
и уст р ой ств систем л ет а т ел ь н о го ап п ар а т а и п одаю т в а гр ега т н о
сбор оч н ы е ц ехи п ол н ость ю собр ан н ы е, п р о в ер ен н ы е и испы тан
ны е узл ы .
2.5.1. Монтажные и контрольно-испытательные
работы в агрегатных цехах и цехе окончательной
сборки
В агрегатно-сборочных цехах и цехе окончательной сборки
работы по монтажу систем проводят после работ по изготовлениюкаркаса.
Изготовление электрожгутов, распределительных коробок, при
борных досок, пультов производится на отдельных участках,
цехов, в которых:
изготовляют бортовые электрожгуты и электрожгуты для
внутриблочного монтажа в распределительных коробках, прибор
ных досках и т. д.;
монтируют оборудование (приборы, агрегаты) и электрожгуты
на приборных досках, пультах управления, электрощитках, рас
пределительных коробках. Монтаж систем продолжается и на
этапе сборки секций. Схемы сборки секций, расчлененных и нерасчлененных на панели, существенно отличаются друг от друга.
В первом случае на сборку секции поступают меньшие количества
элементарных деталей и узлов, так как часть их уже собрана в па
нели; во втором случае на сборку секции поступают только эле
ментарные детали и частично собранные из них узлы. Наличие
или отсутствие панелей изменяет схему сборки и в отношении вы
полнения монтажей; в первом случае часть монтажных работ
может быть выполнена на панелях, во втором — при сборке
секции.
Д ля секций, расчлененных на панели, основная задача монтажа
сводится к обеспечению точности взаимного расположения комму
никаций, соединенных между собой. Сравнительно просто обеспе
чивается сборка без подгонки в тех случаях, когда выполнено тре
бование технологичности, и стыки всех труб расположены в одной
плоскости — плоскости разъема секции. В зтом случае взаимоза
меняемость по местам соединений обеспечивается простыми пло
скими шаблонами или макетами.
Значительно сложнее производить монтаж в случае, когда
стыки труб разненесы по длине-, что вызывается близким располо
жением труб на узком пространстве. В этом случае необходимо
создавать специальные пространственные макеты для увязки
трубопроводов, чтобы обеспечить их совпадение. Такая увязка
выполняется при конструктивно-технологической отработке си
стем на эталонном самолете.
Д ля секций, расчлененных на панели, часть монтажных работ
может выполняться на секциях. При этом объем монтажных работ
44
в собранной секции зависит от того, как велик объем работ, вы
полняемых на отдельных панелях.
В секциях крыльев и центропланов (кессонах, носовых и хво
стовых частях) должны быть выполнены прежде всего все мон
тажные работы, которые невозможно выполнить после постановки
обшивки.
Необходимо сделать следующие выводы.
1. Рационально подавать на общую сборку изделия макси
мально завершенные в крупные сборочные единицы, а монтаж
оборудования производить в секциях.
2. Объем монтажных работ в собранных секциях должен быть
установлен с таким расчетом,'чтобы добиться минимального цикла
монтажа и сборки самолета.
3. Выполнение монтажей на панелях должно быть признано
одним из важнейших факторов сокращения производственного
цикла сборки и повышения качества.
Работы по монтажу оборудования в секциях обычно произво
дятся поточными методами с передвижением изделий по рабочим
местам вручную (при мелкосерийном производстве) или при по
мощи конвейеров в крупносерийном производстве.
Окончательный монтаж, регулировка и испытание всех си
стем самолета производится в цехе окончательной сборки.
Трудоемкость процесса окончательной сборки составляет 8—
12% общей трудоемкости изготовления самолета. Однако важность
и ответственность работ окончательной сборки определяются не
только трудоемкостью этих работ. Надежность и безотказность
действия систем самолета определяется качеством монтажа, испы
тания и регулирования в цехе окончательной сборки.
Самолет, н а х о д я ^ й с я в процессе окончательной сборки в цехе
занимает значительную площадь. Чем больше цикл сборки, тем
больше размеры незавершенного производства, медленнее обора
чиваемость оборотных средств, больше площадь, занятая маши
нами. Площадь эта является наиболее дорогостоящей, так как
цехи окончательной сборки обычно строят большой высоты и
с большими пролетами.
Таким образом, цикл окончательной сборки оказывает огром
ное влияние и на величину капиталовложений, и на величину
оборотных средств, а следовательно, и на себестоимость изделия.
Из этого и вытекает основное требование к процессу общей
сборки — он должен обеспечивать минимально возможный про
изводственный цикл.
Цикл сборки, как известно, определяется формулой Ц = Т/Р,
где Т — трудоемкость сборки, ч; Р — число рабочих мест.
Из формулы видно, что для уменьшения цикла сборки нужно
стремиться к уменьшению трудоемкости окончательной сборки
и к максимальному расширению фронта работы. Требование умень
шения трудоемкости может быть выполнено прежде всего умень
шением объема и номенклатуры работ за счет перевода некоторых
45
монтажных работ на агрегатную сборку и подачи на окончатель
ную сборку агрегатов с максимально завершенными монтажными
работами.
Необходимо оставлять на окончательную сборку только та
кие работы, как соединение поданных на сборку агрегатов между
собою; соединение всех коммуникаций; монтаж наиболее сложных,
дорогостоящих, легкоповреждаемых элементов оборудования; ре
гулирование и контроль всех систем механизмов.
При этом сокращение трудоемкости и цикла сборки должно
идти не только за счет сокращения объема работ, выполняемых
на окончательной сборке, но и за счет изменения самого характера
процессов:
ции, герметичность, чистота внутренних поверхностей, функциони
рование систем.
В процессе контроля систем на собранном самолете в цехе
окончательной сборки производится индивидуальный контроль
систем с помощью стендов автономного контроля, а также контроль
подкомплексов систем с помощью автоматизированных установок
с программным управлением. Такие установки позволяют в на
земных условиях имитировать условия работы систем в воздухе.
Они контролируют: функционирование систем под током и давле-
Рис. 2.9. Схема отработки и испытания: систем самолетов при серийном
производстве
исключение различного рода подгоночных и разметочных работ
путем поставки на общую сборку агрегатов взаимозаменяемых
по местам соединений;
снижение трудоемкости и цикла за счет организации сборки
по поточному методу, который считается обязательной формой
процесса окончательной сборки самолетов в серийном производ
стве.
Одна из схем отработки и испытания систем самолетов при
серийном производстве представлена на рис. 2.9.
Комплексный контроль и наземные испытания систем в про
цессе серийного производства сосредотачивают в специально
организованной для этой цели контрольно-испытательной станции.
Наглядное представление о характере стендов, применяемых
на различных стадиях производства, показано на рис. 2.10.
В процессе входного контроля готовых изделий и узлов кон
тролируются: потребляемые токи, напряжения срабатывания,
углы отношения, чувствительность, частоты, синхронность сра
батывания, время срабатывания, давление, температура.
В процессе контроля участков систем в агрегатах самолета
контролируются: правильность монтажа, сопротивление изоля
ции, герметичность, чистота внутренних поверхностей, функцио
нирование систем.
В процессе контроля участков систем в агрегатах самолета
контролируются: правильность монтажа, сопротивление изоля
46
а\
Рис. 2.10. Стенды, применяемые на различных стадиях серийного производства
самолета:
а — входной контроль готовых изделий и узл ов собственного и зготовл ен и я, входящ их
в бортовы е системы; б — контроль участков систем в агрегатах самолета; в — контроль
систем на собранном самолете: 1 — стенды автоматического контроля систем, 2 — авто
матизированная установка с программным управлением дл я контроля систем самолета
нием; время работы агрегатов; углы отклонения; плавность хода;
последовательность срабатывания агрегатов; потребляемый ток;
создаваемые давления; вырабатываемое напряжение.
К он тр ол ь в а ж н ей ш и х п ар ам етр ов , х а р а к т ер и зу ю щ и х качество
систем при и х совдгестной р а б о те в у с л о в и я х , п р и б л и ж а ю щ и х ся
к эк сп л у а т а ц и о н н ы м , о су щ еств л я ет ся специальны м и систем ами
ав то м а т и зи р о в а н н о го к он тр ол я (С А К ).
2.5.2.
Отработка и контроль систем
на контрольно-испытательной станции (КИС)
Отработка и контроль на КИС является завершающим этапом
производства летательного аппарата, на котором в условиях,
максимально приближенных к эксплуатационным, осуществляется
комплексная проверка и регулировка систем с широким исполь
зованием средств автоматического контроля с записью параметров
на пленку. Данные таких проверок и испытаний являются объ
ективным документом, подтверждающим качество отработки си
стем летательного аппарата.
47
Основными задачами КИС являются:
промывка и испытание топливной системы;
испытание гидравлических систем;
отработка и контроль взлетно-посадочных устройств, силовых
установок, энергосистем и электротехнического оборудования, ра
диолокационных станций и другого оборудования;
проведение предполетного и послеполетного осмотров с анали
зом дефектов оборудования, выявленных в процессе наземной от
работки и летных испытаний и разработке мероприятий по их
устранению;
предъявление и сдача самолетов представителю заказчика.
Работы на КИС обычно проводятся в два этапа: без гонки дви
гателя, когда для проверки гидравлических, пневматических и
электрических систем используются наземные источники пита
ния, и с работой двигателей, когда все виды энергии вырабаты
ваются системами самолета. В последнем случае создаются наи
более благоприятные условия для комплексных испытаний, что
позволяет выявить влияние одних систем на другие.
Организация стендовой отработки отдельных родственных
групп систем в сочетании с комплексной отработкой позволяет
проверить взаимосвязи и стыковку систем в наземных условиях,
существенно повысить число выявляемых дефектов и отказов и
тем самым сократить количество дорогостоящих летных испытаний.
Специфическая особенность работ, проводимых на КИСе,
заключается в том, что контроль параметров, окончательная регу
лировка и отработка оборудования, коммуникаций и систем вы
полняется непосредственно на летательном аппарате без демонтажа
блоков и агрегатов. Это накладывает определенные требования
на применяемые и вновь создаваемые методы и средства испыта
ния и контроля. Во время контроля и испытания системы на КИСе
стремятся к одновременному воспроизведению эксплуатационных
условий в виде стимулирующих воздействий, вырабатываемых
и подаваемых на летательный аппарат имитаторами.
Д ля оценки качества работы систем КИС оснащен контроль
ными приборами и стендами, которые могут также записывать
быстропротекающие и сложные взаимосвязанные процессы.
Применение ЭВМ обеспечивает автоматизацию отработки и
статического анализа отказов, что необходимо для разработки
мероприятий по повышению качества летательных аппаратов.
2.6. ПОВЫШЕНИЕ КАЧЕСТВА БОРТОВЫХ
СИСТЕМ ПРИ СЕРИЙНОМ ПРОИЗВОДСТВЕ
2.6.1. Организация лабораторных центров
Д ля оценки качества и надежности изделий серийного произ
водства заводы имеют лабораторную базу. Наиболее рациональ
ным является создание двух лабораторных центров: один — для
48
контроля и исследования материалов, другой — для испытания
бортовых систем и их элементов.
Обычно второй лабораторный центр организуется из лабора
торий по отдельным системам и видам бортового оборудования.
В состав такого центра__в:(одят лаборатории радиооборудования,
электрооборудования, гидропневмотопливного оборудования и
т. д.
В лабораторных центрах производится контроль основных
параметров элементов бортовых систем с воспроизведением фак
торов и условий их функционирования и монтажа на самолете.
Лабораторный
Л
II
а
6
о
р
центр № 1
а т
о р
и и
I .
%
II
И
О' <1
§
Заказчик
I
Со
Со •
^/идцщ.пе нас5пр1^Щ^
к
агрееат од
,
Приборы,
/
\ аппаритура
-г-ч систем /■ф'
з;
||
I
■ч
I
Лаборат орны й
II
цент р № 2
Ло.5оратории по сист ем ам сЗорудобания, N
БТК
1
2
3
5
в
7 15
9
БИП КЗА ЦИЛ
Рнс. 2.11. П римерная схема организации контроля и испытания на авиацион
ном заводе
Контроль бортовых систем связан с измерением, оценкой,
анализом и регистрацией большого количества параметров раз
личной физической природы, поэтому лабораторный центр в своем
составе имеет:
бюро измерительных приборов для правильного хранения и
обеспечения надлежащего технического состояния различных
приборов;
лабораторию контрольно-записывающей аппаратуры;
центральную измерительную лабораторию.
Сочетание и анализ данных наземного контроля и испытаний
бортового оборудования, проводимых в цехах, в лабораторном
центре, на КИС и при летных испытаниях, не только позволяет
4 А. в. Черныш ев
49
иметь достоверные сведения о работе оборудования и систем, но
выявлять все недочеты в самой методике испытаний и контроля.
Примерная схема организации контроля и испытаний на самоле
тостроительном заводе показана на рис. 2.11.
2.6.2. Организация службы надежности
Рассмотрим основные конкретные направления работ службы
надежности (рис, 2.12).
Первым таким направлением является определение и анализ
фактического уровня надежности и долговечности летательного
аппарата и его бортовых систем. Эта задача может решаться двумя
путями: сбор, обобщение и анализ информации о дефектах и отГлавный инн<енер
I
Секция надежности
при производственнотехническом совет е
завода
ш
Начальник отдела
Зам. начальника отдела
Начальник
Начальник бюро
I
Группа сбора
и обработки
статисти ческой
индзормации
I п
I
I ||
вс
Ч
а
5
I
||
I
Ведущие ингкенеры по планеру,
силовой установке и сист ем ам
управления
Рис. 2.12.
ГЛ
11
II
бюро
II
I
‘^>1'
■ч
Ведущие интенеры по
злектрорадиооборудованию
П римерная структурная схема отдела надежности
завода
авиационного
обеспечить условия наземных испыханий, приближающихся
к эксплуатационным, и правильно выбрать контролируемые пара
метры. При этом служба надежности следит за достоверностью и
полнотой собранных данных, за непрерывностью поступления
информации, а такж е за единством форм учета для родственных
групп изделий, что позволяет получить сопоставимые данные и
автоматизировать обработку информационных документов.
В процессе статистической обработки данных эксплуатации
важно выявить повторяющиеся дефекты и отказы, а такж е дина
мику появления отказов на всех этапах производства и эксплуа
тации, установить закономерности их изменения во времени и
условиям эксплуатации.
Важно не только выявить отказы, дефекты и различного рода
неисправности, но и установить их причину. Сделать это, базируясь
только на статистических данных, характеризующих условия и
динамику появления отказов, трудно, а в ряде случаев просто
невозможно.
Вторым важным направлением деятельности служб надежности
является инженерный анализ и исследование отдельных образцов
изделия. При этом исследуются физические и химические про
цессы, протекающие в материалах, деталях, коммуникациях и
оборудовании летательного аппарата, исследуется физика отка
зов изделия.
Инженерный анализ позволяет установить требования, огра
ничивающие применение определенных материалов, конструк
тивных и технологических решений и условий эксплуатации,
включая транспортирование и хранение с целью обеспечения вы
сокого качества изделий. Установление причин отказов позволяет
разработать также рекомендации по оптимизации конструирова
ния изготовления и эксплуатации изделий [27], а такж е реко
мендации поставщикам и потребителям.
Материалы статистической обработки данных эксплуатации и
инженерного анализа конкретных образцов изделий позволяют
установить фактические сроки службы как бортовых систем, так
и их элементов.
казах и проведение специальных инженерных исследований [10].
Источником информации служат данные, получаемые в про
цессе эксплуатации летательных аппаратов, а такж е данные,
получаемые при наземных испытаниях, проводимых в лаборато
риях и цехах завода.
Ценность информации о дефектах и отказах значительно по
вышается, если она сопровождается данными о фактических
условиях эксплуатации, транспортирования и хранения, а такж е
о фактических режимах работы бортовых систем. Эти дополнитель
ные данные позволяют более полно вскрыть причины дефектов и
50
4*
-
Глава 3
ОБЕСПЕЧЕНИЕ ВЗАИМОЗАМЕНЯЕМОСТИ
И ОТРАБОТКА. СИСТЕМ
ПО ГЕОМЕТРИЧЕСКИМ ПАРАМЕТРАМ
3.1. ОСНОВНЫЕ ПОЛОЖЕНИЯ
Теория взаимозаменяемости машин и приборов [35, 36] пред
полагает, что для взаимозаменяемости независимо изготовлен
ных сопрягаемых деталей и элементов необходимо проведение
следующих работ:
установление и уточнение номинальных значений эксплуата
ционных показателей изделия;
выявление узлов, деталей и других элементов, от которых,
в первую очередь, зависят эксплуатационные показатели изделия;
выявление функциональных параметров (геометрических и фи
зических), определяющих значения эксплуатационных показа
телей;
установление допустимых значений отклонений на эксплуата
ционные и функциональные параметры;
применение и разработка новых средств регулировки, испыта
ния и контроля изделий, позволяющих обеспечить и оценить
функциональные параметры и эксплуатационные показатели из
делий;
оценка и опытная проверка разработанных мероприятий по
обеспечению взаимозаменяемости с последующим включением их
в техническую документацию и соответствующие нормали и стан
дарты.
Большое количество деталей и элементов, имеющих сложную
форму, большие габариты и малую жесткость, заставляет в ряде
случаев перейти на зависимый метод изготовлени-я, основанный
на использовании эталонов, которые являются первичным источ
ником геометрической информации, переносимой непосредственно
или через технологическую оснастку на детали и элементы си
стем.
Наличие в бортовых системах сложных размерных цепей, рас
чет которых обычными методами затруднен, заставляет искать
новые методы расчета допусков на геометрические параметры.
52
—
»»ЭТ-И;ТГСР1ГС»ТХГГГ*ИСГ 'сэтггелясетттэг"
иШ^ЬШИМ К^ЛЙ"
чеством физических параметров различной физической природы,
а также наличием сложных информационных и энергетических
связей между элементами.
Сложность бортовых систем является причиной практической
неосуществимости полной взаимозаменяемости по физическим
параметрам. Применяемая частичная взаимозаменяемость пред
полагает широкое использование компенсирующих и регулирую
щих звеньев.
Условия эксплуатации и подверженность бортовых систем
влиянию различных и, в первую очередь, дестабилизирующих
факторов, имеющих механическую, тепловую и иную природу,
усложняют испытания и контроль систем.
В настояш.ее время аппаратура и стенды для испытания борто
вых систем летательных аппаратов по сложности в ряде случаев
превосходят сами объекты испытаний и контроля из-за необхо
димости моделирования и воспроизведения условий эксплуатации,
а такж е создания измерительных и диагностических систем, по
зволяющих объективно и точно оценить результаты испытаний и
контроля.
3.2. СУЩНОСТЬ И ОСНОВНЫЕ ЭТАПЫ
ПЛАЗОВО-ЭТАЛОННОГО МЕТОДА
ОТРАБОТКИ СИСТЕМ
Бортовая система или ее элемент обладают свойством взаимо
заменяемости только в том случае, если их гоеметрические и фи
зические параметры будут находиться в пределах допусков, со
гласованных с допусками других элементов и систем, а такж е
с допусками элементов планера.
Выполнение этого требования ■может быть достигнуто двумя
способами изготовления и монтажа бортовых систем: независи
мым и зависимым.
При независимом способе изготовления взаимозаменяемость до
стигается путем изготовления всей продукции по единому универ
сальному исходному эталону — международному метру. При
этом доли размера эталон-метра переносятся на детали с помощью
различных универсальных средств измерения: мер, линеек и пр.
Поэтому различные детали, изготовленные таким образом, явл я
ются независимыми друг от друга. Точность согласования (точ
ность посадки) двух сопрягаемых при монтаже деталей в общем
случае значительно ниже точности каждой детали, так как она
определяется суммой погрешностей обеих сопрягаемых деталей.
При независимом способе точность деталей и элементов систем
определяется суммой погрешностей, возникающих на каждом этапе
процесса производства.
Погрешность замыкающего звена должна быть в заданных
пределах. Д ля этого необходимо обеспечить очень высокую точ53
я
ность изготовления отдельных деталей и элементов бортовых си
стем. Однако практически достигнуть столь высокой точности
изготовления отдельных элементов в большом числе не предста
вляется возможным. Этому, в частности, препятствуют большие
габариты, сложность формы и малая жесткость таких элементов,
как электрожгуты, длинномерные трубопроводы и т. д. Поэтому
при изготовлении и монтаже бортовых систем независимый способ
имеет весьма ограниченное применение.
Обеспечить взаимо^меняемость бортовых систем и их эле
ментов можно с помощью зависимого способа изготовления и мон
тажа бортовых систем. Сущность данного способа изготовления
заключается в том, что размеры,
форма
и расположение деталей
Чертети бортовых си ст ем
и
элементов
обеспечивается с по
\
мощью создания специальных эта
Плоские плазы
лонов, шаблонов, калибров и дру
гой контрольно-эталонной оснаст
Технологическая м а ш и н а ,
макет планера, объемный плаз
ки и перенесения их размеров
непосредственно или через техно
Эталоны и контрольно-эталонная
логическую
оснастку на соответст
оснастка
вующие элементы бортовых систем.
Одной из форм зависимого из
Монтатная оснастка
готовления
является плазово-этаI
лонный метод (ПЭМ), который и
Д ет али и элементы бортовых
обеспечивает взаимозаменяемость
систем
элементов бортовых систем по гео
Рис. 3.1. Схема плазово-эталонно
метрическим параметрам.
го метода
Плазово-эталонный метод про
водится в несколько этапов:
предварительная отработка, согласование и увязка элемен
тов бортовых систем на плоских плазах;
окончательная объемная отработка геометрического располо
жения элементов систем с помощью технологических машин,
объемных плазов и макетов планера;
создание эталонов элементов систем и другой контрольно
эталонной оснастки;
перенесение информации с эталонов и контрольно-эталонной
оснастки на технологическую оснастку;
перенесение информации с технологической оснастки на эле
менты бортовых систем.
Схема плазово-эталонного метода представлена на рис. 3.1.
Данный метод позволяет решать на этапе конструктивно
технологической отработки основные задачи повышения техноло
гичности систем, включая агрегатирование и панелирование, ра
циональное размещение систем, реализацию требований, связан
ных с удобствами монтажа, а также контроля и испытания
систем.
3.2.1. Предварительная отработка геометрического
расположения элементов систем на плоских плазах
Эта отработка обычно состоит в следующем:
расчерчивание теоретических обводов и каркасных элементов;
размещение оборудования систем (электрических, трубопро
водных, механических);
расчерчивание кинематических схем механического управле
ния летательным аппаратом, двигателем и посадочными сред
ствами;
размещение трасс электрических и трубопроводных систем.
Расчерчивание теоретических обводов на плазе производится
по точкам с последующей
интерполяциеи с помощью
гибкой
рейки.
координоЭлем ент борт обой
си ст ем ы
Теоретический
обШ
т
54
Обтекатель
Рис. 3.2. Схема размещения элемен
тов бортовых систем внутри' конту
ра каркаса
Рис. 3.3. Пример плазовой увязки си
стемы управления (на плазе выявлено, что
контуры обтекания определены непра
вильно)
графа с ручным или программным управлением либо с помощью
приспособлений для нанесения радиусографических кривых. Д ля
плазовой проработки систем самолетов используются основные
контурные плазы с нанесенными на них каркасными элемен
тами планера.
Внутри контура каркаса по чертежам и схемам производится
размещение элементов различных систем: оборудования, комму
никаций, коммутационной аппаратуры с учетом применения амор
тизационных элементов. В случае обнаружения недостаточности
зазоров или неудобства подходов оборудование приходится пере
мещать до получения, наиболее рационального его размещения
(рис. 3.2).
Далее на плазе размещают все элементы механических систем
управления. Тяги и качалки на плазах наносятся в среднем и
крайних отклоненных положениях, а в отдельных случаях про
веряются зазоры в промежуточных положениях (рис. 3.3).
После размещения оборудования электрических, трубопровод
ных и механических систем, а также коммуникаций механических
систем управления на плазы наносятся трассы прокладки трубо
проводов и электрожгутов.
55
п р и отработке геометрического расположения элементов систем
на плоском плазе учитываются в первом приближении основные
требования технологичности, в частности, вопросы агрегатирова
ния, панелирования и создания многоцелевых агрегатов.
При размещении оборудования производится взаимная увязка
сборочных и направляющих отверстий в деталях оборудования,
крепежных деталях и деталях каркаса, что обеспечивает монтаж
элементов систем по сборочным отверстиям.
Предварительная отработка на плазах геометрического рас
положения всех элементов сис^^м дает значительный эффект, так
как задолго до сборки летательного аппарата и монтажа систем
обеспечивает рациональное районирование систем, по возможно
сти хороший доступ к монтируемому оборудованию, сокращение
длин коммуникаций и др.
3.2.2.
Окончательная объемная отработка
геометрического расположения элементов систем
Окончательная объемная увязка и отработка геометрического
расположения элементов систем является необходимым этапом
плазово-эталонного метода, так как предварительная проработка
расположения систем на плоском плазе не может обеспечить точ
ного решения всех вопросов, связанных с требованиями техноло
гичности систем. В особенности это касается отработки сложных
пространственных элементов систем, таких, как трубопроводы,
электрожгуты и т. д.
При объемной увязке отрабатывается технологичность про
странственных элементов систем, необходимые зазоры и подходы,
уточняется пространственная компоновка оборудования: прове
ряются и уточняются трассы прокладки коммуникаций, места
крепления коммуникаций, длины ответвлений жгутов, проводятся
работы по сокращению количества соединений.
Объемная отработка бортовых систем производится тремя
способами с,применением:
технологических (эталонных) отсеков летательных аппаратов;
специальных макетов агрегатов планера;
объемных плазов.
В первом случае для объемной отработки создается специаль
ный технологический летательный аппарат или его отдельные
отсеки. При создании отсеков и агрегатов учитываются многие
факторы; основными являются коэффициент насыщения, монтаж
ные особенности систем и программа выпуска.
Объемная отработка систем в технологическом летательном
аппарате или отсеке имеет ряд ограничений. При этом способе
к отработке бортовых систем мы можем приступать только после
того, как изготовлены головные образцы летательного аппарата,
один из которых подготавливается в виде технологического лета
тельного аппарата.
56
Имеются трудности отработки размещения элементов бортовых
систем в труднодоступных местах с высокой насыщенностью
элементами бортовых систем из-за недостаточной величины под
ходов для осмотров оборудования и проверки монтажных зазоров.
Трудности отработки бортовых систем на технологической машине
связаны такж е с ограниченностью объема, в котором ведется отра
ботка.
С целью облегчения отработки взаимозаменяемости элементов
систем в труднодоступных участках и зонах летательного аппарата
(в кабине, отсеках, двигателях, нишах передней и основной стоек
шасси и т. д.) прибегают к использованию специальных макетов
(имитаторов) соответствующих участков планера.
На рис. 3.4 показан макет-ими'гатор кабины самолета. Имита
тор представляет собой жесткий каркас, правая и левая части
которого имитируют борта кабины самолета.
В имитаторе кабины имеются все рабочие поверхности и эле
менты крепления, необходимые для отработки монтажей обору
дования. Имитатор кабины изготавливается по самолетным черте
жам и плазам. Отработка элементов бортовых систем производится
в следующем порядке:
устанавливают и крепят блоки;
устанавливают скомплектованные пульты кабины;
монтируют трубопроводы всех систем;
прокладывают электро- и радиожгуты с креплением разъемов.
После отработки монтажей оборудования и стыковки оснастки
имитатор используется как рабочее приспособление для сборки
правого и левого пультов кабины.
На рис. 3.5. показан макет носовой кабины самолета, исполь
зуемый для отработки элементов электросетей. Макет кабины не
имеет обшивки на бортах, что обеспечивает просмотр и доступ не
только изнутри, но и снаружи.
Отработка элементов бортовых систем вне летательного аппа
рата производится с использованием объемного плаза.
Объемный плаз (рис. 3.6) включает в себя контрэталоны базо
вого эталона с установленными в нем элементами планера и бор
товыми системами. Контрэталон базового эталона представляет
собой замкнутую поверхность, соответствующую обводам агрегата
планера по внутреннему контуру обшивки и является жестким
объемным носителем формы и размеров агрегата планера.
Базовые эталоны агрегатов изготавливаются по внутреннему
контуру обшивки; состоят из жесткого каркаса. На поверхность
базового эталона наносится различная информация: оси строи
тельные и симметрии, оси шпангоутов и контуры различных эле
ментов планера.
Обводы с эталона поверхности переносят на монтажные эта
лоны, необходимые для изготовления стапельно-сборочной осна
стки, а такж е на объемный плаз, используемый для увязки борто
вых систем.
Контрэталон базового эталона состоит из каркаса / , поддона 7,
слоя эпоксипласта 5 (см. рис. 3.6) и изготавливается в следующей
последовательности. Из продольных и поперечных ребер свари
ваются сначала нижняя и затем
верхняя части каркаса, к которым
с внутренней стороны привари
вают поддон из листовой стали.
При этом диаметр внутреннего
контура каркаса выполняется не
сколько большим, чем диаметр
базового эталона. Каркас контр
эталона с приваренным поддоном
устанавливается на базовый эта
лон с эквидистантным зазором в
10— 15 мм, выставляется по теоре
тическим осям, надежно закреп
ляется, а затем заливается свеже Рис. 3.6. Схема объемного плаза;
приготовленными эпоксипластом I — каркас; 2 — детали продольного
силового набора карка
(рис. 3.7). После застывания эпо иса поперечного
самолета; 3 — торцевые заглуш ки;
4
—
опора;
5
слой эпоксипласта;
ксипласта контрэталон отделяется 6 — блоки или —макеты;
7 — поддон
от базового эталона.
В результате рабочая поверхность контрэталона — это точная
копия (слепок) поверхности базового эталона. При этом с базового
эталона на контрэталон переносится вся информация: теоретиче
ские и конструктивные оси, втулки, сборочные отверстия и т. п.
Рис. 3.4. Макет кабины самолета:
I — основание, 2 — реперны е площ адки, 3 — п ерек лади н а, 4 — сты
ковые точки, 5 — рабочие поверхности подф онарной панели, 6 — обш ив
ка канала всасы вания, 7 — рам а, 8 — кронш тейн, 9 — проф или, 10 —
стрингеры , и — макеты готовы х изделий , 12 — точки крепления п ул ь
тов
Рис. 3.7. Схема заливки контрэталона:
1 — базовы й эталон; 2 — эп оксидная композиция; 3 — каркас нижней
части контрэталона
Изготовленный контрэталон устанавливается на регулируемых
реперстойках и выставляется по оси симметрии и по строитель
ной горизонтали.
Рис. 3.5. Макет носовой кабины самолета
58
1
1
59
1^
Сборка и монтаж объемного плаза состоит из двух этапов
сборки внутри контрэталона конструкции данного агрегата пла
нера и монтажа внутри контрэталона соответствующих участков
бортовых систем.
Сборка конструкции агрегата планера внутри контрэталона
состоит в установке и закреплении деталей продольного и попереч-
Рис. 3.8. Объемные компоновки элементов оборудования:
а
кронштейны: б — установка и крепление бортового о б о р у
д ован и я на кронш тейнах
ного набора, люков, створок и т. д., а такж е кронштейнов
(рис. 3.8, а) для установки бортового оборудования. Например,
для отсека фюзеляжа, состоящего из продольного и поперечного
элементов жесткости, окантовок люков и стыковых узлов техноло
гический процесс сборки в контрэталоне может быть следующий:
установка по СО окантовки люков, стрингеров, компенсаторов
и закрепление болтами или прижимами к контрэталону;
установка по СО или конструктивным осям лонжеронов и за
крепление их болтами;
60
установка шпангоутов и других собранных узлов, фиксация
на стыковые узлы контрэталона, закрепление болтами к контр
эталону;
установка люков, створок и щитков на узлы навески или по СО.
Монтаж участков бортовых систем производится по соответ
ствующим зонам и заключается в установке и креплении борто
вого оборудования: гидравлических или электрических агрегатов,
• приборов, радиоаппаратуры (или их макетов), прокладки комму
никаций, трубопроводов, электрожгутов, тяг и тросов и соедине
ние всех элементов бортовых систем между собой (рис. 3.8, б).
В процессе сборки и монтажа объемного плаза производится
взаимная увязка деталей планера, а также увязка, отработка и
эталонирование элементов бортовых систем.
Так при установке бортового оборудования необходимо сле
дить за выполнением монтажных и демонтажных работ, наличием
необходимых зазоров, а такж е за обеспечением подходов к местам
подсоединения коммуникаций и других работ. При прокладке
коммуникаций необходимо следить за тем, чтобы количество изги
бов трубопроводов и электрожгутов было бы наименьшим, а вы
нужденные изгибы были бы в одной плоскости и т. д.
в процессе объемной отработки целесообразно составлять схемы
членения коммуникаций по конструктивным и технологическим
разъемам.
В объемном плазе производится окончательная отработка ки
нематики управления двигателем, шасси, щитками, фонарем и
другими подвижными частями конструкции летательного аппа
рата.
Схема увязки деталей обшивки, деталей внутреннего набора
планера и элементов систем с применением объемного плаза
показана на рис. 3.9.
Результаты отработки бортовых систем вносятся в соответ
ствующую документацию, чертежи, схемы и т. д.
Применение объемных плазов позволяет расширить возмож
ности плазово-эталонного метода за счет расширения рациональ
ной компоновки элементов систем. В случае необходимости можно
влиять и на расположение деталей каркаса, так как объемные
плазы служат не только для пространственной увязки и отра
ботки элементов систем, но также и для отработки и увязки
деталей.
Таким образом, сущность метода объемной увязки деталей
планера и элементов бортовых систем с применением объемного
плаза заключается в том, что с помощью базового эталона и объем
ного плаза в сфере подготовки осуществляется оценка и согласова
ние размерных цепей деталей планера, создание на их основе раз
мерных цепей элементов бортовых систем и перенос взаимосвя
занных цепей на оснастку для изготовления деталей узлов и борто
вых элементов систем.
61
Объемная увязка обеспечивает:
1. Высокое качество и надежность систем летательного аппа
рата в особенности при условии применения объемного плаза за
счет:
повышения точности и стабильности геометрических параме
тров каркаса планера, необходимых для увязки геометрических
параметров элементов бортовых систем;
взаимозаменяемости деталей, элементов систем и узлов и воз
можности производить их монтаж по сборочным отверстиям,
исключающим различные подгонки и доделки.
2. Сокращение цикла подготовки производства.
3. Перевод из сферы серийного производства в сферу подго
товки производства таких работ, как:
отработка геометрических параметров деталей (кронштейнов,
плат и т. д.), элементов и узлов систем;
отработка геометрического расположения деталей элементов
и узлов систем в агрегатах планера;
создание эталонов;
создание монтажной и контрольной оснасток.
Окончательная объемная увязка и отработка геометрического
расположения должна производиться комплексными бригадами,
состоящими из конструкторов, технологов, конструкторов приспо
соблений, представителей плазово-шаблонных цехов.
3.3. СОЗДАНИЕ СПЕЦИАЛЬНЫХ ЭТАЛОНОВ
ЭЛЕМЕНТОВ СИСТЕМ
Эталоны создаются в процессе объемной отработки бортовых
систем. Объектами эталонирования являются, как правило, наи
более сложные элементы систем: трубопроводы, электрожгуты,
монтажные узлы—гидропанели, электропанели, электрораспре
делительные коробки и т. д.
Эталоны бортовых систем можно разделить на полные и ча
стичные.
Полные эталоны отражают все свойства элемента, который они
воспроизводят, поэтому существует возможность установки пол
ного эталона на строящиеся машины в качестве рабочего эле
мента.
Частичный эталон отражает не все свойства эталонируемого
элемента системы, а лишь некоторые основные свойства. Такие
частичные эталоны называются макетами. Например, деревянный
макет блока (рис. 3.10), который воспроизводит все-контуры ,
которые необходимы для его установки и закрепления, а такж е
контуры, необходимые для сопряжения блока с другими элемен
тами бортовых систем по стыку коммуникаций.
В качестве частичных эталонов могут использоваться такж е
фотокопии эталонов. Эти фотокопии называются фотоэталонами,
иллюстрирующими качество монтажа.
62
63
Эталоны используются как носители исходной геометрической
информации, необходимой для создания технологической оснастки; как экспонаты, иллюстрирующие качество монтажа.
Эталоны передаются в серийное производство в дополнение
к технической документации и используются для изготовления
по ним всей заготовительной, монтажной и контрольной оснастки,
необходимой для выполнения монтажных работ в процессе серий
ного производства.
Рассмотрим этапы и характер работ, связанных с созданием
эталонов.
Работа по эталонированию элементов электросистем и, в част
ности, электрожгутов заключается в следующем.
Чертеж жгута передается для изготовле
ния заготовки эталона электрожгута. Смон
тированная заготовка электрожгута пере
дается в монтажно-сборочный цех для про
кладки на эталонном летательном аппарате
"рТ
или в объемном плазе. Эта заготовка пред/ИьЦ
ф
ставляет проводники, уложенные и связан
М акеты
ш т уц ер о в
ные в электрожгут, но без напаянных штеп
Рис. 3.10. Д еревян
сельных разъемов и наконечников.
ный макет блока
В процессе прокладки заготовки элект
рожгута в эталонном летательном аппарате
или в объемном плазе уточняются трассы прокладки, места креп
ления, места выхода и длины ответвлений, уточняются способы
защиты л^гута в особо ответственных местах, определяется форма
поперечного сечения электрожгута в наиболее узких местах про
кладки. Данная работа производится при проложенных коммуни
кациях топливной, гидравлической, кислородной и других систем,
а такж е при установленных в эталонном летательном аппарате
или объемном плазе элементах оборудования систем (электро- и гид
роагрегаты, радиоаппаратура, распределительные коробки, пуль
ты и т. д.), или их макетов (из дерева, металла или пластмассы).
После отработки заготовки эталона электрожгута произво
дится напайка штепсельных разъемов и наконечников. Получен
ный электролаут хранится как эталонный. Следует иметь в виду,
что в результате перемещений и изгибов эталонного электрожгута
его длина сокращается. Поэтому необходимо систематически про
изводить перепроверку эталона.
Информация с эталона жгута в дальнейшем переносится на
плазы для раскладки электрожгутов. Поскольку хранение эта
лонов жг.утов и плазов для раскладки электрожгутов (из-за боль
ших габаритов) представляет сложную задачу, существует метод
переноса всей геометрической информации с плаза для раскладки
жгутов на специальную пленку, на которую наносятся отверстия
под штыри плаза и трассы прокладки проводов. По этой пленке
в короткие сроки может быть восстановлен плаз для раскладки
жгутов.
64
Помимо электрожгутов эталонируются и другие элементы и
узлы электропроводных систем. При этом следует иметь в виду,
что эталоны служат не только как носители информации, необхо
димой для увязки заготовительной, монтажной и контрольной
оснастки, но и как наглядные экспонаты, демонстрирующие необ
ходимое качество монтажа. С этой целью эталонируются отдельные
элементы жгута: заделка электрожгутов в штепсельные разъемы,
заделка проводов в наконечники и т. д. При эталонировании рас
пределительных коробок и пультов особое внимание обращается
на качество монтажных работ, выполненных внутри коробки и
пульта.
Отработанные и утвержденные эталоны электрожгутов, рас
пределительных коробок и пультов хранятся на специальных
стеллажах и в шкафах в монтажно-сборочном цехе.
С утвержденных эталонов снимаются фотографии внутреннего
электромонтажа, которые называются фотоэталонами. Эти фото
эталоны размножаются в необходимых количествах и направля
ются на рабочие места монтажников и контролеров. Дальнейшее
изготовление и приемка серийных распределительных коробок
и пультов производится по уточненной технической документации
и фотоэталонам внутреннего электрического монтажа.
Надежность и долговечность электрической сети зависит не
только от качественного изготовления электрожгутов электро
щитков распределительных коробок и пультов, но и от качества
выполнения работ по прокладке электрожгутов, установке и
креплению электрощитков, распределительных коробок на борту
летательного аппарата.
Поэтому эталонируют не только отдельно электрожгуты и ком
мутационную аппаратуру, но такж е сами монтажи этих элементов
бортовой сети на летательном аппарате, включая эталонирование
трасс, отдельных ответственных мест прокладки электрожгутов
и целых зон монтажа. При этом особое внимание обращается на
прокладку электрожгутов вблизи трубопроводов гидравлической,
топливной, масляной и других систем, вблизи агрегатов электро-,
радио- и прочего оборудования; через острые кромки элементов
конструкции; на участках перехода неподвижной части конструк
ции на подвижную и т. д.
Совместно с отработкой эталонов электро-, радио- и пилотажно
навигационных систем производится отработка и эталонирование
трубопроводных систем и, в первую очередь, эталонирование
самих трубопроводов.
Процесс создания эталонов труб принципиально не отли
чается от процесса эталонирования электрожгутов и состоит
из следующих основных этапов:
изготовление шаблона из проволоки или трубки мягкого ма
териала; шаблон изготавливается путем изгибов проволоки вруч
ную согласно трассе прокладки с учетом зазоров, радиусов гиба
и других факторов;
5
А.
в Черныш ев
65
изготовление заготовки эталона трубопровода из материала,
указанного в чертеже по шаблону;
прокладка заготовки эталона трубопровода в отсеке технологи
ческой машины или объемного плаза и подсоединение к гидроагре-'
гатам и штуцерам, установленным в элементах планера;
окончательная отработка заготовки эталона трубопровода
в отсеке технологической машины или объемном плазе;
снятие отработанной заготовки эталона трубы с технологиче
ской машины или эталонного плаза и утверждение ее в качестве
эталона;
измерение координат точек эталона с помош,ью специального
приспособления (рис. 3.11);
шую жесткость, так как такие трубы весьма сложно отработать
и подогнать на технологической машине или объемном плазе
в соответствии с требованиями прокладки.
Рис. 3.12. Специальное универсальное сборочное приспособление:
I
/V"
НО X у 1 ос
; — — — —
2 — — — —
3 — — — —
Рис. 3.11. Приспособление для изме
рения координат точек эталона трубо
провода:
/ — горизонтальная ш кала, 2 — каретка, 3 — ш танга, 4 — вер
тикальная ш кала, 5 — трубоп ров од, 6 — изм ерительная го
ловк а, 7 — поворотный ди ск с нониусом
изготовление по эталонам рабочих шаблонов;
изготовление по шаблонам серийных трубопроводов;'
установка серийных трубопроводов в отсеки технологической
машины или объемного плаза взамен снятых эталонов;
окончательная приемка и сдача эталонных монтажей.
В ряде случаев шаблон для изготовления заготовки эталона
выполняют из специальных, так называемых, инструментальных
нормализованных элементов.
Эталоны труб, снятые с технологической машины или объем
ного плаза и измеренные с помощью специального координатного
приспособления (см. рис. 3.11) должны храниться в специальном
помеш,ении цеха — изготовителя труб. Чтобы не допустить ис
пользование эталонов по каким-либо причинам изменившим свою
первоначальную конфигурацию, эталоны периодически перепро
веряются.
Особую сложность представляет эталонирование труб боль
шого диаметра со значительной толш,иной стенки и имеющих боль
— основание, 2 — п оддерж иваю щ ее устройство,
3 — угольники
фиксации контура, 4 — хом ут, 5 — концевой фиксатор
для
После окончательной приемки эталонного монтажа информа
ция о расположении элементов бортовых систем в объемном плазе
переносится на чертежи. В соответствии с этой информацией раз
рабатывается и изготавливается заготовительная монтажная и
контрольная оснастка.
А
А-А
Информация с эталонов труб
-н
переносится на контрольно-эта
лонную оснастку, используемую
при изготовлении труб. Так, для
изготовления и контроля труб
повышенной точности создаются
специальные универсальные сбор
ные приспособления (УСП). В этих
приспособлениях (рис. 3.12) поло
А
жение фиксаторов и ложементов Рис. 3.13. Деревянный контрмакет:
определяется по эталону трубы
I — контрмакет, 2 — трубоп ров од
путем копирования. В результате
У СП 'является отражением эталона и представляет собой контр
макет эталона трубы. Отклонение изготавливаемых труб от УСП
определяется с помощью щупов.
Д ля изготовления и контроля трубопроводов менее высокой
точности по эталонам труб создается упрощенная оснастка,
а именно, деревянные контрмакеты эталонов (рис. 3.13).,
66
67
1
Трубопроводы, к которым не предъявляют повышенных тре
бований точности, могут изготавливатья непосредственно по ра
бочим эталонам без создания специальной контрольно-эталонной
оснастки.
УСП, деревянные контрмакеты и рабочие эталоны — это
объемная оснастка, используемая в заготовительных цехах.
По эталонам монтажных узлов (гидропанелей и пр.), монтажных
зон, участков систем, смонтированных в отдельных агрегатах и
секциях планера, а такж е по эталону комплекса систем (каким
может быть технологическая машина) методом копирования изго
тавливается монтажная технологическая оснастка.
3.4. ПЕРЕНОС ИНФОРМАЦИИ С ЭТАЛОНОВ
НА МОНТАЖНУЮ ОСНАСТКУ
В процессе изготовления и монтажа блоков, коммуникаций,
монтажных узлов, монтажных зон, участков систем, смонтиро
ванных в отдельных узлах, секциях и агрегатах планера, а такж е
в процессе стыковки отдельных технологически самостоятельных
элементов систем необходимо обеспечивать требования взаимоза
меняемости.
При этом необходимо выполнять требования: точность взаим
ного расположения блоков по стыкам с элементами планера;
точность взаимного расположения элементов крепления коммуни
каций с элементами планера; точность взаимного расположения
блоков и межблочных коммуникаций по стыкам с платами, точ
ность взаимного расположения плат гидропанелей с элементами
планера и, наконец, точность взаимного расположения отдельных
соединяемых элементов коммуникаций (точность взаимного рас
положения по стыкам и разъемам коммуникаций).
Д ля выполнения монтажных работ требуется следующая мон
тажная оснастка, подлежащая точной взаимной увязке при из
готовлении:
разделочные приспособления, необходимые для разделки разъ
емов под элементы бортовых систем (сверление, зенкование, раз
вертывание отверстий в платах, кронштейнах, уголках и других
элементах, которые могут быть названы промежуточными, и в де
талях планера);
монтажные приспособления, обеспечивающие точное взаим
ное расположение блоков при монтаже на планере и платах,
а такж е монтажных узлов на планере;
приспособления, фиксирующие разъемы коммуникаций и пред
назначенные для обеспечения требуемой точности взаимного
расположения отдельных соединяемых элементов коммуникаций,
принадлежащих различным соединяемым элементам бортовых
систем;
контрольно-регулировочные приспособления, обеспечиваю
щие точное взаимное расположение специальных элементов, на
68
пример, приспособление, позволяющее с особой точностью вы
ставлять в линию полета механизм перегрузки;
комбинированные приспособления, где в одном приспособле
нии могут сочетаться элементы первых четырех групп приспосо
блений.
Рассмотрим некоторые из этих групп приспособлений.
На рис. 3.14 показана схема приспособления для монтажа
в элементах планера гидравлической панели. Гидравлическая
панель базируется в приспособлении по координатно-фиксирующим отверстиям, которые специально для этой цели просверлены
в плате панели. Приспособление отстыковывается по эталону аг
регата планера и техно
логической машине.
Отстыковка монтаж
ного приспособления со
стоит из следующих эта
пов:
установки, уточне
ние расположения, фик
сации и предваритель
ного крепления гидро
панели;
съема гидропанели и Рис. 3.14. Схема приспособления для монтажа
гидравлической панели:
установка в ее координатно-фиксирующие от / — каркас при сп особлен и я, 2 — у зе л навески,
3 — у зе л фиксации, 4 — ф иксатор, 5 — плата панели
верстия фиксаторов при
способления;
установки гидропанели с укрепленными на ней фиксаторами;
навески приспособления (узлами навески на элементы пла
нера);
установки фиксаторов в узлы фиксации и заливки узлов фик
сации цементом (между фиксаторами и отверстиями в узле фикса
ции оставляется для этого соответствующий зазор).
На рис. 3.15 показаны схемы приспособлений для фиксации
разъемов коммуникаций, причем первое приспособление обеспе
чивает фиксацию разъема трубопровода, выходящего из отсека
фюзеляжа Ф2, а второе приспособление — фиксацию штуцера,
выходящего из отсека фюзеляжа Ф1.
Пример контрольно-регулировочного приспособления, пред
назначенного для установки механизма перегрузки в линию по
лета, показан на рис. 3.16.
Схема комбинированного приспособления для верстачного
монтажа гидропанели с базированием по внешнему контуру платы
показана на рис. 3.17. В этом приспособлении сочетаются элементы
монтажного приспособления, обеспечивающего точную уста
новку гидроагрегата, разделочного приспособления для разделки
отверстий в плате гидропанели, а также приспособления для фик69
сации р азъ ем ов к ом м ун и к ац и и , в ы ходя щ и х и з ги д р о п а н ел и .
Отстыковка к ом б и н и р о в а н н о го п р и сп о со б л ен и я п р ои зв оди тся по
этал он н ой ги др о п а н ел и .
Рис. 3.17. Схема комби
нированного
приспособ
ления:
I — м онтаж ное
п р и сп особ
ление, 2 — п рихват, 3 — кар
кас, 4 — фиксаторы р а зъ е
мов, 5 — раздел очн ое п ри
сп особл ен и е, 6 — плата
Рис. 3.15. Схемы приспособлений, предназначенных для фиксации
разъемов коммуникаций;
а) I — у зе л навески, 2 — цемент, 3 — у зе л ф иксации, 4 — каркас, 5 —
вилка рамы карк аса, 6 — т р убоп р ов од бортовой системы, 7 — фиксатор;
б) 1 — у зе л навески, 2 — ш туцер бортовой системы, 3 — вилка рамы к ар
каса, 4 — каркас, 5 — у зе л фиксации, 6 — ф иксатор, 7 — цемент
Рис. 3.16. Схема контрольно-регулировочного приспособления, пред
назначенного дл я установки механизма перегрузки в линию полета:
а — схем а основной части п риспособления: I — установочный у зе л , 2 — узел
крепления наводящ ей т рубк и , 3 — каркас; б — схем а второй части приспо
собления: I — у зе л навески, 2 — у зел первой мишени, 3 — каркас, 4 — отвес;
в — схем а третьей части п риспособления: I — у зе л навески, 2 — узел второй
мишени
3.5. РАСЧЕТНО-АНАЛИТИЧЕСКИЙ МЕТОД
УВЯЗКИ ЭЛЕМЕНТОВ СИСТЕМ
ПО ГЕОМЕТРИЧЕСКИМ ПАРАМЕТРАМ
Рассмотрение плазово-эталонного метода показывает, что про
цесс взаимозаменяемости бортовых систем связан, в основном,
с решением четырех задач: отыскание оптимальных компоновок
размещения элементов систем в заданных объемах, определяемых
конструкцией планера; нахождение оптимальных трасс прокладки
коммуникаций с учетом ограничений, накладываемых требова
ниями технологичности; расчет размерных цепей и определение
рациональных допусков на геометрические параметры элементов
систем и их взаимнре расположение в пространстве и выбор опти
мального оснащения, обеспечивающего взаимозаменяемость мон
тируемых бортовых систем.
При пространственной увязке, выборе компоновок размещения
блоков систем и трасс прокладки коммуникаций приходится учи
тывать значительное количество различных конструктивных, про
изводственных и эксплуатационных факторов, а такж е считаться
с большим количеством возможных вариантов решений, из кото
рых необходимо выбрать наилучшее.
В связи с этим существующие методы пространственной увязки
элементов систем, основанные на применении ручного труда и
малой механизации, когда выбор тех или иных решений целиком
зависит от опыта и интуиции инженера или рабочего, не всегда
приводят к оптимальному результату.
Задачу размещения элементов в заданном объеме можно решить
аналитически, если исследуемый объект представить в виде мате
матической модели. Так, форма и расположение элементов в про
странстве могут быть описаны с помощью прямоугольной модели,
в которой каждому элементу соответствует шесть геометрических
71
70
параметров — три параметра формы (длртна, ширина, высота) и
три параметра положения элемента в декартовой системе коор
динат.
Если всем блокам в отсеке присвоить номера от 1 до я и эти
номера оставить неизменными на весь период пространственной
увязки при отработке системы, то последовательность размещения
блоков при каждом варианте компоновки может быть предста
влена в виде некоторой перестановки из п символов, каждый сим
вол которой соответствует определенному блоку системы. Если бы
не существовало никаких ограничений, накладываемых на воз
можность реализации того или иного варианта, то общее количе
ство различных вариантов компоновок равнялось бы п\ Однако
на возможность реализации вариантов сборки накладываются
ограничения, обусловленные пространственной взаимосвязью де
талей и различными критериями оптимальности. Тогда, исполь
зуя операторный метод, можно воспользоваться возможностью
получения всех перестановок при заданном п и с помощью ЭВМ
выбрать лучшие.
Проблема отыскания оптимального размещения элементов бор
товых систем в отсеках планера тесно связана с нахождением
оптимальных трасс прокладки коммуникаций, имеющих мини
мальную длину, максимальную прямолинейность и т. д.
На качество и различные экономические показатели техноло
гических процессов монтажа систем оказывает влияние не только
степень приближения выбранной компоновки элементов к .опти
мальной, но и возможность достаточно точной ее реализации в про
цессе производства, неизбежно связанного с появлением различ
ных производственных погрешностей. В связи с этим возникает
задача увязки размерных цепей, связывающих элементы планера
с элементами бортовых систем и позволяющих рассчитывать допу
стимые величины отклонений на производственные погрешности.
Однако внедрение расчетной системы допусков на элементы бор
товых систем и планера, позволяющей повысить степень взаимо
заменяемости элементов бортовых систем по геометрическим пара
метрам, наталкивается на трудности расчета размерных цепей
бортовых систем, которые в отличие от большинства размерных
цепей, встречающихся в общем машиностроении, являются весьма
сложными, связанными пространственными размерными цепями,
для которых известные методы расчета имеют весьма ограниченное
применение.
В процессе технологической подготовки, а такж е производства
бортовых систем используется значительное количество различ
ной эталонной, контрольно-эталонной, заготовительной, сбороч
ной и монтажной оснастки, применение которой в каждом конкрет
ном случае допускает, как правило, несколько вариантов, различ
ных с точки зрения обеспечения заданной точности, экономиче
ских показателей, сроков подготовки производства и т. д. Учи
тывая большой объем монтажных работ, выполняемых на заводах
72
I
авиационной промышленности, можно утверждать, что оптимиза
ция выбора оснащения монтажных работ может вскрыть дополни
тельный резерв повышения качества систем, а такж е снижения
трудоемкости монтажных работ. Задачу выбора оптимального
варианта оснащения монтажных работ можно такж е решить ана
литически, если процесс увязки технологической оснастки пред
ставить в виде математической модели. Эта модель может поелставлять граф (матрицу), вершинами которого являю тся элементы
оснастки, а дуги графа отражают направление потоков информа
ции при изготовлении и увязке отдельных элементов оснастки
В этом случае расчетно-аналитический метод определения осна
щения монтажных работ основывается на фиксации предыдущего
опыта с помощью графа (матрицы) увязки технологической осна
стки с последующим отысканием оптимального варианта путем
перебора всех возможных путей решения поставленной задачи
зафиксированных в матрице и выборе тех путей, которые отве
чают заданным критериям оптимальности.
Практическое решение рассмотренных задач связано в боль
шинстве случаев с громоздкими вычислениями и может быть
^ применением электронно-вычислительных
м а ш и н 1 / 1 ].
Глава 4
ОБЕСПЕЧЕНИЕ ВЗАИМОЗАМЕНЯЕМОСТИ,
ИСПЫТАНИЕ И ОТРАБОТКА СИСТЕМ
ПО ФИЗИЧЕСКИМ ПАРАМЕТРАМ
4.1. ОСНОВНЫЕ ОСОБЕННОСТИ
Количественные характеристики надежности вновь разраба
тываемых или модернизированных в процессе конструктивно-,
технологической отработки систем и их элементов могут быть полу
чены с помощью наземных испытаний.
Рассмотрим некоторые особенности сложных бортовых систем,
затрудняющие получение количественных характеристик надеж
ности:
1. Ограниченное число испытуемых объектов, что, как пра
вило, недостаточно для получения достоверной оценки надеж
ности.
2. Прямые непосредственные испытания на надежность всегда
связаны с расходом рабочего ресурса, а часто с полным разруш е
нием образца.
3. Многовариантность плана испытаний сложных систем и
необходимость анализа вариантов при составлении программы
испытаний. Сложная система создается в результате длительного
и сложного технологического процесса, который неизбежно вклю
чает большое число разнообразных проверок и испытаний. Испы
таниям и проверкам подвергаются комплектующие элементы,
узлы, блоки, приборы, подсистемы и системы, поэтому оценка
надежности системы осуществляется различными «маршрутными
вариантами».
Можно, например, по результатам испытаний комплектующих
элементов рассчитать надежность системы. Возможен второй
крайний вариант; специальные испытания на надежность системы
без учета результатов всех предыдущих испытаний составляющих
ее частей. Кроме этих вариантов, существует большое число про
межуточных.
Каждый из вариантов имеет свои положительные и^этрицательные стороны. Первый вариант наиболее экономичный, но может
дать лишь самые приближенные сведения о надежности; его можно
рекомендовать для стадии эскизного проектирования, когда производи^гся сравнительная оценка схемных .вариантов системы.
Второй вариант может дать наиболее достоверные результаты,
но вызьшает большие затраты средств и времени. При соответст
вующей проработке составление и выбор наиболее оптимальной
программы испытаний могут выполняться с помощью электронновычислительной машины с применением методов планирования
экспериментов.
Оптимизация программы испытаний и контроля обычно встре
чает трудности, связанные со следующими особенностями бор
товых систем:
при работе сложных систем возникают процессы, влияющие
на надежность; так в сложной системе возможны зависимые от
казы и одновременные отказы нескольких комплектующих эле
ментов;
на работоспособность системы оказывает влияние не только
вероятность возникновения отказов ее элементов, но такж е и время
возникновения отказов. Отдельные части системы работают, на-,
пример, только на начальном этапе некоторого участка времени,
другие — только на его заключительном этапе. Поэтому отказ
всей системы определяется не только интенсивностью отказов
составляющих частей, но также и вероятностью неблагоприятных
сочетаний в возникновении отказов [8].
4.2. ОСНОВНЫЕ ЭТАПЫ ОТРАБОТКИ СИСТЕМ
И ПРИНЦИПЫ УВЯЗКИ БОРТОВЫХ СИСТЕМ
ПО ФИЗИЧЕСКИМ И ГЕрМЕТРИЧЕСКИМ ПАРАМЕТРАМ
Большинство бортовых систем летательных аппаратов (сило
вая установка и обслуживающие ее воздушные, топливные .и
масляные системы, системы управления полетом и т. д.) пред
ставляют собой замкнутые системы автоматического управления,
динамические свойства которых описываются дифференциальными
уравнениями высоких порядков.
Исследование, испытание и отработка таких систем естественно
представляет весьма сложную задачу, в решении которой суще
ственную роль играют дорогостоящие летные испытания.
В настоящее время объем дорогостоящих летных испытаний
сокращается за счет расширения объема менее дорогостоящих
и менее опасных наземных испытаний, позволяющих производить
исследования, испытания и отработку систем и их элементов в на
земных условиях, имитирующих эксплуатационные.
При этом исследования и испытания сопровождают все основ
ные этапы конструирования, призводства и эксплуатации лета
тельного аппарата и его бортовых систем.
Сложность систем, их многоэлементность й наличие огромного
числа связей между элементами и большое количество параметров,
характеризующих качество бортовых систем, приводит к необ
75
74
ходимости применения рациональной схемы проведения конт
рольно-испытательных работ, учитывающей постепенное увели
чение элементов, наблюдаемого в процессе образования, >злов
подсистем и т. д., и постепенное увеличение связей между элемен
тами на различных этапах проектирования и производства бор-
Напрадление отработки по (ризичесним параметрам
Рис. 4.1. Этапы отработки, контроля и испытания бортовых систем
товых систем. Такая схема позволяет, с одной стороны, вскрыть
основные факторы, влияющие на качество бортовой систш ы на
каждом этапе ее создания и определить достаточно полный объем
контрольно-испытательных работ, а с другой, позволяет избежать
излишних повторений и дублирования контроля параметров.
В связи с этим можно выделить три этапа отработки, контроля
и испытания бортовых систем (рис. 4.1).
Первый этап. До сопряжения с деталями планера, т. е. этот
этап отработки может проводиться задолго до изготовления пер
вого образца планера на стадии проектирования и конструктивно
технологической обработки бортовых систем.
Второй этап. После монтажа бортовых систем на отдельные
элементы планера, т. е. после того, как получены отдельные несостыкованные между собой технологические элементы систем.
Отработка монтажных узлов, участков систем и т. д. должна про
изводиться в цехах агрегатной сборки.
Третий этап. После стыковки элементов планера и бортовых
систем между собой. Отработка систем, подкомплексов и комплек
сов систем должна проводиться в цехах окончательной сборки,
на контрольно-испытательной и летно-испытательной станциях.
Рассмотрим этапы отработки несколько подробнее.
Первый этап отработки работоспособности включает:
отработку отдельных преимущественно функциональных эле
ментов бортовых систем, поставляемых поставщиками, с помо
щью стендов входного контроля;
отработку отдельных наиболее ответственных систем (главным
образом, систем с обратной связью), с помощью динамических
стендов с применением математических и физических моделей.
К таким системам можно отнести системы управления полетом,
системы управления двигателем, системы наведения на цель и т. д.
Динамические стенды позволяют отработать связи первого рода,
т. е. связи между функциональными элементами, которые опре
деляются их назначением;
отработку групп систем с помощью действующих натурных
плазов — стендов. Эти стенды позволяют отработать не только
связи первого рода, но и выявлять и устранять дополнительные
связи между элементами, которые возникают в результате появ
ления общих источников питания, преобразователей, систем за
щиты и т. д. Такие связи могут быть названы связями второго рода.
Действующий электроплаз — это плоскость с установленными
на ней бортовым оборудованием, соединенным с помощью комму
никаций.
Испытываемые системы располагаются по районам и зонам
(зона электроприборного оборудования, зона энергоузлов, зона
радиооборудования и т. д.). Соединяются отдельные блоки испы
туемых систем на действующем плазе не жгутами, а отдельными
проводами, чтобы можно было бы быстро вводить нужные изме
нения. На действующем плазе электрооборудование отрабаты
вается под током при рабочих напряжениях. Выявленные де
фекты устраняются и вносятся в техническую документацию.
Отметим также, что для отработки систем по физическим
параметрам можно воспользоваться, в частности, объемным пла
зом с смонтированными в нем бортовыми системами.
Второй этап отработки наступает после того, как изготовлены
отдельные элементы планера, изготовлены блоки и коммуника
ции, смонтированы монтажные узлы, монтажные зоны и участки
систем, т. е. получены технологически самостоятельные монтаж
77
76
ные единицы. Именно на этом этапе происходит перекрещивание
путей отработки по геометрическим и физическим параметрам.
Проверку работоспособности на данном этапе можно разде
лить на две части: на проверку качества изготовления и монтажа
элементов бортовых систем и на проверку качества функциони
рования бортовых систем. При этом проверка качества монтажа
имеет целью проверку качества установки и закрепления блоков
и монтажных узлов, прокладки и крепления коммунршаций, а
такж е качество соединения этих элементов между собой и с эле
ментами планера; проверка качества функционирования имеет
целью проверку качества,
главным образом, регулиро
вочных и наладочных работ.
В соответствии с этим
стенды, применяемые на вто
ром этапе, можно разделить
на стенды для контроля ка
чества монтажа элементов
бортовых систем и стенды для
контроля качества их функ
ционирования.
Поскольку
для проверки качества фун
кционирования
отдельных
элементов бортовых систем
Рис. 4.2. Схема отработки крыла само
лета на стенде:
необходимо имитировать от
сутствующие в момент испы
/ — крыло, 2 — система заправки горю чего,
3 — система подвески г р у за , 4 — и зм ер и тел ь
тания части бортовых систем,
ные приборы , 5 — контрольный стенд, 6 —
эл ерон , 7 — посадочный щиток
а такж е имитировать внеш
ние эксплуатационные усло
вия работы систем, эти стенды чаще всего называют стендами—
имитаторами.
В соответствии с конкретными условиями работы [можно при
менять стенды, которые обеспечивают проверку как качества мон
тажа, так и качества функционирования, такие стенды можно
назвать комбинированными.
На рис. 4.2 показан стенд для проверки систем, расположен
ных в крыле самолета.
Выбор той или иной схемы стенда следует производить в за
висимости от программы выпуска, степени расчлененности бор
товых систем на технологически самостоятельные элементы и
конкретных условий производства. Чем больше программа вы
пуска и чем выше расчлененность бортовых систем, тем более эф
фективным оказывается применение специализированных и спе
циальных стендов, и наоборот, чем меньше программа выпуска
и чем меньше расчленены бортовые системы, тем более эффектив
ным оказывается* применение сложных универсальных стендов
с числовым программным управлением и применением электрон
ных вычислительных машин.
Третий этап отработки наступает после того, как отдельные
части планера, и -соответственно, части бортовых систем состы
кованы и таким образом образован летательный аппарат с соот
ветствующим ему комплексом бортовых систем. Задача этого
этапа состоит в проверке качества монтажа (главным образом,
качества стыковки бортовых систем по коммуникациям) и каче
ства функционирования с учетом взаимных влияний систем друг
на друга. При этом можно различать автономный контроль комп
лекса систем и комплексный контроль.
Автономный контроль комплекса систем предназначается для
проверки отдельных систем. Поэтому с помощью этого вида конт
роля можно обнаружить вредные влияния смежных систем лишь
частично. Этот вид контроля осуществляется с помощью специ
альных стендов автономного контроля.
Комплексный контроль систем производится, когда большин
ство систем функционируют и тем самым создаются наиболее
благоприятные условия для обнаружения вредного влияния си
стем друг на друга. Комплексный контроль, как правило, произ
водится в два этапа: без работы двигателя с питанием систем от
аэродромных источников питания и с работой двигателя, когда
внешние источники отключаются. При проверке с работающим
двигателем наряду с другими системами проверяется работа си
ловой установки. Проверка силовой установки Т РД производится
по специальной циклограмме. Комплексный контроль произво
дится с помощью автоматизированных стендов комплексного
контроля с программным управлением. Особо сложные комплексы
систем ставят задачу создания стендов для предварительного
контроля малых комплексов систем: подкомплексов систем, свя
занных с автоматическим управлением летательного аппарата
(сложный комплекс радиооборудования, пилотажно-навигацион
ного оборудования, бортовая вычислительная машина и силовой
привод) ИТ. д.;
Таким образом, схема обеспечения взаимозаменяемости бор
товых систем по геометрическим и физическим параметрам под
чинена определенной логике построения и может рассматриваться
как сложная система. В настоящее время может быть построена
обобщенная математическая модель отработки бортовых систем
по геометрическим и физическим параметрам (с учетом экономи
ческих факторов) с целью нахождения оптимальных вариантов
отработки и выбора оптимального оснащения производства бор
товых систем технологическим оборудованием.
4.3. МАТЕМАТИЧЕСКОЕ И ФИЗИЧЕСКОЕ
МОДЕЛИРОВАНИЕ В КОНТРОЛЬНО-ИСПЫТАТЕЛЬНЫХ СТЕНДАХ
Сокращение числа летных испытаний за счет расширения
объема и увеличения эффективности наземных испытаний связано
с воспроизведением различных полетных условий (факторов)
в виде разного рода стимулирующих воздействий.
78
79
С ти м ул и р ую щ и е в о зд ей ст в и я , в о сп р о и зв о д я щ и е в н азем н ы х
у с л о в и я х эк сп л у а т а ц и о н н ы е ф ак торы , со зд а ю т с я на о сн о в е м а
т ем ати ч еск ого и ф и зи ч еск ого а н а л о г о в о г о м о д ел и р о в а н и я .
В основе математического, физического и аналогового моде
лирования залолсено математическое описание явлений в виде
дифференциальных уравнений.
М атем ати ч еское м о д ел и р ов ан и е в к он тр ол ь н о-и сп ы тател ь н ы х
с т е н д а х осу щ еств л я ет ся с пом ощ ью м атем ати ч еск и х м аш ин н е п р е
ры вного дей ств и я и м атем ати ч еск и х м аш ин ц и ф ров ого дей ств и я .
В р я д е сл у ч а ев и сп о л ь зу ет ся ц и ф р о-ан ал огов ы е вы числительны е
маш ины .
Чаще всего используют математические машины непрерывного
действия, работающие в натуральном масштабе времени и обес
печивающие достаточную для практических целей точность
воспроизведения сигналов.
При этом математические модели составляются из отдельных
решающих элементов — блоков, отрабатывающих отдельные ма
тематические операции (арифметические и алгебраические дей
ствия, интегрирование, дифференцирование и т. д.). Обычно эти
блоки соединяются в схему, которая и представляет решаемое
уравнение [6].
При математическом моделировании, основанном на исполь
зовании математических машин цифрового дискретного действия,
стимулирующие воздействия формируются как результат числен
ного решения уравнений, описывающих те или иные эксплуата
ционные условия, которые необходимо воспроизводить в кон
трольно-испытательном стенде. Несмотря на высокое быстродей
ствие современных вычислительных машин дискретного счета,
не всегда удается обеспечить работу в натуральном масштабе
времени, что ограничивает возможность широкого использования
цифровых ЭВМ для воспроизведения стимулирующих воздей
ствий в контрольно-испытательных стендах.
Большие возможности для получения стимулирующих воз
действий в контрольно-испытательных стендах имеют различные
цифро-аналоговые машины, обеспечивающие при относительной
простоте конструкции высокую точность работы и работу в нату
ральном масштабе времени.
Типичным примером математического моделирования является
моделирование процессов управления летательным аппаратом.
При физическом моделировании на испытательном стенде ис
следование проводится при замещении натурного объекта подоб
ным ему объектом (моделью) той же физической природы. Модель
сохраняет физическую природу в натурном объекте, но воспроиз
водит их в других масштабах. Типичным примером физического
моделирования является исследование моделей летательных ап
паратов в аэродинамических трубах.
При физическом аналоговом моделировании на испытательном
стенде исследование проводится при замещении натурного объекта
80
подобным ему объектом другой физической природы. Модель не
сохраняет физической природы процессов в натурном объекте.
Моделирование здесь основано на тождественности уравнений,
т. е. их способности одинаково описывать различные по своей
природе явления, выявляя математически (формально) схожие
функциональные связи.
Например, поступательное движение самолета по взлетнопосадочной полосе можно моделировать вращательным движением
кругового диска вокруг центральной оси; при этом момент инер
ции диска моделирует массу самолета, а угловая скорость диска —
поступательную скорость самолета.
При физическом аналоговом моделировании модели представ
ляют собой устройства, решающие задачу в ее физической поста
новке методом аналогий.
Моделирование в контрольно-испытательных работах исполь
зуется весьма широко. При этом моделируются отсутствующие
в момент испытаний части испытуемых систем, рабочие тела испы
тываемых систем, естественные и искусственные воздействия (на
грузки) окружающей среды, процессы функционирования систем
и т. д.
4.4. МЕТОДЫ МАТЕМАТИЧЕСКОГО И ФИЗИЧЕСКОГО
МОДЕЛИРОВАНИЯ ДЛЯ ИСПЫТАНИЯ И ОТРАБОТКИ
СИСТЕМ УПРАВЛЕНИЯ ПОЛЕТОМ
.
При отработке систем управления самолетом необходимо уста
новить и исследовать реакцию самолета на отклонение рулей.
В данном случае требуется найти изменение скорости у, угла
Подъемная
сила
Рис. 4.3. Силы, действующие
самолет в полете
на
тангажа ф и угла траектории самолета в виде функций времени
при заданных начальных условиях, если известна зависимость
углового отклонения б руля высоты во времени I (рис. 4.3).
Управление самолетом производится автопилотом. Автопилот
должен воспринимать движение самолета в плоскости симметрии
посредством гироскопов и управлять отклонениями руля высоты
6
А
в
Черныш ев
81
так, чтобы поддержать угол тангажа возможно более близким
к значению, установленному в автопилоте. Если задано постоянное
значение угла тангажа, то автопилот будет стремиться поддер
живать угол тангаж а ф постоянным и равным заданной величине.
Если угол тангажа задан программой в виде функции времени,
то автопилот будет управлять самолетом так, чтобы угол тангажа
самолета изменялся в соответствии с этой программой.
В наземных условиях с помощью ЭВМ может быть обеспечено
решение дифференциальных уравнений автопилота, которые в ко
нечном счете описывают такую зависимость между переменными,
при которой положительное отклонение 6 угла поворота руля
высоты должно вызвать увеличение отклонения ф угла тангажа.
Возникающее в результате увеличение угла атаки у создает до
полнительную подъемную силу, которая увеличит угол траекто
рии О. В этом случае ЭВМ является имитатором полета.
Если в имитатор полета подавать вручную или с помощью каких-либо управляющих механизмов входные напряжения, соотг
ветствующие отклонениям управляющих плоскостей, то машин
ные переменные, определяющие положение самолета в воздухе
и его траекторию, будут изменяться так, как меняются соответ
ствующие координаты самолета в полете.
При чисто математическом моделировании эти входные напря
жения вырабатываются другими решающими элементами, обес
печивающими решения уравнений автопилота.
На этапе математического моделирования в первом прибли
жении определяются физические параметры регулирования, обе
спечивающие заданное качество переходного процесса, и вносятся
уточнения в принятую схему. Достоверность результатов модели
рования определяется исходными данными, заложенными при
решении системы дифференциальных уравнений, особенно дан
ными по объекту регулирования. На этом этапе нельзя получить
ответ, полностью удовлетворяющий последующим этапам иссле
дования, так как нет еще окончательных характеристик объекта
регулирования, и некоторые из них, например, фактические за
пасы устойчивости, в процессе доводки претерпевают значитель
ные изменения.
Математические модели обычно позволяют решить целый ряд
принципиальных вопросов на первоначальных этапах проектиро
вания систем и в то же время не обеспечивают достаточно полного
и точного моделирования, необходимого для последующих эта
пов разработки.
Более полную имитацию полетных условий обеспечивает способ
отработки и испытаний, основанный на применении математичес
ких машин в сочетании с динамическими стендами. Этот этап на
чинается после того, как созданы первые образцы основных эле
ментов систем и начинается их доводка. Примером использования
данного способа испытания может служить сочетание имитатора
полета с поворотной платформой (рис. 4.4). Имитатор полета
82
решает систему уравнений движения летательного аппарата в на
туральном масштабе времени и воспроизводят динамику отрабаты
ваемой системы в виде соответствующих напряжений на выходе
модели, а динамический стенд преобразует выходное напряжение
модели в угловое перемещение исследуемого объекта, установлен
ного на подвижной платформе.'
Решение системы дифференциальных уравнений на ЭВМ в виде
напряжений преобразуется в перемещение платформы, соответИмитатор
Электрические сигналы
полета
представляющие откло
нение управляемых плоскостей
Л-
Электрические сигналы.
предстадляющие дейстдительное место и
положение самолета
о — уЛ/у\ЛЛ/— о
—
I
...
Элементы
испытуемого абтопилота
Рис. 4.4. Схема имитации работы системы самолет—автопилот,
основанная на сочетании имитатора полета с поворотной
платформой:
/ — реальны е управляем ы е плоскости или их имитаторы, 2 — п р у
ж ины дл я имитации аэродинам ических н агрузок , 3 — гироск опы ,
4 — поворотная платформа, 5 — следящ ая система, 6 — сравниваю
щ ее устройство, 7 — уси литель, 5 — двигатель
ствующее действительным движениям исследуемого летательного
аппарата в полете под действием внешних возмущений.
В данном случае имитатор полета является математической
моделью, в которой величины натуры и модели имеют разную фи
зическую природу, а динамический стенд представляет собой
физическую модель, в которой величины натуры имеют ту же фи
зическую природу, что и в модели.
В качестве моделирующих машин в настоящее время исполь
зуют не только машины непрерывного, но и дискретно-непрерыв
ного действия, так называемые дифференциальные анализаторы,
позволяющие получить более высокую точность.
На орган управления с помощью механических пружин накла
дываются моменты (см. рис. 4.4), что является довольно грубой
имитацией аэродинамических нагрузок, так как усилия, разви
ваемые пружинами, не меняются в зависимости от скорости полета.
Более совершенным имитатором аэродинамических нагрузок яв
ляется имитатор, выполненный в виде электрогидравлической
6*
83
системы, действующей по сигналам от имитатора полета, модели
рующего динамику полета. В последнем случае нагрузка на ор
ганы управления может увеличиваться или уменьшаться с по
мощью гидравлического исполнительного устройства в зависимости
от величины электрических сигналов (имитирующих изменение
скоростного напора или воздушную скорость), подаваемых от
имитатора полета.
Динамические поворотные установки и математические ма
шины входят в состав пилотажных стендов, создаваемых для
оценки характеристик управля
емости летательных аппаратов.
В настоящее время при ана
лизе динамики самолета как
объекта
регулирования при
исследованиях по оценке и вы
бору характеристик его устой
чивости и управляемости ис
пользуются пилотажные стенды,
позволяющие моделировать и
анализировать полет в условиях
наземной лаборатории. Это эко
Рис. 4.5. Блок-схема пилотажного
номит значительные средства за
стенда;
счет сокращения числа летных
1 — устрой ство Д Л Я воспроизведения ш ума,
испытаний.
2 — устрой ство дл я ви зуал и зац и и о б с т а
новки, 3 — пилотаж ны е приборы; 4 —
Блок-схема
пилотажного
устрой ств о дл я имитации н а гр у зо к на
органы у п р авл ен и я, 5 — стойка связи
стенда представлена на рис. 4.5,
счетн-о-реш ающ их
устрой ств с о б о р у д о
где обозначены основные эле
ванием стенда, 6 — ЭВМ , м оделирую щ ая
ди н ам и к у полета (имитатор полета), 7 —
менты конструкции стенда и
устрой ство для имитации дви ж ен и я (ди н а
мическая поворотная установка)
связь с ними летчика в замкну
той системе управления, частью
которой является он сам. Как видно из блок-схемы, в пилотажных
стендах имеет место взаимодействие сложных динамических свя
зей между летчиком, системой управления перемещением кабины,
математическим воспроизведением характеристик самолета и мо
делируемой визуальной индикацией.
Пилотажные стенды имеют в своем составе, как правило, ми
нимальное число реальных натурных устройств, а эксплуатацион
ные характеристики большинства устройств моделируются при
помощи детально разработанной системы имитаторов. Обычно
по мере продвижения программы разработки летательного аппа
рата на пилотажном стенде решаются новые задачи и устанавли
вается новая аппаратура, при этом математические модели заме
няются реальными устройствами. Пилотажный стенд постепенно
теряет гибкость, присущую ему как исследовательскому стенду,
и все более становится копией летательного аппарата. Многие
такие пилотажные стенды заканчивают свое существование, когда
летательный аппарат разработан, идет в серийное производство
и все производственные трудности преодолены. Однако в ряде
случаев пилотажные стенды используются в летных испытательных
центрах для тренировки летчиков-испытателей.
С помощью таких диналшческих стендов, в частности, удается
отработать конструкцию приборных досок, устанавливаемых
в кабине летчика.
4.5. МЕТОДЫ ФИЗИЧЕСКОГО АНАЛОГОВОГО
МОДЕЛИРОВАНИЯ ДЛЯ ОТРАБОТКИ СИСТЕМ
УПРАВЛЕНИЯ ТОРМОЖЕНИЕМ КОЛЕС САМОЛЕТА
С ростом посадочной скорости и массы современных самолетов
растет кинетическая энергия, которая должна быть погашена и
рассеяна тормозными устройствами за короткое время пробега.
В качестве примера приведем принципиальную схему датчика
автомата тормозного устройства на рис. 4.6 [12]. Действие его
От клапана
торможения
Из тормозов
(на слив)
1
К т о р м о зу
Рис. ^4.6. [Принципиальная схема дат
чика автомата тормозного устройства;
/
электромагнитны й кран, 2 — электромагнит, 3 — маховичок,
4 — п роуш и н а, 5 — ф рикционная колодка, 6 — винт, 7 , 9 — ш е
стер ня, 8 — к олеса, 10 — втулка, II — контактная пластинка, 12 —
п р уж и н а, 13 — регулировочный винт
основано на устранении так называемого рассогласования угло
вых скоростей колеса и механически связанного с ним маховичка.
При некоторых допущениях движение и работу тормозящего
самолетного колеса можно описать следующими уравнениями:
/к о ^ =
'к
Ео—
(4.1)
'
М^(х),^(И —
^СЦ®СК^^'
(4.2)
о
85
п ри подстановке в уравнение (4.1) значений членов его пра
вой части получим:
с1а)
(4. 3)
= ^ Р .г -с [ ,р ,
где /ко — момент инерции колеса самолета, кг-м^; со^ — у г
ловая скорость колеса самолета, рад/с; ^ — время, с;
—•
время соответственно начала и конца процесса;
— момент
сцепления колеса с ВПП, Н -м ;
— тормозной момент, Н -м;
Е — кинематическая энергия, поглощаемая тормозом при про
беге, Дж;
— начальное значение кинетической энергии, на
копленной самолетом, Дж;
= со — со^, со — угловая ско
рость колеса, катящегося без проскальзывания; со^к — угловая,
скорость скольжения колеса относительно дорожки; \|) — коэф
фициент трения сцепления колеса с ВПП;
— коэффициент
трения фрикционных пар тормоза (зависит от времени 1)\ г — ра
диус колеса, м; с — конструктивная постоянная тормоза, м^;
р — давление в тормозе, Н/м^;
— нагрузка на колесо, Н (за
висит от массы самолета, скорости и конструктивных данных
самолета).
Д ля оценки качества работы систем автоматического регули
рования (такой является система автоматического торможения
колес) можно выявить небольшое количество выходных интеграль
ных характеристик (обобщенных параметров), по которым можно
судить о качестве системы и ее работоспособности. Д ля тормозных
систем такими обобщенными характеристиками являются общая
длина ^ и время ^ тормозного пробега.
Регулируемым параметром, обеспечивающим получение этих
характеристик, является угловая скорость со вращения колеса.
Отработку систем можно вести за счет регулировок чувстви
тельности системы и изменения жесткости пружин контакта и
тормозных колодок.
Информация, получаемая с помощью обычных средств автома
тизированного контроля, является недостаточной для качествен
ной отработки системы, так как по значению этих параметров
нельзя точно судить о величине главных характеристик системы
Е и
Определить тормозной путь и время пробега, не прибегая
к специальным методам, можно только с помощью дорогостоящих
летных испытаний при различных условиях (сухой и мокрой
ВПП), по износу покрышек и с помощью осциллограмм изме
нения тормозного давления.
Д ля качественной отработки и достоверной оценки работо
способности и эффективности систем управления тормозами не
обходим метод наземных испытаний, позволяющий воспроизвести
динамические режимы и получить характеристики, обычно полу
чаемые при летных испытаниях (тормозной путь, время пробега),
а также осциллограммы изменения давления, тормозного момента,
скорости пробега и . импульсов инерционного датчика.
86
Одним из наиболее эффективных методов испытаний и исследо
ваний систем автоматического регулирования и управления (САР
и САУ) является масштабное моделирование, т. е. замена всей
системы моделью, имитирующей в той или иной степени свойства
исходной системы или ее части.
Типовым примером сочетания модели с реальной системой,
подлежащей отработке, может служить схема испытательного
стенда для системы управления торможением колес, полученная
на базе анализа уравнений и работы системы (рис. 4.7).
Имитатор
Имитатор Имитатор
Мщ=Ф(Ч'РкГд]г^ Мг=С;^гР
Электродви
гатель
раскритки
мажобика
5
и^ ^||
^11 N
|ч |
-■=3 >
ЙУ.
Г>1
X
Тахогенератор
1щ=Ф('РР^Гй)
Звен о
потенциометрического
умнотения Ч' Гд
и ,= Ф (^ )
Задающее
звено
1 Т ~
и2=Ф(Рк-Гд)
Задающее
звено РкГд
\Само/гетная\
си ст ем а
колеса
\^ Т = Ф (^ т Р )
звено
потенциометрического
умнотения
р
\из=Ф(;^т) и^=Ф(р)
Задающее
звено
Задающее
звено р
Я^т = Ф{ит^)
Рис. 4.7. Схема испытатель
ного стенда для системы
управления торможением ко
лес
Моделирование основных членов исходных уравнений (1) и
Е ,
М ( ,ц , / к ,
может быть выполнено с помощью механи
ческих и электромеханических аналогов, а моделирование пере
менных, функциями которых являются моменты
и
и
постоянных коэффициентов уравнений — с помощью электри
ческих аналогов.
В качестве имитаторов моментов торможения и сцепления
и М(.ц могут быть применены порошковые электромагнитные
муфты, отличающиеся линейной зависимостью передаваемого мо
мента от тока управления, хорошим быстродействием и т. д.
Применение блока из двух муфт позволяет моделировать
и
и производить их сравнение, т. е. определять их разность
и передавать воздействие этой разности на имитатор колеса. .
Имитатор колеса выполнен в виде механической модели. Гео
метрического подобия между моделью колеса и колесом самолета
(2 ),
87
не требуется, необходимо выдержать подобие кинематическое и
динамическое, т. е. обеспечить подобие моментов инерции I ско
ростей и ускорений.
В качестве имитатора кинетической энергии Е может быть при
менен вращающийся маховик, состоящий из набора съемных
дисков.
Совместная работа модели с натурной системой определяет
необходимость сохранения натурального масштаба времени для
всех моделируемых процес
сов.
Общий вид стенда пред
ставлен на рис. 4.8 [14].
Работа стенда заключает
ся в следующем. При вклю
чении электродвигателя ма
ховик приобретает (в опре
деленном масштабе) кинети
ческую энергию,
которой
обладает самолет перед нача
лом посадки.
На одном валу с маховой
массой находится вращаю
щ аяся часть порошковой муф
ты, имитирующей М с ц . Д ру
гой конец вала через шесте
ренчатый редуктор связан
с тахогенератором, который
вырабатывает
напряжение
постоянного тока, пропор
Рис. 4.8. Общий вид стенда для испытаний
циональное скорости враще
системы управления торможением колес:
ния маховика.
/ — эл ек тродви гател ь, 2 — м аховая масса,
С помощью специального
3 — пульт у п р а в л ен и я , 4 — шкаф с эл ек т р о н
ными бл ок ам и , 5 — тахо ген ер а т о р , 6 — блок
тумблера напряжение от тамуфт, 7 — ш каф с элек троап п аратурой д в и га
хогенератора
подается на
т ел я , 8 — шкаф с осциллограф ическон а п п ар а
ту р о й , 9 — к о ж у х
блок обратной связи меха
низма следящей системы, в
которую входит коррекционный мотор, вал которого поворачи
вается в соответствии с изменением числа оборотов маховика.
На валу моторчика помимо потенциометра обратной связи нахо
дятся два кулачка. Левый кулачок профилирован в соответ
ствии с изменением нагрузки на колесо (по квадратичному за
кону), а второй — в соответствии с изменением коэффициента
трения фрикционных пар тормоза. Оба кулачка связаны с потен
циометрами, выдающими напряжения, пропорциональные соот
ветственно изменению нагрузки на колесо и изменению коэффи
циента трения фрикционных пар колеса. Поскольку параметром
регулирования является частота вращения колеса самолета, эти
величины даются в функции скорости самолета, так как кинети-
ческая энергия при постоянной массе зависит от скорости само
лета. В состав стенда включены также потенциометрические блоки,
выдающие электрические сигналы, пропорциональные -ф,
и г,
которые после перемножения образуют ток управления 1у =
= Р
подаваемый на муфту, имитирующую Мсц.
Поступление тока соответствует началу приземления само
лета.
Как только ток управления попадает на муфту Мсц, она сра
батывает и вовлекает во вращение вал, жестко скрепленный с ее
средней частью. В результате начинает вращаться средняя часть
муфты Мт, а также вал, соединенный через редуктор с датчиком
растормаживания самолетной системы.
При включении тормозной системы она начинает тормозить
колесо, в результате чего к тормозным колодкам поступает дав
ление. Напряжение Ур, пропорциональное давлению в тормозе
колеса, получается с помощью датчика обычно дистационного
манометра, устанавливаемого на штуцер тормозной магистрали
колеса. Напряжение Ур вместе с напряжением, пропорциональ
ным /т, подается на перемножающий блок, который выдает ток
г= р
управления, подаваемый на муфту М^.
Включение тормозной муфты
замедляет вращение, в ре
зультате чего маховичок датчика растормаживания перемещается
в левое положение и отключает давление. Муфта
ослабевает,
а колесо снова раскручивается и т. д.
Кинетическая энергия маховой массы, естественно, умень
шается и доходит до нуля, что соответствует остановке самолета.
Время, необходимое для остановки маховика, будет равно вре
мени тормозного пробега. Стенд (см. рис. 4.7) позволяет также
получить осциллограммы изменения давления в тормозной системе
и другие динамические характеристики, в частности, время между
подачей электрического сигнала с помощью электроконтакта
самолетной системой и фактическим началом растормаживания
(время запаздывания и т. д.). На стенде, не прибегая к летным
испытаниям, можно вести отработку системы и добиваться наи
более эффективной работы системы за счет применения различных
регулировок, связанных, в частности, с изменением чувствитель
ности инерционного датчика самолетной системы.
4.6. ТЕОРИЯ ПОДОБИЯ И АНАЛИЗА РАЗМЕРНОСТЕЙ
ДЛЯ ВЫБОРА МЕТОДОВ И СРЕДСТВ КОНТРОЛЯ
ГИДРАВЛИЧЕСКИХ СОПРОТИВЛЕНИЙ
Д ля некоторых бортовых систем существенным конструктив
ным параметром является гидравлическое сопротивление отдель
ных элементов систем и систем в целом. Контроль гидравличес
кого сопротивления можно производить, проливая через систему
или ее элементы жидкость, применяющуюся в эксплуатации, или
продувая соответствующий газ [28]. Д ля определения гидравли
89
ческого сопротивления необходимо создать и измерить объемный
расход рабочего тела, давление на входе и перепад давлений на
контролируемом участке.
В ряде случаев проведение испытаний и контроля гидравли
ческих сопротивлений бортовых систем и их элементов на натур
ных режимах оказывается чрезвычайно сложным, а иногда невоз
можным. Причиной этого является невозможность полного воспро
изведения гидравличе
ских нагрузок из-за
больших расходов,, тем
пературы и давления
рабочего тела (горючего,
окислителя и т. д.). По
этому в рассматривае
мых видах испытаний
широко
применяется
теория моделирования.
На практике иссле
дования проводятся на
натурных объектах, но
с моделированием рабо
чего тела и -режимов
работы в процессе испы
таний. В качестве мо
дельных рабочих тел
может быть использова
на вода, гидравлические
характеристики которой
обычно очень близки к
натурным рабочим те
лам, и воздух.
Рис. 4.9. Схема установки для контроля гидрав
лических систем;
На рис. 4.9 пока
/ — м аном етр, 2 — 3 — гасители пульсац и й , 4 — испы
зана схема установки,
туем ое и зд ел и е, 5 — приемник, 6 — перекидное у ст
в
которой
давление
ройство, 7 — эл ек тросек ун дом ер, 8 — ш кала, 9 — ве
сы с емкостью , 10 — насосны й агрегат, 11 — слив
жидкости
на
входе в
ной ба к , 12 — ф ильтр, 13 — расходны й бак, 14
т р убоп р ов од
испытуемый объект под
держивается равным за
данному значению, а величина расхода устанавливается в про
цессе испытания. Значение измеряемых величин в данном случае
устанавливается по методу непосредственной оценки, т. е. по
показаниям измерительных приборов. Поток жидкости поступает
в приемник, конструкция которого должна обеспечивать атмо
сферное давление на выходе из испытуемого объекта. При этом
избыточное давление, измеряемое манометром, равно перепаду
давления на испытываемом объекте. Из приемника жидкость на
правляется в перекидное устройство, которое может направлять
поток либо в емкость, закрепленную на весах, либо на слив.
Вначале жидкость направляется на слив и дается необходимая для
установления стационарного режима выдержка времени. Затем
перекидное устройство устанавливается в положение, при кото
ром поток жидкости поступает в бак. Одновременно включается
прибор, измеряющий время. По истечении заданного времени пе
рекидное устройство снова устанавливается в положение, при ко
тором поток жидкости направляется на слив, при этом прибор,
измеряющий время, выключается. По измеренному времени и массе
жидкости определяется расход.
Выбор модельных режимов осуществляется в результате из
менения физических свойств рабочих тел и соответственно кине
матических характеристик потока при неизменных размерах
испытуемого объекта.
Однако осуществить такое моделирование можно только при
условии подобия явлений в модели и в натуре.
Рассмотрим следующие параметры:
7 — удельный вес рабочего тела, Н/м®;
р — плотность рабочего тела, кг/м®;
(0. — вязкость рабочего тела, Па*с;
V — кинематическая вязкость рабочего тела, м^/с;
I — коэффициент гидравлического сопротивления;
д — ускорение силы тяжести, м/с^;
й — диаметр трубопровода, м;
V — скорость потока, м/с;
Р — площадь поперечного сечения трубопровода, м^;
Р — давление рабочего тела, Па;
О — расход рабочего тела, кг/с;
V — объем, м®;
— газовая постоянная,
= 8,314 Д ж /(км оль • К).
В дальнейшем для удобства параметры, характеризующие натурные режимы,
обозначим индексом н, а модельные — индексом м.
Определим коэффициенты пересчета натурных режимов к модельным, исходя
из условия Кен = 1^6^.
1. Определение величины расхода рабочего тела:
Ке =
= С н /7 н ^ ,
= !^н/Рн ^
—
^^н^/Тн.
= 0 ^ 11 ^ = С„/^м = сопз 1 .
тогда Ке =
Откуда
0
[^н
2. Определение
'^мРм _
“ Унрн ~
^
“
УмТм
УнУн
(4.4)
величины перепада давления:
е
Дрн
Арм
^ н /2 ^
’
^'н = Сн/7н^н; ^м~Ом/УмРм',
=
ДРнТн = ^рмУм - ~
«о ^м =
- АрнТн
Рм
.
»
(4.5)
90
91
Учитывая, что О^/Оп = М'м'^М'н. получим Дрм — ^Рн
Учитывая, что у = ря, получим
А рм =
Тн^Тм-
А рн (^м'^^н)^ РнФм-
Данные формулы можно использовать при переходе от рабочего тела натуры
к испытательному телу модели.
Рассмотрим теперь формулы пересчета от натуры — жидкости к модели —
газу и наоборот.
Учитывая, что р У = Н Т п V = Ну, где р — давление, П а; V — объем, м®;
Я — газовая постоянная, Т — температура, °К ; У — удельный вес, Н/м®, по
лучим Ум = Рм/^м7’м.
тогда
(4.6)
л
ДРм — ^РнУ н
Мн
По этим формулам вычисляют режимы модели, которые являю тся базовыми
при расчете стенда, а такж е осуществляют пересчет результатов испытания к на
турным режимам.
Сжимаемым газом можно моделировать несжимаемую жидкость только в том
случае, когда явления сжимаемости незначительны. Д л я этого необходимо, чтобы
АРм/Рм было меньше 0,3.
Допустим, ж идкость—вода при ( — 20° С с массовым расходом Он — 500 кг/с,
номинальным перепадом Арн — 20,0 МПа; 7н ~ 9,98-10 ^ Н/см®; ■Уд = 1,01 X
X 10"^ см^/с.
Подсчитаем, какой выигрыш в мощности насосной станции мы получим, если
перейдем на воду, подогретую до ^ = 80° С; при этой температуре Ум = .0,972 X
X 10-2 н /с м ^ Vм = 0,0037 см2/с.
Тогда согласно формулам (4.4) и (4.5)
Ом = 500
0,972-0,0037
0,998-0,0101
= 178 кг/с,
178 \2 0,998-10-2
АРм =
Глава 5
2 0 ( - 500 У
0,972-10-2
;2,6 МПа.
Если в условиях испытательного стенда давление на выходе из изделия равно
атмосферному, то перепад давления равен избыточному давлению на входе. Мощ
ность, необходимая для прокачки заданного расхода воды через изделие, в первом
приближении может быть принята равной произведению объемного расхода на
избыточное давление на входе в изделие. Отношение потребных мощностей при
использовании
воды
с
~ 20° С
и ^ = 80° С
равно
= (АрмОмТн)А^Рн^н'Ум) “ 0,047.
Таким образом, мощность системы питания при применении подогретой воды
составляет примерно 5% от мощности, которую нужно затратить при использова
нии воды с нормальной температурой.
В случае замкнутой гидравлической системы стенда энергия на подогрев
воды затрачивается перед испытанием, а затем лишь поддерживается заданная
температура.
В случае замены рабочее тело — жидкость на модель тело—газ испытания
проводятся на продувочных установках.
ИСПЫТАНИЕ И ОТРАБОТКА СТАБИЛЬНОСТИ
ПАРАМЕТРОВ БОРТОВЫХ СИСТЕМ
И ИХ ЭЛЕМЕНТОВ ПРИ ВОЗДЕЙСТВИИ
ДЕСТАБИЛИЗИРУЮЩИХ ФАКТОРОВ
5.1. ОСНОВНЫЕ ЗАДАЧИ
Под действием различных условий внешней среды физические
параметры могут существенно изменяться и качество функциони
рования систем ухудшаться. Поэтому важным является испыта
ние и исследование стабильности и постоянства физических пара
метров систем при воздействии дестабилизирующих факторов
как естественных, так и искусственных. Испытания проводятся
с помощью контрольно-испытательных стендов, в которых де
стабилизирующие факторы воспроизводятся с помощью специаль
ных имитаторов.
Основная цель испытаний на дестабилизирующие факторы
заключается в выявлении дефектов и отказов систем, являющихся
результатом возникновения нежелательных реакций испыты
ваемых систем на эти воздействия, анализа конкретных причин
возникновения дефектов и отказов, в разработке мероприятий по
их устранению. Работы, проводимые на этапе конструктивно-тех
нологической отработки изделий, можно свести к трем группам:
ликвидация источников дестабилизирующих факторов там,
где это возможно;
защита систем и их элементов от воздействия дестабилизи
рующих факторов;
изменение конструкции и технологии изготовления систем и
их элементов, позволяющих повысить их стойкость к воздействию
дестабилизирующих факторов.
Так, ликвидировать или, по крайней мере, уменьшить дей
ствие источников вибраций можно путем балансировки движу
щихся масс, когда вибрация возникает в результате вращения
неуравновешенных элементов конструкции; путем уравновеши
вания магнитных сил, когда, например, вибрация, возникающая
в электродвигателях, может быть уменьшена за счет некоторого
изменения направления пазов, в которых укладывается обмотка.
:
93
Часто вибрации и удары возникают в результате соударения
в процессе функционирования механических устройств, что может
быть результатом больших зазоров. В этих случаях снижения
уровня вибраций и ударов можно добиться уменьшением зазоров
сопряженных пар соответствующих механизмов.
Важным мероприятием по повышению надежности и ресурса
бортовых систем является их защита от воздействий дестабили
зирующих факторов. Защитить бортовые системы от влияния
дестабилизирующих факторов можно двумя путями: во-первых,
индивидуальной изоляцией мощных источников дестабилизирую
щих факторов от других элементов конструкции и, во-вторых,
индивидуальной защитой наиболее чувствительных к воздействию
дестабилизирующих факторов элементов бортовых систем, напри
мер, путем крепления трубопроводов с помощью специальных
хомутов, демпфирующих вибраций, защиты трубопроводов и
электрожгутов от тепловых воздействий с помощью теплозащит
ных материалов и т. д.
Изменение конструкции систем и их элементов может потре
боваться в различных случаях, например, при необходимости
изменить собственную частоту колебаний отдельных элементов
систем. К этому прибегают тогда, когда в процессе испытаний
выясняется, что собственная частота конструкции элементов бор
товых систем совпадает с частотой вынужденных колебаний,
имеющих место в эксплуатации и воспроизводимых на стенде,
и когда возникают явления резонанса, резко ухудшающие усло
вия работы испытуемых объектов. В тех случаях, когда частота
вынужденных колебаний в условиях эксплуатации носит стабиль
ный характер, для ликвидации явлений резонанса необходимо
изменять конструкцию элементов с целью изменения их собствен
ной частоты колебаний путем увеличения жесткости элементов
и т. д. [41 ].
Одним из важнейших технологических мероприятий, повы
шающих надежность и ресурс, может служить внедрение для
наиболее ответственных элементов упрочняющей технологии и т. д.
5.2. ИСПЫТАНИЯ НА ВОЗДЕЙСТВИЕ ВЫСОКИХ
ТЕМПЕРАТУР
Летательные аппараты, имеющие сверхзвуковую скорость,
подвергаются интенсивному аэродинамическому нагреву. Аэро
динамический нагрев по своей физической природе является кон
вективным нагревом. При обтекании теплоизолированной пла
стины сверхзвуковым потокам газа, частицы, проходящие в не
посредственной близости, тормозятся до нулевой скорости. Таким
образом возникает пограничный слой, в котором скорость изме
няется от нуля до скорости набегающего потока. В результате
трения между частицами, имеющими различную скорость, про
исходит нагрев пограничного слоя до температуры тем большей,
чем выше скорость потока.
Аэродинамический нагрев является одним из основных деста
билизирующих факторов, оказывающих существенное влияние
на работу бортовых'систем летательного аппарата.
Испытание летательного аппарата на воздействие аэродинами
ческого нагрева в сверхзвуковом потоке требует больших затрат
на изготовление и эксплуатацию контрольно-нагревательных
стендов. Эти затраты могут быть значительно снижены при замене
сверхзвукового потока модельным дозвуковым потоком. Эта задача
решается методами теории подобия.
Как и в предыдущих случаях, для удобства обозначим пара
метры, характеризующие натурные режимы, индексом н, а мо
дельные — индексом м. Моделирование конвективного тепло
обмена в сверхзвуковом потоке газа с помощью дозвукового по
тока возможно при равенстве коэффициентов теплообмена нату
ры
и модели а„. Д ля этого необходимо равенство Мид и
где Ми = аЫХ, Ь — длина, м; А, — теплопроводность рабочего
тела, Вт/(м-К).
Так как Ми = / (Ке), то, следовательно, необходимо равен
ство чисел Рейнольдса натуры и модели: Нбн = ^нРн^н/|^н»
= Ке^,
т. е. ^нРн^н^И'н
^мРм^м/М'иПри моделировании потоком воздуха ^1^, = |1 „, кроме того,
■^н ~
^М‘
Следовательно, необходимо, чтобы = ^мРм. т. е. чтобы
весовые расходы газа в натуре и при моделировании были бы
равны.
Например, пусть летательный аппарат имеет скорость полета
= 700 м/с на высоте 20 км, где плотность р„ = 0,09 кг/м^,
число М„ = 2,35, Теп = 423 К.
При моделировании плотность воздуха при давлении
0,10 МПа и температуре 423° К будет
= 0,84 кг/м^
Тогда потребная скорость определяется из соотношения
=
= ^мРм
и будет равна
= [/„
Рн
Рм
90 м/с.
В наземных условиях создать поток горячего воздуха с темпе
ратурой 423° К и скоростью 90 м/с неизмеримо проще технически
и энергетически, чем сверхзвуковой поток.
Таким образом, моделирование в данном случае позволяет
иметь экономический выигрыш.
Нагрев летательного аппарата при сверхзвуковых скоростях
полета может быть смоделирован на специальных тепловых стен
дах, при помощи потока подогретого газа или жидкости, скорость
которого может быть, как указано выше, любой, в том числе и
дозвуковой (рис. 5.1).
Д ля этого необходимо, чтобы в каждой точке поверхности в лю
бой момент времени при испытаниях аппарата на стенде поток
имел величины температуры восстановления и коэффициента кон95
94
вективного теплообмена, совпадающие с соответствующими ве
личинами температуры восстановления и коэффициента конвек
тивного теплообмена в полете.
Конвективный поток ^конв = <^пол
— Т ^x/) И радиационный поток ^рзд = 4,9 (Ги^/100)^ будут на стенде воспроизведены
автоматически с момента начала тепловых испытаний, если;
для приема излучения от испытываемого изделия на стенде'
обеспечить достаточно низкую температуру поверхностей, ограни
чивающих поток на стенде;
степень черноты ограничивающих поверхностей сделать близ
кой к единице;
Рис. 5.1.
Схемы стендов с холодным кожухом:
а — схем а стенда
с холодны м к о ж у х о м , работаю щ ая от ком
прессора;
I — подвод в о зд у х а от компрессора; 2 — к о ж у х стенда, 3 — от
бойная стенка, 4 — летательный аппарат, 5 — зона нагрева воз
д у х а , 6 — ф орсун к а дл я подачи топлива, б — схем а стенда с х о
лодным к о ж у х о м , работаю щ его от Т Р Д : / — Т Р Д , 2 — регул и
руем ы е створки эж ек трра, 3 — к о ж у х стенда, 4 — отбойная
стен к а, 5 — летательный аппарат
начальная температура испытываемого изделия перед испы
таниями равна его предстартовой температуре;
= апол. т. е. коэффициент конвективного теплообмена
стенда равен коэффициенту конвективного теплообмена потока,
для чего необходимо обеспечить КСст = КСпол’»
Гест = ^епол. т. е. температура воздуха в стенде должна
быть равна температуре восстановления пограничного слоя в по
токе. Перед тепловыми испытаниями на таком газодинамическом
стенде требуется предварительный расчет Т ^пол и « „ о л - Учиты
вая слабую зависимость а от температуры поверхности а , этот
расчет может быть с достаточной точностью проведен только по
геометрическим обводам изделия, параметрам траектории полета
и приближенной оценке температур поверхности. Таким образом,
при воспроизведении полетных тепловых режимов по этой мето
дике не требуется предварительного точного решения задачи
нестационарного распространения тепла в конструкции.
96
При таком воспроизведении тепловых условий может быть
получена точность моделирования аэродинамического нагрева,
превышающая точность предварительного расчета температур
поверхности.
Исходя
ИЗ
соотношений \
" можно найти
"^СТ
вели-
■ *^пол>
чину расхода воздуха через стенд, а также контур стендового
канала, необходимые для воспроизведения полетных тепловых
режимов всех элементов конструкции испытываемого изделия [6].
Контролируя при тепловых испытаниях найденные таким об
разом параметры газового потока на стенде, получим автомати
ческое обеспечение на поверхности изделия коэффициентов кон
вективного теплообмена без их предварительного вычисления
с автоматическим учетом неизвестной нам заранее температуры
поверхности. Газовый поток на стенде при этом способе моделиро
вания аэродинамического нагрева получается целиком эквивалент
ным (в тепловом отношении) сверхзвуковому потоку, омывающему
изделие в полете.
Кроме конвективного нагрева, позволяющего моделировать
аэродинамический нагрев, широкое применение при испытаниях
на высокие температуры находят различные радиационные и кондуктивные нагревательные устройства.
Эти устройства не позволяют моделировать аэродинамический
нагрев и поэтому закон изменения температуры по времени в каж
дой точке на поверхности испытуемого объекта должен быть опре
делен либо тепловым расчетом, либо на основе летного экспери
мента.
При радиационном нагреве источник тепла (излучатель), на
гретый до высокой температуры, передает тепло объекту испыта
ний путем излучения. При этом окружающая среда (воздух) не
посредственно не участвует в переносе тепла и нагревается до
невысоких температур путем конвективных потерь излучателя и
объекта нагрева.
В качестве источников радиационной энергии используют
кварцевые лампы, силитовые стержни, а такж е пластины и трубы
из жаростойких металлов.
На рис. 5.2 изображены кварцевая лампа и радиационная
установка. Кварцевая лампа представляет собой цилиндричес
кую трубку из кварцевого стекла, внутри которой располагается
вольфрамовая нить, опирающаяся на металлические пластины.
В торцах лампы находятся электроконтакты, с помощью которых
лампа крепится в цоколе радиационной установки.
Радиационная установка имеет рефлектор, охлаждаемый про
точной водой. Внутренняя поверхность рефлектора выполнена из
металла, имеющего высокие отражательные свойства. Кварцевые
лампы расположены параллельными рядами. Нагреваемый объект
защищен теплоизоляцией для уменьшения тепловых потерь. Р а
7 А. в. Черныш ев
97
диационный нагрев имеет ряд положительных особенностей по
сравнению с конвективным нагревом.
При радиационном нагреве можно получать различные тем
пературы нагрева в разных участках объекта испытаний; в резуль
тате образуются требуемые температурные поля конструкции ле
тательного аппарата.
Удобный обзор испытаний, возможность установки дополнительного оборудования и возможность сочетать радиационный
нагрев с охлаждением струями холодного воздуха (азота) или
струями жидкости являю тся важными свойствами радиационного
нагрева для практического использования.
а)
ционирования, позволяет создать в салоне ту же температурную
картину, что и в полете.
Стенд позволяет контролировать комфортность условий в пас
сажирском салоне, кабине экипажа и кондиционность условий
в багажных и технических отсеках, и оценить работу системы
теплоизоляции и кондиционирования.
Комфортность регламентируется: по диапазону температур и
вланшости воздуха в салоне; кондиционность условий в багажВ ат м осф еру
Рис. 5.2. Схема радиационной
установки с кварцевыми лам
пами;
а — схем а р асп ол ож ен и я кварцевы х ламп на установке: / — вольф рамовая
нить, 2 — металлические пластины , 3 — электроконтакты ; б — схем а установки:
/ — проточная вода, 2 — реф лектор, 3 — кварцевы е лампы, 4 — т еп л о и зо л я
ция; 5 — блок
При кондуктивном нагреве на обшивку испытуемого объекта
укладывается поверхностный нагреватель в виде электропровод
ной ткани, расположенной между двумя слоями стеклоткани,
служащей электроизоляцией. Вместо электропроводной ткани
может использоваться нагреватель, выполненный из металличес
кой проволоки или пластины. Д ля уменьшения тепловых потерь
нагреватель покрывается слоем волокнистой теплоизоляции.
В ряде случаев кондуктивный нагрев может быть наиболее
экономичным и удобным.
В качестве примера приводится стенд для испытания системы
теплозаш,иты сверхзвукового пассажирского самолета (рис. 5.3).
Стенд представляет собой термокамеру, внутри которой уста
новлен фюзеляж с пассажирским салоном, оборудованным си
стемой теплозащиты. Термокамера и система нагрева позволяют
имитировать аэродинамический нагрев обшивки путем циркуля
ции горячего воздуха.
Система подвода холодного воздуха в пассажирский салон
и его отвода в атмосферу, имитирующая работу агрегатов конди
98
Вода от
в о д о п ^ о Ш ^ ____________ [
|
I
I
На с п и в
Рис. 5.3. Схема стенда для испытания системы теплозащиты сверхзву
кового пассажирского самолета:
^ — труба нагнетания, 2
— отводной канал, 3 — труба
5 — переклю чатель,
б — вентиль, 7 — конденсатор, 8
9 — вентиляторы
отсоса, 4 —и сп ари тел ь ,
— в озд ухоп од огр ев ат ел ь ,
технических отсеках — по диапазону температур и влаж
ности воздуха и по диапазону температур интерьера.
Все эти параметры измеряются во время испытаний и записы
ваются с помощью регистрирующей аппаратуры.
НОМ И
5.3. ИСПЫТАНИЯ НА ВОЗДЕЙСТВИЕ
КЛИМАТИЧЕСКИХ И БИОЛОГИЧЕСКИХ ФАКТОРОВ.
МЕТОДЫ И СРЕДСТВА КЛИМАТИЧЕСКИХ
ИСПЫТАНИЙ
Климатические испытания проводятся обычно на воздействие
таких факторов, как повышенная и пониженная температура,
пониженное атмосферное давление повышенная влажность, пыль
и песок, соляной туман, дождь и т. д.
99
Климатические испытания проводятся с помощью специаль
ных камер.
Таблица 5.1
Основные типы камер климатических испытаний
Вид камеры
Камера
тепла
Термокамера
Термобарока
мера
Барокамера
Камера
удара
баро-
Воспроизводимы й
фактор
Тепло
Тепло и холод
Тепло, вакуум,
холод
Вакуум
Вакуум
Вид камеры
Камера
и влаги
тепла
Камера пыли и
песка
Воспроизводимы й
фактор
Тепло и повы
шенная
влаж
ность
Пыль, песок
При испытаниях образцов систем в камерах тепла и влаги
необходимо следить за тем, чтобы источник тепловой энергии
в камере был расположен таким образом, чтобы энергия, излу
чаемая источником, непосредственно не попадала на испытывае
мый образец. Эти испытания также следует производить при цик
лическом изменении температуры (см. рис. 5.4). Испытания на
воздействие тепла и влаги производятся в камерах тепла и влаги.
Многофакторные испытания на воздействие тепла, влаги и
пониженного атмосферного давления производятся в термо-, баро-, влагокамерах.
мм
°с ^
рт.
ст. - 100 - 100
- Г
Камера солнеч
ной радиации
Солнечная р а
диация
800 - 80 - 80
Камера соля
ного тумана
Соляной туман
600 - 60 - 60
Дож дь
т - ио - ио
Камера дождя
98%
/
±30мм р т .с т
750 мм рт .ст
\
65°/о
\
............................. ^
ш
м
И
204
/
•
35°С
Испытание
на тепло стойкость
200 - 20 - 20
При испытаниях в камерах тепла необходимо следить за соб
людением всех тепловых режимов, предусмотренных техничес
кими условиями на испытуемую систему или ее элемент, а также
за тем, чтобы исключить возможность возникновения дополни
тельных источников и стоков тепла, которые могут внести иска
жения в требуемое распределение температур.
При температурных испытаниях важным является создание
циклов изменения температур, соответствующих циклам изме
нения температур в эксплуатации или периода хранения (рис. 5.4).
Изменения температуры должны происходить с учетом максималь
ных и минимальных пределов температуры, указанных в техни
ческих требованиях. Число полных циклов и продолжительность
зависят от особенностей требований технических условий.
Испытания в камерах вакуума — так называемые высотные
испытания — необходимы для электронного и некоторых типов
механического оборудования из-за потенциально неблагоприят
ного влияния таких, характерных повреждений, как электрический
пробой, утечка смазочных материалов и т. п. Считается целесооб
разным проведение испытаний во всем диапазоне давлений, а не
только при его наименьшем значении. Ионизация ускоряет воз
никновение электрического пробоя. Поэтому при испытании элек
тропроводных систем в вакуумных камерах необходимо стремиться
к имитации реальных колебаний ионизации за счет применения
специальных разрядников [4].
Высотные испытания проводят в барокамерах и в термо
барокамерах. Испытания на резкое изменение атмосферного дав
ления проводят в камерах бароудара.
100
С уш ка
И спы т ание на влагост ойкост ь
0
_____1_____ 1_____ 1_____ 1-------- 1------- 1-------1----- — 1— . 1.,..,
0
0
70°С
-
4
иб
^--------------- 1— —
45
50
52
54
.. л
--
-------1
56
58
1,ч
Рис. 5.4. Циклограмма климатических испытаний электрож гутов в камере КТВ
Испытания на воздействие песка и пыли производятся в спе
циальных камерах типа КП, в которых достигается высокая кон
центрация песка и пыли^в воздушном потоке, создаваемом возду
ходувкой.
Воздействия солнечного света (солнечной радиации) на эле
менты систем контролируются в специальных камерах солнечной
радиации.
Испытания на воздействие соляного тумана производятся в к а
мерах соляного тумана.
Испытания на водонепроницаемость производятся в камерах
дождя (КД). Испытуемый образец устанавливается в дождевой
камере с учетом обеспечения необходимой смачиваемости. Выпа
дение дождя достигается с помощью специальной форсунки, раз
брызгивающей воду в виде мелких капель. Расположение фор
сунки должно обеспечивать выброс струй воды вверх и последу
ющее их свободное падение в виде капель. При этом струя воды
может непосредственно соприкасаться с образцом или со стенками
камеры только в виде свободно падающих капель. Рассеивание
воды по площади камеры должно быть по возможности равномер
ным. Продолжительность испытаний продолжается около двух
часов и определяется техническими условиями на систему или
ее элементы.
101
Поскольку большинство видов климатических испытаний но
сит сложный циклический характер, в случае необходимости
стенды для климатических испытаний должны иметь системы авто
матического программного управления режимами испытаний,
а такж е иметь возможность дистанционного измерения и записи
воспроизводимых факторов.
Д ля проверки качества функционирования систем в про
цессе испытания в стендах для климатических испытаний преду
сматриваются соответствующие электропроводы подачи напряж е
ния на испытуемые изделия и измерения соответствующих элек
трических параметров. В то же время стенды должны быть про
сты в управлении и безопасны в эксплуатации.
К климатическим испытаниям тесно примыкают биологические
испытания на воздействие грибковой плесени. Этот вопрос осо
бенно остро возникает тогда, когда бортовые системы необходимо
подготовить к работе в условиях тропического климата. Испыта
ния на обрастание образцов грибковой плесенью проводятся в спе
циальных камерах грибоустойчивости, обеспечивающих искус
ственный рост микроорганизмов. В данных камерах поддержи
вается повыш енная'температура в пределах от + 2 5 до + 6 0 ° С
и повышенная влажность от 60 до 100%. В этих камерах испытуе
мые объекты опрыскиваются суспензией из различных спор мик
роорганизмов, существующих в широтах с умеренным и тропи
ческим климатом. Период произрастания микроорганизмов со
ставляет примерно 28 дней. После окончания испытания на грибоустойчивость образец извлекается из камеры и испытывается на
соответствие физическим параметрам, указанным в технических
условиях.
Стенды для испытания на пылезащищенность. Одним из
важных факторов, затрудняющих работу бортовых систем лета
тельных аппаратов, является наличие в воздухе высокой кон
центрации пыли, движущейся с большими скоростями. Д ля опре
деления работоспособности бортовых систем при наличии пыли
создаются специальные стенды для испытания на пылезащищен
ность. Эти стенды представляют собой камеры с регулируемой
температурой и влажностью воздуха и со специальными венти
ляционными установками, создающими циркуляцию воздуха с со
держащейся в нем пылью с регламентированными скоростями и
направлениями потока пыли.
Испытания проводятся на динамическое и статическое воздей
ствие пыл^и и песка, такж е на пыленепроницаемость при темпе
ратуре 55° С и влажности 50% . Испытания на динамическое воз
действие пыли производятся с целью проверки устойчивости изде
лий к воздействию летучей пыли и к повышенной концентрации
пыли в атмосфере.
Испытания на статическое воздействие пыли производятся
с целью проверки устойчивости изделий к повышенной концент
рации пыли в атмосфере. Воздух в камере должен иметь верти102
кальное направление движения частиц из чистого кремнезема,
проходящие сквозь отверстия диаметром 0,15 мм проволочного
сита.
Испытание на пыленепроницаемость производится с целью
проверки на устойчивость изделий к проникновению пыли.^ Кон
центрация пыли при испытаниях на статическое воздействие
и пыленепроницаемость устанавливается с помощью специаль
ного прибора. Количество пыли, собранной в приборе за период
всего испытания, взвешивается, и по ее массе (норма 2 5 ± 5 г)
судят о концентрации.
5.4. ИСПЫТАНИЯ НА ВОЗДЕЙСТВИЯ
МЕХАНИЧЕСКИХ И АКУСТИЧЕСКИХ ФАКТОРОВ
Вибрационным испытаниям подвергаются отдельные детали
(трубопроводы и т. д.), узлы (электрожгуты, реле, коммутацион
ные коробки и т. д.), а такж е системы в сборе. В ряде случаев
вибрационным испытаниям подвергаются целиком собранные и
смонтированные летательные аппараты.
Вибрационные испытания проводятся с целью определения
вибропрочности, виброустойчивости бортовых систем и их эле
ментов.
Вибропрочность — это свойство бортовых систем противо
стоять разрушающему действию вибрации в заданных диапазонах
частот и оставаться работоспособным после длительного воздей
ствия вибрации, а виброустойчивость — это свойство сохранять
свою работоспособность в условиях вибрационных нагрузок.
Спектр частот вибраций летательных аппаратов изменяется в очень
больших пределах (от 1—2 Гц до 8— 10 кГц) [4].
В процессе испытаний на виброустойчивость новых конструк
ций систем и их элементов необходимо выявить частотные резо
нансы в отдельных частях конструкции бортовых систем с целью
их устранения. Значения амплитуды на резонансных частотах,
возникающие на отдельных узлах и деталях, могут быть опреде
лены при помощи вибрографов, микроскопа Бринеля, приборов
с электромагнитными или пьезоэлектрическими датчиками и дру
гими приспособлениями (стробоскопический измерительный тре
угольник) и приборами, например акселерометрами.
Бортовые системы и их элементы считаются выдержавшими
испытания на вибропрочность, если после проведения испытания
не обнаружено механических повреждений в конструкции и вы
ходные параметры находятся в пределах норм технических усло
вий.
Испытания на виброустойчивость проводятся при включенных
бортовых системах (например, включенной радиоаппаратуре,
включенных гироскопических приборах и т. д.). Испытания про
водятся при плавном изменении частоты в пределах каждого
диапазона частот. Допускаются выдержки по времени на отдель
103
ных частотах поддиапазона. При испытании бортовых систем
(элементов) необходимо проверять правильность их работы при
возможных напряж ениях питания. Проверка работы бортовых
систем должна проводиться путем наблюдения за показаниями
измерительных приборов и индикаторов, имеющихся в бортовых
системах и подключенных извне.
В процессе вибрационных испытаний важно обеспечить задан
ную величину перегрузки, измеряемую в единицах ускорения силы
тяжести §, амплитуду и частоту колебаний. Приближенное урав
нение, связывающее эти величины, можно вывести следующим
образом.
Гармонические колебания описываются формулой у = А 5Ш р /,
где у — величина смещения, Л — амплитуда колебаний, р —
круговая частота, ^ — время.
Движение полностью повторяется через промежуток времени
Т, называемый периодом колебаний, Т = 2п!р.
Величина, обратная периоду [ = 1/Г = р/2п, называется ча
стотой колебаний.
Формулы гармонического колебательного движения для скорости и ускорения , будут соответственно иметь вид:
а у /с И =
рА
С08
р^,
й^у1(Ц ^ =
—рМ
С08 р / .
При этом колебания скорости и ускорения имеют ту же частоту р,
но сдвинуты по фазе соответственно на я/2 и я .
Следовательно, амплитуду ускорения можно представить фор
мулой / = 4я^/М , а перегрузку, как N =
А . В зависи
мости от видов вибраций и нагрузок, преимущественно действую
щих на тот или иной элемент или бортовую систему в целом,
назначают тот или иной вид испытаний.
В настоящее время в зависимости от характера воздействую
щих нагрузок различают четыре вида испытаний:
испытания на одной частоте;
испытания в диапазоне частот (на сканирующую частоту);
испытание на воздействие полигармонической вибрации;
испытания на воздействие случайной вибрации.
Наиболее распространенными в настоящее время являются
испытания, проводимые на одной частоте синусоидального коле
бания или в одном диапазоне частот.
При проведении виброиспытаний обычно приходится сталки
ваться с решением следующих задач:
получение достоверной информации о характере вибрационных
нагрузок, действующих на бортовые системы и летательный
аппарат в процессе полета, а такж е его транспортировании, ру
лежке и т. д.;
разработка плана виброиспытаний отдельных элементов си
стем, систем и летательного аппарата в целом;
104
воспроизведение вибраций с заданной точностью с помощью
стендов и вибраторов различных типов.
Как пр-авило, точные сведения о характере вибрации каждого
элемента и узла бортовых систем отсутствуют, так как даже при
наличии, соответствующей виброизмерительной и записывающей
аппаратуры количество летных испытаний, необходимых для
получения статистических данных во всех режимах полета, должно
быть исключительно большим.
Одно из решений этой проблемы заключается в записи на ма
гнитную ленту сложного спектра частот вибраций в процессе ис
пытательных полетов с последующей математической обработкой
полученных данных и разработке на их основе программ стен
довых испытаний. Математическая обработка полетных данных
может базироваться на привлечении аппарата гармонического
анализа либо аппарата случайных функций. При этом основная
трудность заключается в получении достаточно достоверных
сведений о характере вибрационных нагрузок, имеющих место
в летательных аппаратах, по недостаточно полным исходным
данным, которые мы имеем при ограниченном количестве летных
испытаний.
Д ля менее ответственных испытаний магнитная лента одного
полета может использоваться в качестве программоносителя и
вопроизводиться в вибростенде с программным управлением [33].
Достаточно сложной задачей является такж е составление
плана вибрационных испытаний отдельных деталей, элементов,
узлов, и бортовых систем, а в случае необходимости и при нали
чии соответствующих технических средств — всего летательного
аппарата (рис. 5.5). При этом необходимо в каждом отдельном
случае осуществлять выбор вида испытаний с назначением соот
ветствующих частот и перегрузок, числа плоскостей, в которых
необходимо производить испытания, выбор места установки виб
раторов и т. д.
Виброиспытания монтажных узлов могут производиться либо
путем установки монтажных узлов непосредственно на вибро
стенде, либо путем установки монтажных узлов в специальном
контейнере (рис. 5.6), подвешенном на тросах или амортизаторах.
В любом случае необходимо убедиться, что вектор действующих
сил приложен точно в центре масс испытываемого образца и,
следовательно, вращательные движения отсутствуют [5].
Д ля контроля возмущающих сил устанавливают виброметры.
Испытания на вибрацию заключаются в развертке диапазона
от 10 до 2000 Гц и в обратном направлении до 10 Гц вдоль каждого
из трех взаимно перпендикулярных плоскостей, в качестве ко
торых обычно принимаются плоскости, параллельные продоль
ной, поперечной и вертикальной осям испытуемого объекта. Испы
тания обычно продолжаются в течение 3— 15 мин. Развертку диа
пазона производят по логарифмическому закону в функции вре
мени или по линейному закону (для механических вибраторов).
105
Воспроизведение вибраций с заданной точностью производится
с помощью вибраторов и вибрационных стендов.
Установки, устройства и аппаратура для искусственного соз
дания вибрации называются вибраторами.
Рис. 5.5. Схема установки самолета на вибростенде:
/ — у п р у га я опора сам олета, 2 — хом ут, 3 — пульт программ ного уп равл ен и я
виорооборудованием стенда, 4 — балк а, 5 — испытуемый самолет, 6 — эл е к
тродвигатель, 7 — средства контроля, 8 — редук тор, 9 — вибратор, 10 — ги б
кий вал
Вибратор, имеющий специальную платформу, на которой
монтируется испытуемый объект, называется вибрационным стен
дом.
Рис. 5.6. П ринципиальная схема
установки дл я проведения вибро
испытаний монтажных узлов в спе
циальном контейнере:
I — вибратор, 2 — трос (точка к реп
ления располагается в центре т я ж е
сти), 3 — контейнер, 4 — монтаж ны е
узлы , 5 — дополнительная оттяж ка
По виду создаваемой вибрации вибраторы разделяются на
линейные и угловые. По числу степеней свободы вибраторы раз
деляются на однокомпонентные (в частности, создающие вибра
цию в вертикальном направлении), двух- и трехкомпонентные.
106
По принципу действия вибраторы можно разделить на механи
ческие (кривошипно-шатунные с жесткой связью, кривошипно
шатунные с гибкой связью, эксцентриковые, кулисные, маятни
ковые, центробе^кные), пневматические, электрические (электро
динамические, пьезоэлектрические, магнигострикцнонные, электро
магнитные и электрогидравлические.)
Кривошипно-шатунные, эксцентриковые и кулисные вибра
торы называются также вибраторами кинематического действия,
центробежные вибраторы — вибраторами реактивного действия.
По диапазону испытательных час
тот вибрационные установки можно
подразделить на пять групп: 1) виб
роустановки инфранизких
частот
(1 — 10 Гц); 2) виброустановки низ
ких частот (5— 100 Гц); 3) виброу
становки средних частот (20—500 Гц);
4) виброустановки высоких частот
(50—2000 Гц); 5) виброустановки
ультравысоких частот (100— 1000 Гц)
[19].
Принцип действия электродина
мического вибратора основан на
взаимодействии двух магнитных по Рис. 5.7. П ринципиальная схе
ма электродинамического вибра
лей (рис. 5.7).
тора;
При питании обмоток подмагни1 — п одвиж ная тяговая катуш ка,
чивания от источника постоянного 2 — испы туемое и здел и е, 3 — стер
ен ь , 4 — м агнитопровод, 5 — о б
тока в кольцевом зазоре магнитопро- жмотка
подмагничивания,
6 , 7 —
уп р уги й элемент
вода создается постоянное магнитное
поле.'
В зазоре магнитопровода установлена тяговая катушка. Цен
трирование тяговой катушки производится с помощью упругих
диафрагм, которые обеспечивают ее движение в осевом направле
нии и не допускают перемещений в радиальном.
При протекании по обмотке тяговой катушки тока определен
ной частоты вокруг нее образуется переменное магнитное поле.
В результате взаимодействия, этого поля с постоянным полем
от подмагничивания возникает сила, заставляющая катушку
и связанные с ней элементы совершать возвратно-поступательные
движения по закону изменения тока в обмотке тяговой катушки.
Электродинамические вибраторы имеют следующие преимуще
ства: широкий диапазон частот воспроизведения вибраций (от
единиц до нескольких десятков кГц):
возможность получения больших вибрационных ускорений
(порядка нескольких сотен ^);
возможность плавной регулировки частот и ускорений и
проведения программных испытаний.
К недостаткам электродинамических вибраторов следует от
нести трудность достижения больших амплитуд колебаний.
107
На л . Схема и принцип работы стенда
случайной вибрации
Блок-схема стенда случайной вибрации изображена на рис. 5.8,
Генератор белого шума вырабатывает белый шум в широком
диапазоне частот. Сигнал с генераторов поступает на блок
задаюш,их фильтров ЗФ1, ЗФ2, • • ЗФЛ^, состоящий из N поло
совых фильтров. Каждый фильтр пропускает сигнал с генератора
только в своей полосе пропускания. После каждого фильтра сиг
нал усиливается и через аттенюаторы (ослабители) Я \, 1^2, • ■•,
Рис. 5.8. Блок-схема стенда случайной вибрации
подается в сумматор. С помош,ью блока задающих фильтров,
варьируя положениями аттенюаторов, из белого шума можно фор
мировать суммарный сигнал, имеющий любую требуемую форму
спектра. Суммарный сигнал через усилитель мощности подается
на электродинамический вибратор, на столе которого и воспро
изводится. Воспроизведенный сигнал регистрируется датчиком
и через катодный повторитель подается на блок анализирующих
фильтров, состоящий из фильтров А Ф 1,А Ф 2, •••,АФЛ^, полно
стью аналогичных задающим фильтрам. После каждого анали
зирующего фильтра проанализированный сигнал усиливается и
через аттенюаторы Я '\ , Ц '2, • • • , Я.'N подается на детекторы
и на индикатор визуального наблюдения. При наличии рассогласо
вания между воспроизводимым сигналом и сигналом, заданным
блоком задающих фильтров, детекторы вырабатывают сигналы
рассогласования и подают их на усилители задающих фильтров.
Таким образом осуществляется автоматическая отрицательная
обратная связь, которая обеспечивает воспроизведение и под108
держание заданного сигнала на столе вибратора. С помощью
измерителя возможно измерение параметров вибрации [33].
Каждый фильтр имеет определенную амплитудно-частотную
характеристику.
Полосой пропускания называется диапазон частот А /ф, со
ответствующий уровню 0,7 от максимального уровня, пропуска
емого фильтром.
В блоках задающих и анализирующих фильтров фильтры по
добраны таким образом, что конец полосы пропускания одного
фильтра , является началом полосы пропускания другого фильтра,
конец полосы пропускания другого фильтра является началом
полосы пропускания третьего фильтра и т. д. Блок, состоящий из N
фильтров, охватывает диапазон частот А/фА/ (если А/ф одинакова
для всех фильтров). Максимальный уровень пропускания фильтра
регулируется аттенюатором этого же фильтра.
На рис. 5.8 знаком у условно обозначено сопротивление атте
нюатора /?1 блока ЗФ.
В стендах случайной вибрации обычно применяется электро
динамический вибратор, схема которого изображена на рис. 5.7.
Электродинамические вибраторы наиболее подходят для воспро
изведения случайной вибрации, так как имеют наилучшие по
сравнению с другими вибраторами динамические характеристики
и могут воспроизводить колебания практически любой формы.
Датчик, регистрирующий вибрацию на столе вибратора,
пьезоэлектрический.
Катодный повторитель обеспечивает согласованность сигнала
поступающего с датчика, с входом измерителя и системой
анализа.
Пунктиром на рис. 5.8 показана система управления стенда
случайной вибрации, включающая генератор белого шума, блок
задающих фильтров, сумматор, блок анализирующих фильтров,
индикатор визуального наблюдения, измеритель. По схеме, изображенной на рис. 5.8, строятся современные
стенды случайной вибрации.
Составление программ испытаний на случайные нагрузки
обычно основывается на обработке экспериментальных данных,
а именно, записей реальных вибрационных процессов, происхо
дящих на борту летательного аппарата в местах установки бор
товых систем и на бортовых системах. Запись вибрации выполня
ется с помощью специальной измерительной и записывающей
аппаратуры во время полетов на различных режимах.
Программирование включает:
регистрацию случайной вибрации на магнитную ленту с по
мощью измерительной и записывающей аппаратуры (в полете);
воспроизведение магнитной записи в наземных условиях с по'
мощью аппаратуры воспроизведения;
109
преобразование информации, записанной на магнитной ленте,
в числовой код с помощью специального аналого-цифрового пре
образователя;
математическую обработку случайных вибрационных процес
сов с помощью ЭВМ и получение оценок спектральной плот
ности;
составление программы управления вибростендом случайной
вибрации.
Оценка спектральной плотности производится по формуле:
г
т —\
С } ( ^ ) = 2Л К 1 ( 0 ) + 2 2 ^ ? : ( г А ) с о з ( ^ ^ ) + ( - 1 ) » « * И 1 )
Ь
/-—1
где С\ (/) — первичная оценка спектральной плотности; т — мак
симальный сдвиг; 5 = О, 1, 2, ‘ ‘ , т\
— верхняя частота ис
следуемой случайной функции; Н — величина интервала времени
между соседними замерами функции
{1)\
— оценка авто
корреляционной функции; г — номер сдвига функции х,,{1) при
определении оценок автокорреляционной функции. Д ля получе
ния практических навыков в решении задач, изложенных в этом
параграфе, читателям предлагается выполнение специальных
практических заданий, которые приводятся в [33].
5.4.2. Методы испытаний при акустических
воздействиях
Воспроизведение действительных условий нагружения при
акустических испытаниях представляет собой сложную задачу,
так как акустические нагрузки имеют случайный характер и из
меняются в весьма широком диапазоне частот.
Выбор того или иного метода акустических испытаний дик
туется как конкретными задачами таких испытаний, так и эко
номическими соображениями.
Одним из наиболее простых и универсальных генераторов
звуковых колебаний является электродинамический громкогово
ритель. С его помощью можно получить практически любой спектр
частот. Электродинамический громкоговоритель является наи
более удобным источником звуковых колебаний при испытаниях
радиоэлектронного и другого оборудования.
Основным недостатком электродинамического громкоговори
теля является сравнительно невысокий (порядка 140 дБ) уровень
звукового давления, получаемый с его помощью в акустических
камерах.
Одним из наиболее универсальных пневматических генера
торов звуковых колебаний является модуляр воздушного потока.
Он объединяет в себе свойство сирены со свойствами электро
динамического громкоговорителя. Модулятор состоит из звуковой
110
катушки, используемой для модуляции, и отверстия, через ко
торое проходит воздух. С помощью модулятора воздушного потока
можно воспроизвести случайный спектр частот с суммарным уров
нем порядка 160 дБ. Наибольшее распространение в качестве
генераторов звуковых давлений получили сирены.
По принципу действия сирены подразделяются на динами
ческие и С:татические.
Работа ди н ам и ч еск ой сирены основана на прерывании вра
щающимся ротором потока сжатого воздуха, проходящего через
отверстия статора. Периодическое
Оснобной пот ок
перекрывание этих отверстий приво
Воядг^ха к коллект ору
дит к периодическому разрежению
и сжатию воздуха за ротором ^и
образованию
упругих колебаний^
Частота генерируемых
колебаний
< = \.
пропорциональна числу отверстий Воздух
ротора и частоте вращения ротора и
-X О^х
определяется по формуле; / = пт/60,
где п — частота вращения ротора,
об/мин; т — число отверстий ротора.
+х,
Интенсивность звуковых колеба
О
-X
ний регулируется изменением давле
ния воздуха в форкамере сирены. Рис. 5.9. Принципиальная^ схе
С помощью
динамических сирен ма статической (газоструйной)
сирены:
можно получить уровни звукового
давления
порядка
160— 180 дБ
I — к орп ус сирены , 2 — резонатор
уп ор а, 3 — порш ень, 4 — отсоеди
при избыточном давлении воздуха рненный
прямой скачок уп лотнения
(участок
нестабильности
истече
0,05—0,04 МПа [77].
ния), 5 — коническое сопло
В конструкциях таких сирен при
меняются несколько роторов с нерав
номерно расположенными отверстиями, которые вращаются
с различными угловыми скоростями. Создание таких сирен поз
воляет воспроизводить специальные спектры с высокими уров
нями звукового давления.
Принцип работы статических сирен основан на эффекте,
заключающемся в том, что при продувании через коническое со
пло потока воздуха со сверхзвуковой скоростью в воздушном
потоке перед соплом создается периодическое распределение
давления с участками нестабильности (рис. 5.9). Помещая резо
натор в эти участки, получают излучение звуковых волн в ок
ружающее резонатор пространство. Статические сирены позволяют
получать уровни звукового давления до 180 дБ и выше при ши
роком диапазоне частот.
В качестве примеров акустических стендов приведем стенд
с динамическими сиренами и стенд с использованием статичес
ких сирен.
Акустический стенд с динамической сиреной. Конструктивная
схема такого стенда изображена на рис. 5.10. Д ля поддержания
-ф Л с ,
111
заданной частоты предусмотрена система автоматического регули
рования частоты вращения. Система работает по схеме сравнения
сигнала, генерируемого датчиком обратной связи, с заданным
сигналом.
Стабилизация уровня звукового давления в генераторе обес
печивается автоматической системой воздухораспределительных
устройств, включающей в себя первичный манометр 14, вторичный
показывающий прибор 13, регулирующий клапан 11, дроссель 16
и баллон с эталонным давлением воздуха 17.
Р-0,5
Р=К2
Рис. 5.10. Конструктивная схема акустического стенда с динамиче
ской сиреной:
/ — акк ум улятор сж атого в о зд у х а (ф оркам ера), 2 — д и ск , 3 — звук ои зм еритель, 4 — ротор с рабочим колесом , 5 — ведомый шкив, 6 — ведущ ий
шкив, 7 — приводной элек тродви гатель, 8 — датчик обратной связи , 9 —
магнитный у си л ител ь, 10 — сравниваю щ ее устрой ство, 11 — р егул и р ую
щий клапан, 12 — р асход ом ер , 13 — вторичный показы вающ ий прибор
(п ьезом етр), 14 — первичный манометр, 15 — вентиль, 16 — д р оссел ь ,
/7 — баллон с эталонным давлением в о зд у х а , /5 — газгольдер к ом п р ессор
ной установки
Питание сирены сжатым воздухом осуществляется от газ
гольдера компрессорной установки 18. Д ля отсечки подачи воздуха
сирена снабжена электрозадвижкой. Количество поступающего
воздуха к установке измеряется посредством расходомера 12.
При отклонении уровня давления воздуха в форкамере 1 от до
пустимого манометр 14 показывает соответствующее изменение
сигнала, поступающего на вторичный прибор 13. В результате
сравнения уровней этого сигнала с заданным в выходной сети си
стемы устанавливается давление, пропорциональное указанному
отклонению. Это давление, действуя на мембрану исполнитель
ного органа — регулирующего клапана 11 — вызывает умень
шение или увеличение поступления воздуха в камеру в зависи
мости от величины корректирующего сигнала [41].
112
5.4.3. Испытания на воздействие ударов
Испытания проводятся, в основном, с целью определения удар
ной прочности и ударной устойчивости бортовых систем и их
элементов.
Ударной прочностью называется свойство бортовых систем
противостоять разрушающему действию ударов с заданной пере
грузкой и длительностью и оставаться работоспособным после
воздействия ударов, а ударной устойчивостью — способность изде
лия выполнять свои функции в условиях ударных нагрузок.
Ударные нагрузки на летательный аппарат возникают на
старте, посадке и транспортировании и могут достигать значитель
ных величин.
Бортовые системы и их элементы считаются выдержавшими
испытания на ударную стойкость, если после проведения испы
тания не обнаруживается механических повреждений в конструк
ции и выходные параметры находятся в пределах норм, оговорен
ных в технических условиях.
В процессе ударных испытаний необходимо обеспечить задан
ный техническими условиями ударный импульс, который харак
теризуется величиной максимального ускорения, формой кривой
изменения ударного ускорения по времени.
Характеристики ударных импульсов, действующих на лета
тельный аппарат и его бортовые системы, получают в процессе
летных испытаний. В процессе наземных испытаний эти харак
теристики выбираются с той или иной степенью приближения.
В процессе ударных испытаний форма кривой ускорения удар
ного импульса может быть близка к полуволне синусоиды соот
ветствующего периода, к прямоугольнику или треугольнику.
При наиболее ответственных испытаниях форма кривой ударного
импульса, имеющего место в эксплуатации, должна достаточно
точно аппроксимироваться кривой ударного импульса, имеющего
место при испытаниях.
С точки зрения повторяемости ударные испытания делятся
на два вида; испытания, при которых воспроизводятся одиноч
ные удары с большой величиной ускорения, и испытания, при
которых воспроизводятся повторные удары.
В зависимости от направления ударного импульса испытания
можно разделить на вертикальные и горизонтальные.
С точки зрения динамики возникновения ударных импульсов
ударные стенды можно разделить на две группы; стенды, в которых
ударный импульс возникает на этапе разгона, и стенды, в которых
ударный импульс возникает на этапе торможения.
По источнику энергии, создающей ударную перегрузку, сте
нды могут быть разделены на следующие группы; стенды, исполь
зующие силы земного тяготения; стенды, использующие энергию
пороховых или других ускорителей; стенды, использующие энер
гию сжатого газа.
8
А-
в. Чернывдев
ИЗ
При составлении планов ударных испытаний элементов бор
товых систем в каждом отдельном случае необходимо выбрать
вид испытаний с назначением величин перегрузок, формы и
длительности ударного импульса, направление приложения на
грузок и т. д.
В качестве примера стенда для воспроизведения одиночных
ударов с вертикальным перемещением рассмотрим ударный стенд
с пневмопушкой (рис. 5.11), В этом стенде контейнер с испытуе
мым объектом выстреливается
из специальной пневмопушки,
а затем тормозится с помощью
гидравлического амортизатора,
В нижней части стенда рас
полагается рабочая
камера.
Через штуцера к ней подводит
ся источник сжатого воздуха
и манометр, являющийся инди
каторным датчиком для произ/V=-Л'^паx • Ь1'ь
в виде экспериментальной кривой должен отклоняться от задан
ной аппроксимирующей кривой не более чем на 20% (рис. 5.12).
Профиль иглы можно получить расчетным путем, но в расчете
слишком трудно учесть, например, наличие воздуха в полости
поршня, силы трения в уплотнительных устройствах и т. д.
Поэтому расчетный профиль необходимо экспериментально кор
ректировать. Таким образом, расчетно-экспериментальным путем
можно отработать иглу на любой закон перегрузки.
Датчик для определения скоро
сти движения контейнера пред
ставляет колодку с заделанными
в нее графитовыми стержнями,
расположенными на заданном рас
стоянии ^ друг от друга. Графи
о
товые стержни соединены с фоторе
гистрирующей аппаратурой, кото
рая фиксирует время пролета кон
-X
тейнера между стержнями, кото
рые обламываются . при каждом
испытании.
'///////Л
Ш7Р7Ш
Д ля расчетов основных пара
метров- ударных испытаний с по Рис. 5.13. П ринципиальная схема
мощью стендов рассмотренного стенда для воспроизведения повтор
ных ударов с вертикальным переме
типа можно воспользоваться сле щением и использованием для раз
дующими соотношениями;
гона сил земного тяготения;
I —
чг
Рис. 5,11. Принципиаль
ная схема стенда с пневмо
пушкой для воспроизве
дения одиночных ударов:
/ — испытуемый
контей
нер, 2 — автомат дл я осво
бо ж д ен и я к онтейнера, 5 —
опорны е стойки, 4 — д а т
чик, 5 — и гла, б —ж и дк ость,
7 — ам ортизатор,
8 —
ствол, 9 — рабочая камера
Рис. 5.12. Х арактеристики изме
нения ударного импульса:
водства выстрела при достиже
нии в рабочей камере заданного
давления.
Рабочая камера переходит
в ствол, в котором происходит
разгон испытуемого контейнера. В верхней части ствола имеется
устройство для установки контейнера и автомат для освобождения
контейнера при выстреливании, работающий от манометричес
кого датчика.
После прохождения ствола контейнер ударяется в амортиза
тор, шток которого погружается в жидкость. Жидкость выталки
вается через очко штока по закону, определяемому профилем
регулирующей иглы. Изменяя профиль иглы, можно получить
различный вид закона торможения.
Практически на стенде реализовать точно предписанный мате
матический закон не удается, Считается, что реальный закон
114
йх
I — теоретическая кривая
II — экспериментальная к ривая
1Г
2 — испытуемый объект, 3 —
к улачок, 4 — п руж и н а
СТОЛ ,
л^(0;
N (О сИ\
где 'X — величина перемещения контейнера, м; V — скорость
движения контейнера, м/с; § — ускорение силы тяжести, м/с^;
(^) — изменение перегрузки N во времени /.
В качестве примера стенда для воспроизведения повторных
ударов с вертикальным перемещением и использованием для
разгона силы земного тяготения рассмотрим ударный стенд
(рис. 5.13).
■ В чугунном корпусе по стальным направляющим колонкам
передвигается рабочий стол. Специальный кулачок с храповым
зубом приводится во вращение приводным мотором и клиновидным
ремнем. Кулачок с помощью ролика поднимает рабочий стол
вместе с прикрепленным к нему испытуемым объектом. По дости
жении максимальной высоты кулачка стол свободно падает на
пружины или наковальни, которые сообщают ему удар.
Величина удара зависит от высоты падения Я ; от жесткости к
тормозящих элементов (пружин или наковален) и массы стола М
8*
115
и определяется уравнением
= л? = ] / 1 +
2кН§
М
Варьируя эти величины, можно получить различные пере^грузки в пределах ограничений, определяемых конструкцией
стенда.
Во всех рассмотренных схемах ударных стендов ударный
импульс возникает на этапе торможения испытуемого объекта,
движущегося в вертикальном направлении.
5.4.4. Испытания на инерционные нагрузки
Эти испытания проводятся с целью определения устойчивости
бортовых систем и их элементов к воздействию центробежных
нагрузок.
Зортовые системы и их элементы считаются выдержавшими
испытания на воздействие центробежных нагрузок, если во
время испытания и после про
ведения испытания не обнару
живается механических повреж
ГоТ
дений, оговоренных техниче
скими условиями.
В процессе испытаний необ
ходимо обеспечить заданное тех
ническими условиями центро
бежное (радиальное) ускорение
и фронт его нарастания, кото
рый в процессе испытания обыч
уТТТТТТТтТТТТ?.
но носит прямолинейный харак
тер.
Рис. 5.14. П ринципиальная схема цен
трифуги:
Обычно испытания проводят
с поочередным
приложением
1 — противовес, 2 — объект испытаний,
3 — платформа, 4 — эл ектроколлекторы ,
центробежных нагрузок в трех
5 — вал, 6 — электродвигатель, 7 — т о р
цевой подш ипник, 8 — редук тор, 9 — т о
взаимно перпендикулярных на
косъемники
правлениях, что обеспечивается
соответствующими поворотами и закреплением испытуемого
объекта на платформе стенда.
Д ля создания линейных (радиальных) нагрузок в горизон
тальной плоскости применяются центрифуги (рис. 5.14).
Центрифуги для испытания систем должны обеспечивать по
дачу на испытуемый объект различных видов питания электри
ческой, гидравлической, пневматической энергии, стимулирую
щих воздействий и командных сигналов, а также обеспечивать
съем информации с объекта, уетановленого на вращающейся
платформе. Д ля этого центрифуга снабжается специальными ком
муникациями, а также токосъемниками и различного типа кол
лекторами.
Л )
116
Основным эксплуатационным параметром центрифуги явл я
ется максимальная величина линейного ускорения. Известно,
что значение центробежной силы определяется по формуле Р —
=
где со = 2яя/60, или Р =
где
— радиус
центрифуги, м; п — частота вращения рабочей платформы,
об/мин.
Тогда пер,егрузка N =
п^7?/900.
Д ля уравновешивания центробежной силы на противополож
ном конце от испытуемого объекта устанавливается противовес.
Очевидно, что расстояние от центра центрифуги до противо-
м
веса м о ж н о о п р ед ел и ть по ф орм уле: г = -^ гг-7?, где
Мп
— м асса
П ротивовеса, КГ.
Фронт нарастания радиального ускорения до испытательного
значения должен носить прямолинейный характер.
5.4.5. Испытания на одновременное воздействие
комбинаций механических нагрузок
На находящийся в полете летательный аппарат и его бортовые
системы действуют различные виды механических нагрузок.
Результат воздействия различных нагрузок, действующих на
изделие одновременно, является значительно большим, чем ре
зультат от суммы воздействия тех же нагрузок, приложенных
к тому же изделию поочередно. Поэтому чтобы в процессе испыта
ния воспроизвести эксплуатационные условия, желательно вос
произвести все основные нагрузки. Однако одновременное вос
произведение многих нагрузок вызывает подчас непреодолимые
технические трудности и практически приходится принимать
компромиссные решения.
При этом общее число сочетаний различных видов нагрузок
т]
равно С'^
где т — общее число возможных нагруп \ (т — п)
зок, п — количество нагрузок, которое возможно воспроизвести
одновременно.
Если принять т = \0 (см. табл. 1.3), а п — только равное
двум, то даже в этом случае С?о = 45, рассмотреть все возмож
ные случаи сочетаний практически не представляется возможным.
Рассмотрим один типовой пример испытаний с одновременным
воспроизведением центробежных и вибрационных нагрузок.
Комбинированный имитатор (рис. 5.15, а) состоит из центри
фуги, приводимой в действие мощным электродвигателем через
червячный редуктор; электродинамического вибратора, закреп
ленного на центральном столе центрифуги, и поворотного уст
ройства, установленного на столе вибратора и приводимого
в действие электродвигателем через трехступенчатый цилиндри
ческий редуктор. Д ля устранения передачи вибрации на цилин
117
дрический редуктор и электродвигатель поворотного устройства
на валу, соединяющем редуктор, установленный на противовесе
с поворотным устройством, установлены две шарнирные муфты.
После включения центрифуги с пульта управления и выхода
ее на заданное количество оборотов (в зависимости от нагрузки)
запускают вибратор и поворотное устройство. Характер комби
нированного воздействия на изделие указан на рис. 5.15, б.
Р.кгс
Характер беаствия УиЬраторо
Действие вибратора
Д ейст вие поИоротного
устройства
7
Рис. 5.15. Комбинированный имитатор для одновременного воспро
изведения центробежных и вибрационных механических нагрузок:
о
конструктивная схем а ком бинированного имитатора: I — стол центриф уги , 2 — п ротивовес, 5 — редук тор трехстуненчаты й цилиндрический,
4 — муфта ш арн и рн ая, 5 — редук тор коническо-цилиндрический п оворот
ного устрой ства, 6 — объект испы таний, 7 — вибратор электродинам иче
ский, 8
в о зд у х о в о д объекта испы таний, 9 — центральный коллектор
ц ентриф уги, 10 — элек тродви гатель, 11 — муфта привода, 12 — червячный
р ед у к т о р , 13 — дистанционны й датчик, 14 — брон еп ли та, 15 — пульт
уп р а в л ен и я , 16 — см отровое ок н о, 17 — электродвигатель привода пово
ротн ого устрой ства: б — характеристика комбинированного имитатора
Объект испытаний устанавливается на поворотном устройстве
так, что ось вращения проходит через центр объекта, чтобы при
работе стенда все точки изделия одинаково нагружались (хотя
и периодически) осевыми инерционными нагрузками.
Следовательно, комбинированное нагружение одновременно
на одном стенде является одним из методов реализации полетных
условий в наиболее приближенной обстановке на наземных уста
новках.
118
5.5. ИСПЫТАНИЯ НА ДОЛГОВЕЧНОСТЬ
(РЕСУРСНЫЕ ИСПЫТАНИЯ)
5.5.1. Задачи, требования и основные виды
ресурсных испытаний
Д ля определения. долговечности бортовых систем и их эле
ментов, а такж е выявления связанных с этим дефектов конструк
ций и дефектов технологических процессов проводятся ресурсные
испытания, т. е. испытания на длительную работоспособность,
задаваемую сроком службы испытуемой системы или ее элемента.
При испытаниях на определение количественных показателей
надежности общая наработка каждого образца относительно
мала. Например, для радиоэлектронной аппаратуры она не пре
вышает обычно трех—пяти периодов времени между отказами.
При испытаниях на долговечность общая наработка каждого
образца обычно должна составлять не меньше двадцати периодов
между отказами [15].
Сигналом для окончания ресурсных испытаний может быть
начало периода износа и старения (когда наработка на отказ
становится меньше обычного значения) или разрушение образца.
Испытания на долговечность по сравнению с испытаниями
на получение количественных показателей надежности должны
обеспечить получение дополнительных данных по характеру
отказов в начальный период износа и старения, что очень важно
при выявлении конструктивных и технологических дефектов.
Д ля проведения ресурсных испытаний необходимо обеспечить:
циклические включения бортовых систем в соответствии с тем,
как они производятся в эксплуатации, например, периодически,
перемещения штурвала летчика при испытаниях на ресурс систем
управления, повороты рычагов переключения электрической аппа
ратуры и т. д.;
внешние условия работы, максимально приближенные к экс
плуатационным (климатические, механические и т. д.).
В связи с этим стенды для проведения ресурсных испытаний
должны снабжаться автоматическими счетчиками циклов включе
ния испытуемых систем, а также различной измерительной и за
писывающей аппаратурой для измерения и регистрации условий
работы (температуры, вибраций и т. д.).
Ресурсные испытания могут быть стендовыми и летными.
Стендовые испытания могут быть автономными и комплекс
ными. Автономные ресурсные испытания проводят для определе
ния ресурса отдельных элементов бортовых систем и монтажных
узлов (электрожгутов, монтажных панелей и т. д.).
Комплексные ресурсные испытания проводятся для испытания
систем в целом в наземных условиях.
Летные ресурсные испытания проводят с целью определения
ресурса систем в натуральных условиях. Помимо выявления мало
119
ресурсных элементов систем, летные испытания позволяют изучить
изменение летных характеристик летательного аппарата в про
цессе выработки технического ресурса отдельных элементов
систем и разработать мероприятия по сохранению летных харак
теристик.
Д ля проведения комплексных ресурсных испытаний можно
воспользоваться технологической машиной, созданной для
увязки и отработки бортовых систем. Технологическая машина
в этом случае может быть использована как натурный стенд.
В качестве примера рассмотрим стенд для проведения ресурс
ных испытаний системы управления самолетом. Такой стенд
должен состоять из следующих основных устройств:
устройство для обеспечения циклических включений системы,
а также подсчета их количества;
устройства, обеспечивающие имитацию внешних условий ра
боты, в частности, устройств для воспроизведения аэродинамиче
ских нагрузок, действующих на управляемые плоскости в про
цессе полета;
источник гидравлической энергии, обеспечивающий гидро
питанием гидравлическую систему управления самолета;
программный механизм, обеспечивающий подачу команд на
включение гидроагрегатов в последовательности, необходимой
для нормальной работы гидросистемы;
датчики Для измерения температуры гидросмеси, давления
гидросмеси, углов поворота управляемых плоскостей, датчиков
усилий поворота ручек, ш турвала и т. д.;
устройства для оценки измеряемых параметров и, в частности,
электросекундомеров для определения времени и синхронности
действия парных управляемых плоскостей (например, правого
и левого закрылков).
В качестве устройств для обеспечения циклических включений
испытуемой системы управления могут быть применены криво
шипно-шатунные механизмы, приводимые в действие электромо
тором, либо гидравлические или электрогидравлические меха
низмы, гидророботы. Электрогидравлические механизмы позво
ляют в случае необходимости производить повороты штурвалов
или нажатие на педали управления самолетом в соответствии с тем,
как это фактически делает летчик в процессе полета. Д ля этого
гидроробот должен быть спарен с управляющей частью стенда.
Д ля воспроизведения аэродинамических нагрузок могут быть
применены различные виды нагружателей: пружинные, торсион
ные, резиновые, программные — электрогидравлические.
В качестве источников гидравлической энергии, обеспечива
ющей гидропитанием гидравлическую систему управления, могут
использоваться гидронасосы самолетной системы, смонтирован
ные на наземной гидротележке, которая снабжена датчиками
давления (манометрами) и термометрами для измерения темпе
ратуры гидросмеси,
120
Ё качестве программных механизмов, обеспечивающих подачу
команд на включение гидроагрегатов испытуемой системы, могут
использоваться, в частности, контактные диски, приводимые
в действие двигателем с редуктором.
Ресурсные испытания разделяются на ряд этапов. После
каждого этапа производится замер и запись значений величин
давлений гидросмеси, ее температуры, измеряется синхронность
срабатывания управляемых плоскостей. Проверяется также гер
метичность системы и степень износа отдельных элементов ги
дросистемы.
Результаты ресурсных испытаний тщательно обрабатываются
и по ним разрабатываются мероприятия, направленные на устра
нение конструктивных и тех
нологических дефектов си
стемы.
На рис. 5.16 показана
схема ресурсных испытаний
системы управления с элек
тромеханическим
устройст
вом, обеспечивающим пере
мещение ручки управления.
В самолетостроении на
турные стенды применяются Рис. 5.16. Принципиальная схема стенда
для испытаний гидросисте для ресурсных испытаний системы управ
мы, пневмосистемы, системы ления самолета с датчиком циклических
перемещений ручки управления:
уборки и выпуска шасси,
1 — электродвигатель, 2 — редук тор, 3 — си
уборки и , выпуска спецкон- нусный
задатчик перемещ ений, 4 — ш турвал
тейнербв; системы управле летчика, 5 — пруж ины н агр уж ен и я, 6 — счет
чик циклов
ния посадочными щитками,
стабилизатором, тормозными
щитками, рулем высоты, рулем направления, элеронами, а также
системы управления разворотом передней стойки шасси и др.
Испытания проводятся при воздействии многократных знакопе
ременных нагрузок. Величина нагрузок, количество циклов
нагружения и время работы назначаются в зависимости от усло
вий эксплуатации и гарантийных сроков службы испытуемых
систем.
Воздушные сопротивления и инерционные силы, действующие
на испытуемые системы, задаются на основании норм прочности
и прикладываются при помощи имитаторов — резиновых нагру
жателей, рычажных подвесок и т. д. На рис. 5.17 показаны спо
собы нагружения основной стойки шасси и аэротормозных
щитков.
Насосные станции гидросистемы смонтированы на отдельном
стенде в соответствии с ее принципиальной схемой. Насосы при
водятся в действие через редукторы трехфазными короткозамкну
тыми электродвигателями,, при этом режим работы насосов та
кой же, как и при эксплуатации на самолете. Гидробак смонтиро121
ван в приспособлении, позволяющем вести проверку его работы
в перевернутом положении (рис. 5.18). Д ля измерений уровня
жидкости, температуры и давлений в гидробаке установлены
водомерные стекла, термопары и манометры. Наддув гидробака
осуществляется от заводской воздушной сети через фильтр и блок
наддува, установленного на натурном стенде согласно чертежу
изделия.
После каждого этапа испытаний с помощью динамометриче
ской ручки замеряются усилия на ручке управления. Синхрон
ность движения посадочных щитков и величины углов отклонения
рулей и элеронов фиксируется самописцами. Проверяются углы
отклонения рулей и элеронов, углы поворота передней стойки
шасси, углы отклонения стабилизатора, а такж е синхронность
работы посадочных и тормозных щитков. После испытания си
стемы демонтируются, разбираются и после разборки исследуются
на степень износа деталей.
Д л я иллюстрации эффективности подобного рода испытаний приведем неко
торые недостатки в конструкции систем, выявление которых при летных усло
виях потребовало бы значительного времени.
1. В системе управления рулями высоты и элеронами болты, соединявшие
исполнительные штоки гидроусилителей с тягами управления, ломались в ре
зультате усталости материала от изгиба при знакопеременных н агрузках. Дефект
был устранен установкой болта большего диаметра.
2. При выпуске шасси и посадочных щитков от аварийной пневмосистемы
из-за неправильной тарировки пружины стравливающего клапана раздувался
основной гидробак. П руж ину стравливающего клапана оттарировали на меньшее
давление, а в крыш ку заливной горловины гидробака вмонтировали предохрани
тельный клапан. Дефект был устранен.
3. И з-за недостаточной жесткости кронштейна крепления концевых выклю
чателей плохо работал механизм управления стабилизатором в крайнем верхнем
положении. Конструкция кронштейна была сделана более жесткой: при повтор
ных испытаниях отказа в работе управления стабилизатором не было.
4. Разборка гидроклапанов, прошедших испытания, показала, что резино
армированные золотники с торцовым уплотнением не могут обеспечить нормаль
ной эксплуатации клапанов. Седло корпуса прорывает резину, в результате чего
требуются частые регламентные работы и замена золотников во время гарантий
ного срока службы самолета. Чтобы предупредить это, в клапанах применили
уплотнение металлическим конусом, резиновыми кольцами и т. д.
Рис. 5.17. Виды нагрул«ний элементов бор
товых систем в процессе испытаний:
а — н а гр у ж ен и е основной стойки ш асси: / —
основная стойка ш асси, 2 — п одк ос ш асси , 3 —
обш ивка сам олета, 4 — резиновы е ш нуры , 5 —
весовые имитаторы , б — н а гр у ж ен и е аэротормозных считков: I — обш ивка сам ол ета, 2 —
аэротор м озн ой
щ иток, 3 — резиновы е ш нуры
5.5.2. Методы ускоренных испытаний элементов
бортовых систем на надежность
Кманометру
Рис. 5.18. Конструктивная схема для испытания гидросистемы самолета
при имитации полета в перевернутом положении;
I — ги дротележ к а с самолетными ги дроагрегатам и , 2 — топливный ш ланг, 3 —
элементы каркаса планера дл я крепления бака, 4 — топливный бак (в п еревер
нутом п ол ож ен и и ), 5 — поворотное п ри сп особл ен и е, б — воздуш ны й ш ланг
122
В настоящее время на бортовые системы летательных аппара
тов и их элементы необходимо определять количественные пока
затели надежности, такие, как средняя наработка на отказ, ве
роятность безотказной работы и др. Д ля их получения проводятся
специальные испытания на надежность. Объем этих испытаний
весьма значительный, что вызывает большие затруднения как
в О К Б, так и при серийном производстве.
В связи с этим возникает задача разработки методов ускорен
ных испытаний бортовых систем на надежность.
123
Ускорение испытаний можно достигнуть следующим образом:
задание форсированных режимов работы испытуемых изделий
путем подачи более высоких напряжений, увеличения против
нормального числа оборотов двигателей, увеличения интенсив
ности срабатывания различных механизмов и т. д.;
увеличение интенсивности воздействия условий внешней
среды: температур, вибраций, ударных нагрузок и т. д., действу
ющих на изделия в процессе испытания;
одновременное задание форсированных режимов работы и
увеличение интенсивности воздействия условий внешней среды.
Один из главных вопросов ускоренных испытаний состоит^
в определении коэффициентов, которые позволяют пересчитывать
величины, полученные при ускорен
ных испытаниях в форсированных
режимах и условиях повышенной
интенсивности воздействия внешних
факторов, в величины, характеризу
ющие надежность изделий в реаль
ных условиях работы.
Работоспособность элемента бор
товой системы характеризуется рядом
параметров, которые могут изменять
Рис. 5.19. Графики реализаций
ся в процессе эксплуатации (напри
случайной функции X Ц), ха
мер, механической прочностью эле
рактеризующей надежность ра
ментов
конструкции, электрической
боты изделия
и механической прочностью изоляции
и т. д.).
Каждый из этих параметров является случайной функцией
времени эксплуатации. Обозначим одну из этих функций X (/').
Она представлена рядом реализаций
(О,
Хз (/), ...,
Хп (О на рис. 5.19.
Когда в процессе эксплуатации параметр X достигает гра
ничного значения хт, изделие отказывает. В данном случае все
отказы являются постепенными, т. е. каждому из них пред
шествует постепенное изменение того или иного параметра.
Используя приведенную картину наступления отказов, можно
подойти к решению задачи о составлении методики ускоренных
испытаний на надежность следующим образом. Предположим,
что до начала испытаний на основании предыдущих исследований
или опыта эксплуатации имеются некоторые данные о характере
случайной функции х {^) или о ее производной — скорости изменения определяющего
х { 1 ) = \ х' {т) йх.
о
Так, например, предположительно может быть задан закон
изменения математического ожидания величины х' (/), т. е. сред
ней скорости изменения определяющего параметра М [X' (V)].
124
Очевидно, что числовые характеристики этого закона до прове
дения испытаний неизвестны. Рассмотрим наиболее простой слу
чай, когда средняя скорость изменения параметра постоянна,
т. е. М [X' (/)] = сопз!. В процессе ускоренных испытаний
п образцов эксплуатируются в течение значительно меньшего
времени
чем ожидаемая средняя наработка на отказ Т. По окон
чании испытаний измеряются величины изменений определяющего
параметра у различных образцов л:,- (/„), I = 1, 2, ..., п. Резуль
таты испытаний обрабатываются следующим образом. На основе
измеренных величин Х1 (/) вычисляются статистические оценки
математического ожидания и дисперсии изменений параметра
л1[л:«„)1 = 4 - ^
« (У ,
1= 1
п
о
(<и)1 =
; ^
2
°
1= 1
Используя эти величины, можно определить среднее время
безотказной работы Т и дисперсии наработки на отказ О:
I)
(5.1)
р
(5.2)
т (^и)
Вывод формул (5.1) и (5.2).
П оскольку м. [X ' (0 ] = С0П51,
график этой зависимости изоб
ражают прямой, выходящей из
начала координат (рис. 5.20).
Тогда А О Р К ~ /\О В М , откуда
ОК/ОМ = М В 1К Р или 7/^и ==
-= лгр/т (^и) и Г = [х^т
Отложим отрезок В Е = а (^и).
А
М
к
О
Рис. 5.20. К решению задачи о составлении
методики ускоренных испытаний на надеж
ность
т. к. а (^и)С ^ (^и). то можно
принять
/_ 0 В 1у1 .
Допустим, что дисперсия меняется так же, как и математическое ожидание,
линейно по времени. Тогда на графике она изображается прямой 0N ^^. Проведем
затем кривую среднеквадратичных отклонений ОБО. В силу малости величин
отклонений сравнительно с величинами т (^) эта кривая будет весьма близка
к прямой ОВР.
Тогда из ^ В С Е и подобного ему д Л Б О следует:
параметра %'(/),
или
01 (^и) = а (^и) —
т(^и)
125
Аналогично
01 {Т) — а [Т)
т (/„)
Возведя в квадрат обе части
получим В = В {Т)
Тогда окончательно
*' II
—
т" (/„)
а
{Т) =
(Г ) — ^ —
-
Г
Т-Ч/1Ч-1Ч
, но в (Т ) ~ о (/„) —
Лг
/2
I) =
(/и )
Таким образом, задача, которая ставится перед испытаниями на надеж
ность — оценка среднего времени безотказной работы, оказывается решенной.
Д ля практического осуществления рассмотренного принципа
ускоренных испытаний на надежность необходимо знать:
. параметры, определяющие надежность работы различных эле
ментов бортовых систем, и допустимые границы изменения этих
параметров при эксплуатации оборудования;
методику замера изменений определяющих параметров в про
цессе испытаний. Т ак как эти изменения обычно невелики, для
достаточно точного их измерения может потребоваться специаль
ная аппаратура;
законы изменения определяющих параметров для различных
видов оборудования и методы обработки результатов испытаний
при различных законах изменения определяющих параметров.
Рассматриваемый метод ускоренных испытаний можно приме
нять не только при стендовых, но и при летных испытаниях на
надежность. В последнем случае точность полученных результа
тов оказывается невысокой, так как при летных испытаниях число
образцов обычно невелико.
Отличный от рассмотренного выше подход к разработке ме
тодик ускоренных испытаний на надежность базируется на за
висимостях времени безотказной работы элементов бортовых
систем от условий их работы [15].
К условиям работы бортовых систем относятся: нагрузка
(механическая или электрическая); температура окружающей
среды; давление окружающей среды; влажность; радиация; хи
мический состав окружающей среды; вибрации мест крепления;,
ударные нагрузки.
Известно, что условия работы оказывают решающее влияние
на надежность элементов самолетного оборудования. Эту зави
симость можно выразить в общем виде следующей формулой:
(а, Ь, с...), где г'; — время безотказной работы 1-го об
разца оборудования; а, Ь, с — факторы, характеризующие условия
работы элемента оборудования. Символом Р обозначена случайная
функция нескольких неслучайных аргументов.
Условия работы оборудования на самолете могут претерпевать
случайные изменения, поэтому более точная зависимость между
временем безотказной работы и условиями работы бортовых систем
представляет собой случайную функцию случайных аргументов.
126
Однако современные пассажирские самолеты имеют, как правило,
типовые графики режимов полета, по которым могут быть состав
лены соответствующие графики нагрузок, температур, давления
и т .д . [26, 47]. Случайными изменениями условий работы, вы
званными изменениями атмосферных условий (температуры, давле
ния, облачности) можно пренебречь и рассматривать величины
а, Ь и с как неслучайные величины.
Рассмотрим зависимость времени безотказной работы С-го
образца от изменений одного фактора а в предположении, что
остальные условия окружающей среды неизменны. Тогда зави
симость между
и а будет выражаться случайной функцией
одного неслучайного аргумента
1, = Ра{а).
(5.3)
Сделаем упрощающее предположение о характере рассматри
ваемой случайной функции, а именно, допустим, что она является
элементарной случайной функцией
(«).
(5.4)
В данном выражении /о — случайная величина, представля
ющая собой время безотказной работы ^’-го образца при начальном
значении величины воздействующего фактора а^, / (а) — неслу
чайная функция величины а.
Образец, имеющий минимальное время безотказной работы
при а = ао, с-увеличением интенсивности воздействующего фак
тора раньше других будет выходить из строя. Это не противоречит
физической картине отказа элементов, поэтому замену уравне
ния (5.3) уравнением (5.4) можно считать обоснованной.
Случайная функция, выраженная уравнением (5.4), пол
ностью определена, если известна функция / (а) изакон распре
деления случайной величины /о- Функция / (а) для многих эле
ментов бортовых систем летательных аппаратов определена,
обычно она задается в форме Т =
{а), где Т \\ Т^ — среднее
время безотказной работы при произвольном значении фактора а
и при а == «оОбычно / {а) является убывающей функцией, что соответствует
известной закономерности об уменьшении среднего времени без
отказной работы при увеличении интенсивности воздействующего
фактора.
Формула (5.4) свидетельствует о том, что закон распределения
времени безотказной работы не зависит от величины а. При из
менении величины а меняются только числовые параметры закона.
Если функция / (а) и закон распределения /о заданы, то ме
тодика ускоренных испытаний заключается в том, что п образцов
испытываются при интенсивности воздействия
превышающей
интенсивность воздействия
в рабочих условиях.
Известными статистическими методами оценивается средняя
наработка на отказ Т {йц). Следует заметить, что объем испытаний
127
йрй а = йц меньше, чем при а = а^. Эта разница тем больше, чем
круче наклонен график функции / (а) к оси абсцисс.. Средняя
наработка на отказ при величине а^, соответствующей рабочим
условиям, определяется по формуле
(5.5)
Глава 6
Зная определенную экспериментально дисперсию О (аи) при а =
= а^^, можно вычислить дисперсию времени безотказной работы
элемента в нормальных рабочих условиях по формуле:
О (а.)
(аи)
ОСНОВЫ ПРОЕКТИРОВАНИЯ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ
ПРОЦЕССОВ МОНТАЖА, ИСПЫТАНИЯ И КОНТРОЛЯ
БОРТОВЫХ СИСТЕМ
О (а,).
Реальные сложные агрегаты бортовых систем состоят из ряда
узлов (например, подшипники, коллектор, контакты и т. п.),
причем на надежность каждого из них особенно влияет один из
параметров, характеризующий условия работы агрегата. Д ля раз
личных узлов агрегата эти параметры могут быть различными.
Поэтому для всесторонней оценки надежности агрегата ускоренные
испытания следовало бы проводить при повышенных интенсивно
стях нескольких факторов условий работы. Это вызовет усложне
ние и увеличение объема испытаний. Чтобы избежать этого,
целесообразно предварительно на основе статистических данных
об отказах аналогичных агрегатов выявить их наиболее слабый
узел и проводить ускоренные испытания при повышенной интен
сивности параметра, наиболее сильно влияющего на надежность
этого узла. Одновременно данный параметр будет влиять и на
надежность других узлов агрегата. Определив среднее время
безотказной работы узлов агрегата в условиях испытаний 'Ту (а„),
можно при помощи формулы (5.5) вычислить среднее время без
отказной работы узлов в рабочих условиях Ту (йр).
6.1. ПРИНЦИПЫ РАЗРАБОТКИ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ
ПРОЦЕССОВ С УЧЕТОМ ДАННЫХ ЭКСПЛУАТАЦИИ
Основой для разработки технологических процессов на заводе
являются директивные технологические материалы. Д ля опре
деления последовательности прохождения деталей и элементов
систем по цехам завода на основе директивных технологических
материалов составляется маршрутный технологический процесс,
в котором в укрупненном виде указываются основные работы
по производству систем в каждом производственном подразделе
нии завода.
Маршрутные технологические процессы составляются, как
правило, в отделе главного технолога завода.
На основе маршрутных технологических процессов цеховые
технологи составляют рабочие технологические процессы, в ко
торых фиксируется последовательность и режим выполнения
работ по операциям, переходам и проходам, указывается обору
дование, оснастка и инструмент, а также нормы времени на вы
полнение работ.
Отказы, приходящиеся на бортовые системы, вызываются
различными дефектами конструкции, технологии изготовления и
эксплуатации. В связи с этим при проектировании технологических
процессов технологам необходимо знать те отказы, которые возни
кают в результате дефектов технологии или нарушения правильно
выбранного технологического процесса. Установление причин,
вызывающих отказы, и своевременное их устранение является со
вершенно обязательным для обеспечения высокого уровня надеж
ности изделия. Поэтому технологические процессы производства
должны разрабатываться и постоянно корректироваться с уче
том данных эксплуатации. Д ля этого необходимо:
изучать дефекты систем, возникающие на различных этапах
производственного процесса, и отказы бортовых систем в эксплуа
тации;
9
А.
в. Чернышев
129
анализировать причины этих дефектов и отказов, выявлять
основные конструктивные, технологические и эксплуатационные
факторы, от которых зависит качество систем;
разрабатывать и внедрять мероприятия по повышению ка
чества систем и учитывать эти мероприятия при разработке тех
нологии монтажа, контроля и испытания систем. Эти мероприятия
должны носить комплексный характер и учитывать работы по по
вышению технологичности и взаимозаменяемости систем и планера,
применение упрочняющей технологии для наиболее ответственных
деталей, применение наиболее прогрессивных технологических
процессов монтажа, контроля и испытания бортовых систем
и их элементов на различных этапах производственного ''про
цесса и т. д.
Комплексный характер мероприятий позволяет увязать раз
работку технологии заготовительных работ (резку труб), техно
логию изготовления деталей (гибку и развальцовку труб), тех
нологию сборки отдельных элементов (труб с элементами соедине
ния, сборки электрожгутов) и технологию монтажа, контроля
и испытания.
На основе указанных мероприятий корректируются рабочие
технологические процессы монтажа, контроля и испытания,
в настоящее время разрабатываемые на основе технологических
нормалей и производственных инструкций.
Технологическая нормаль представляет собой документацию
на рабочий технологический процесс на отдельные нормализован
ные объемы работ (операции) и является частью обязательной
технологической документации, применяемой- при выполнении
монтажных и контрольно-испытательных работ.
Производственные инструкции наиболее полно отражают цель,
назначение и содержание контрольно-испытательных работ и со
ставляются на основе технических описаний (ТО) объектов испы
таний, технических условий (ТУ) и общих руководящих техни
ческих материалов (РТМ).
Технологические нормали на монтажные работы создаются
на базе изучения и обобщения самого передового опыта промыш
ленности по единой методике с записью в нормали наиболее про
грессивных методов и средств монтажа, основанных на применении
наиболее совершенных средств механизации и автоматизации.
6.2. МАШИННОЕ ПРОЕКТИРОВАНИЕ
ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ ПРОЦЕССОВ МОНТАЖА,
ИСПЫТАНИЯ И КОНТРОЛЯ БОРТОВЫХ СИСТЕМ
Широкие возможности для проектирования технологических
процессов монтажа, контроля и испытания, а такж е для механи
зации и автоматизации этих процессов открывает применение вы
числительных машин и технологического оборудования с автома
тическим и, в первую очередь, с программным управлением.
130
В процессе механизации и автоматизации монтажных работ,
контроля и испытаний мы сталкиваемся с двумя проблемами —
с механизацией умственного труда при решении вопросов тех
нологической подготовки производства и управления качеством
продукции и с механизацией и автоматизацией физического
труда, связанного с выполнением самих монтажных и контрольно
испытательных работ.
В связи с этим можно говорить о создании автоматизированных
систем технологической подготовки производства и автоматизи
рованных систем управления качеством продукции, предназна
ченных, в основном, для механизации умственного труда, и о соз
дании систем непосредственного управления технологическим
оборудованием (монтажными машинами, контрольно-испытатель
ными стендами и др.), предназначенных для механизации и авто
матизации физического труда, что позволяет изменить характер
деятельности рабочих и операторов. Эти системы в сочетании с си
стемами планирования и управления производством являются осно
вой комплексного управления производственными процессами.
Автоматизированные системы технологической подготовки про
изводства применительно к предмету данной книги, имеют два
аспекта;
автоматизацию выбора оптимального оснащения, необходимого
для обеспечения взаимозаменяемости бортовых систем по геоме
трическим и физическим параметрам, включая технологическую
оснастку;
автоматизацию технологического проектирования, т. е. авто
матизацию процессов составления технологии на монтажные,
регулировочные и контрольно-испытательные работы.
Несмотря на различия в характере монтажных, контрольно
испытательных и регулировочных работ, в механизации умствен
ного труда, связанного с автоматизацией технологического про
ектирования монтажных и контрольно-испытательных работ, есть
много общего, что позволяет их рассматривать с единой теоре
тической точки зрения, а для решения вопросов автоматизации
пользоваться одними и теми же методами и математическим ап
паратом.
Методы решения этих задач включают следующие вопросы:
составление математических расчетных моделей;
выбор целевых функций (критериев оптимальности);
разработка алгоритмов, т. е. последовательность элементар
ных актов (действий), позволяющих решить поставленную задачу;
решение задачи на ЭВМ по разработанным моделям и алго
ритмам.
Расчетная математическая модель отражает наиболее суще
ственные свойства объекта монтажа или контроля, необходимые
для решения задачи. В настоящее время существуют различные
методы построения расчетных математических моделей, основан
ных на применении двузначной логики и теории графов.
9*
. 131
Необходимо отметить различие в расчетных моделях, необхо
димых для решения задач монтажных и контрольно-испытатель
ных работ.
Поскольку монтажные работы связаны с механическими пере
мещениями монтируемых деталей и их соединением, математи
ческие модели для монтажных работ должны учитывать, в основ
ном, пространственную взаимосвязь деталей, монтируемых в ту
или иную монтажную единицу, определяющую возможность
таких перемещений [21]. В то же время содержание контрольно
испытательных работ определяется в большинстве случаев не
столько пространственной взаимосвязью элементов бортовой си
стемы, сколько их функциональной связью, определяющей ха
рактер и последовательность срабатывания функциональных эле
ментов, составляющих систему. Поэтому расчетные модели для
проектирования технологических процессов контрольно-испыта
тельных работ строятся с учетом функциональных связей между
элементами. Возможно построение и таких расчетных моделей,
в которых учитывается функциональная связь между элементами,
определяемая не только наличием коммуникаций, но и логикой
срабатывания элементов, реализуемой в процессе функциони
рования систем. Такой подход позволяет разрабатывать отдель
ные модели применительно к различным режимам работы систем.
Это существенно упрощает разработку оптимальных процессов
контроля систем.
Предположим, что необходимо смонтировать или проконтро
лировать бортовую систему В, состоящую из ряда элементов Ь^.
Каждый из элементов Ь1 системы В характеризуется определен
ной совокупностью 5 геометрических и физических параметров,
которые при монтаже и контроле могут быть обеспечены или
проверены с помощью различных технологических процессов,
отличающихся по составу операцией я;^-, а также по последова
тельности их проведения. Совокупность параметров 5 ; определяет
N
техническое состояние элемента. Соответственно 5 = Д 5^- опре1=0
деляет техническое состояние системы.
Следует различать заданное техническое состояние объекта,
определяемое совокупностью заданных параметров, регламенти
руемых техническими условиями, и фактическое состояние объ
екта, определяемое совокупностью фактических параметров, ха
рактеризующих состояние объекта после проведения соответ
ствующих технологических операций.
Обеспечение заданных параметров в процессе сборки элементов
систем и их монтажа на летательном аппарате в большинстве
случаев связано с изменением первоначальных свойств монти
руемых элементов, например, в процессе обжатия при обра
зовании неразъемного соединения наконечников с проводами.
В процессе контроля проверка параметров, как правило,
не связана с изменением первоначальных свойств объекта про132
изводства и заключается в сопоставлении фактических значений
параметров с заданными. В процессе испытаний объектов произ
водства на дестабилизирующие факторы первоначальные свойства
объекта в той или иной мере изменяются вплоть до разрушения
объектов при разрушающих испытаниях.
В общем случае взаимную связь 5 и л; можно представить
в виде матрицы
5а . . . 5дг
С01 (1)0)1 (2) . . . <Й1 (ЛГ)
СЙ2 (1)а>2 (2) . . . <^^2 (М)
“ р(1) “ р(2)
^р{Ю
■
‘'‘р
1 — если зх,- обеспечивает получение (при монтаже)
или проверку (при контроле) совокупности пара
где (О; (У) =
метров 5;
О — если не обеспечивает.
Задача проектирования технологического процесса состоит
в нахождении минимального числа (состава) операций, необходи
мого для обеспечения или контроля заданных параметров, а затем
в составлении оптимальной последовательности выполнения опе
раций. Как состав, так и последовательность выполнения опера
ций вычисляются на ЭВМ в соответствии с заранее выработанными
целевыми функциями (критериями оптимальности) по определен
ным алгоритмам.
Целевые функции (критерии оптимальности) могут быть спе
цифическими, связанными с теми или иными особенностями мон
тажных и контрольно-испытательных работ, но могут быть и об
щими — это трудоемкость монтажа или контроля, стоимость
монтажа или контроля с учетом затрат на технологическое обо
рудование, оснастку и т. д.
Методы разработки алгоритмов нахождения оптимальных тех
нологических процессов применимы как для монтажных, так и
контрольно-испытательных работ и могут быть разделены на точ
ные и приближенные (рис. 6.1). Однако опыт практического ис
пользования этих методов для проектирования технологических
процессов различен.
В основе метода получения точных решений лежит либо идея
полного перебора всех возможных вариантов решений, либо идея
отсеивания в процессе решения тех вариантов, которые не удо
влетворяют условиям задачи и заведомо не ведут к получению
оптимальных решений. К процедурам полного перебора отно
сится хорошо отработанное и широко известное преобразование
логической формы П 2] в форму
[2 2 ]. К методам пере
бора, основанном на отсеивании вариантов, относятся методы,
основанные на использовании перестановочных операторов, графов
и сетей, методы динамического программирования и др. Преиму
133
щество этих методов — при достаточно строго сформулированных
условиях задачи они дают единственные и точные решения.
Недостатком точных решений является весьма большой объем
вычислений, ограничивающих практические возможности исполь
зования этих методов.
К приближенным методам относится упорядоченный частич
ный перебор вариантов, выполняемый до получения первого
подходяш,его решения. Примером может служить метод, известный
в области минимизации булевых функций под названием «метода
проб». К приближенным методам относят также выбор с прибли
жением к экстремуму заранее назначенной функции предпочтения.
Рис. 6.1. Классификация методов разработки алгоритмов нахождения оптималь
ных технологических процессов
К такого рода функциям относят, в частности, энтропийные и не
которые другие функции. Несмотря на то, что приближенные
методы не дают теоретически точных решений, они позволяют
найти практически пригодные решения при значительно меньшем
объеме вычислительной и логической работы [22].
Применение автоматизированной системы подготовки произ
водства, механизирующей умственный труд, дает большие выгоды
там, где действительно существует значительное количество
вариантов технологического процесса и где выбор оптимального
варианта связан с трудоемкими вычислениями, а так же там,
где выше степень автоматизации производственных процессов,
где имеется возможность рационально сочетать механизацию
умственного труда с автоматизацией физического труда, например,
путем сочетания выбора оптимального технологического процесса
с расчетом программ и выдачей задающего документа для обору
дования с программным управлением, обеспечивающим автомати
зированное изготовление, контроль или испытание объектов про
изводства.
134
Однако системы автоматизированной подготовки производства
не теряют своего значения и при разработке технологических
процессов, выполняемых вручную с применением средств малой
механизации, т. е. там, где труд не автоматизирован и не заменен
машинами. Это объясняется тем, что независимо, на какой процесс
физического труда (ручной или машинный) разрабатывается
технологический процесс, технолог вынужден переработать боль
шое количество. информации. Значительная часть этой работы
может быть выполнена вычислительной машиной, применение
которой, с одной стороны, значительно сокращает сроки техноло
гической подготовки производства, а с другой, повышает качество
этой подготовки за счет более широких возможностей выбора опти
мальных решений.
Большое практическое значение имеет автоматизация разра
ботки технологических процессов контроля и испытания сложных
бортовых систем, когда состав и последовательность проверок,
приводящих к эффективному (в отношении трудоемкости, стои
мости и пр.) технологическому процессу, далеко не очевидны и для
своего установления требуют подчас значительной логической
и вычислительной работы, которую может выполнить электронная
вычислительная машина (ЭВМ). Полученная на ЭВМ методика
(програ>1ма) проверки может быть реализована на автоматическом
контрольно-испытательном стенде, но, как показывает опыт,
дает значительный эффект, если ее использовать и как инструк
цию для человека-оператора, выполняющего вручную необходи
мые операции с помощью неавтоматизированных стендов, приборов
и аппаратуры.
6.3. МЕТОДЫ ВЫБОРА СОСТАВА
И ПОСЛЕДОВАТЕЛЬНОСТИ ПРОВЕРОК
ПРИ КОНТРОЛЕ БОРТОВЫХ СИСТЕМ
В СЕРИЙНОМ ПРОИЗВОДСТВЕ
6.3.1. Основные понятия
Состояние системы определяется состояниями входящих в нее
элементов и может быть как работоспособным, так и неработо
способным. Работоспособное состояние системы — это такое
состояние, при котором все элементы 6; этой системы работо
способны. Неработоспособное состояние системы — это такое
состояние, при котором хотя бы один из ее элементов неработо
способен. Количество возможных неработоспособных состояний
системы равно числу всевозможных комбинаций одновременно
отказавших элементов. Если система состоит из N элементов,
то число таких комбинаций равно 2^ — 1 .
Каждое состояние системы можно представить Л'-мерным
вектором технического состояния системы 5 , 1-я компонента кото135
рого (1 < I < М) равна 1 , если элемент
работоспособен, й
равна О, если элемент
отказал.
В дальнейшем будем считать, что если система неработоспо
собна, то это вызвано отказом одного и только одного любого
элемента этой системы. Случаи неработоспособных состояний
системы, вызванных одновременным отказом двух и более элемен
тов, рассматривать не будем, считая их событиями менее веро
ятными.
Определение технического состояния систем обычно произ
водят в два этапа. На первом этапе производят определение
работоспособности систем, под которым понимается комплекс
работ по измерению, оценке и регистрации, проводимой в неко
торой заранее установленной последовательности с целью обна
ружения отказа элемента системы.
Если отказ установлен, на втором этапе определения тех
нического состояния осуществляют локализацию неисправного
элемента. Под локализацией неисправностей понимается комплекс
работ, проводимый с целью нахождения неисправного элемента.
Система считается неработоспособной, если при определении
работоспособности этой системы обнаружено, что значение хотя бы
одного из контролируемых параметров
является недопустимым.
Современные достижения теории технической диагностики по
зволяют формализовать процессы определения работоспособности
и локализации неисправностей, и тем самым открывают возмож
ности расчета оптимальных процессов определения работоспособ
ности и локализации неисправностей на ЭВМ. Д ля этого необ
ходимо составить диагностическую модель системы, выбрать
целевые функции и определить оптимальные контрольные и
локализующие тесты.
Диагностические модели систем. Основные теоретические
результаты, полученные до настоящего времени, относятся к сле
дующим двум типам двухзначных логических моделей [6 ].
1. Двухзначная логическая модель, в которой частично от
ражается устройство и не отражается работа систем. При этом
предполагается, что система состоит из некоторого числа не
связанных между собой элементов. Это самый простой тип модели,
в котором не учитываются взаимосвязи элементов систем и который
не позволяет по этой причине находить близкие к оптимальным
решения стоящих задач.
2. Двухзначная логическая модель, в которой полностью
отражается устройство системы (т. е. ее структура) и косвенным
образом (посредством структуры) — работа этой системы. При этом
предполагается, что система состоит из некоторого числа связан
ных между собой элементов. При описании системы моделью
второго типа схематично указываются все элементы и структурные
связи между ними, соответствующие коммуникациям реальной
системы. Следует подчеркнуть, что далеко не для всех бортовых
систем удается с помощью моделей второго типа находить опти
136
мальные решения задач определения их технического состояния.
Методами технической диагностики можно производить логи
ческий анализ моделей второго типа, построенных только для
таких систем, структура которых отражает работу этих систем,
т. е. только для таких систем, каждый элемент которых выпол
няет логическую функцию «И» и структура которых удовлетво
ряет следующим основным ограничениям:
из одного элемента системы должен быть всего один выход,
который может быть соединен с любым числом входов других
элементов. Это ограничение затрудняет рассмотрение гидравли
ческих систем, поскольку распределительные агрегаты таких
систем имеют, как правило, не один, а несколько выходов;
один вход любого элемента системы должен быть соединен
лишь с одним выходом другого элемента этой системы. Это огра
ничение исключает из рассмотрения системы с резервированием.
Рассмотрим другой более абстрактный третий тип математи
ческих моделей, которые, учитывая структуру систем, отражают
процессы, происходящие в системах во время их функциониро
вания. Под процессом будем понимать последовательность сраба
тывания связанных между собой элементов.
В работоспособном состоянии любая система на определенную
совокупность допустимых входных воздействий должна отвечать
некоторой определенной совокупностью допустимых реакций.
При этом в самой системе в определенной последовательности
должно произойти срабатывание элементов. Если процессы сра
батывания того или иного элемента, а такж е самой системы рас
сматривать как события или явления, то можно произвести опи
сание работы системы некоторой определенной последователь
ностью таких событий, имеющих причинно-следственную связь
[24]. В отличие от связей в моделях второго типа (структурных
связей) причинно-следственные связи в моделях третьего типа
представляют собой логические связи, не соответствующие в об
щем случае коммуникациям самой системы, являясь связями
более общего вида.
Чтобы произошло некоторое событие а^, состоящее в срабаты
вании элемента 6/, необходимы причины, вызывающие появление
этого события; о появлении события
можно судить по след
ствию у 1 этого события, которое, в свою очередь, может быть
одной из причин появления следующего события а^-.
Обозначим логическое высказывание «причины события
допустимы» символом Уа1 , который МОЖНО считать логической
переменой, принимающей значение «истино» («1 ») или «ложно»
(«О»).
Аналогично, символ следствия события у^. можно считать
логической функцией.
Если обозначить логическое высказывание «элемент
рабо
тоспособен» символом Ь^, Ьс = 1 или 6,- = О, то у^ можно рассма137
тривать как конъюкцию переменных
и "Ь; [24]; =Уа 1 Л
Физически это соответствует тому, что следствие
события а^
будет допустимо только в том случае, когда все причины собы
тия а 1 допустимы {1)^1 = 1 ) и элемент
работоспособен ( 6^ = 1 ).
Чтобы элемент
был работоспособен, достаточно, чтобы выска
зывание
было истинным.
Таким образом, если нет ожидаемого следствия собщ ия
т. е. следствие события а 1 недопустимо, то это означает, что либо
элемент
отказал, либо хотя бы одна из причин, вызывающих
появление этого события, недопустима. Но поскольку т^кой при
чиной может быть следствие события
значит либо отказал
элементлибо хотя бы одна из причин, вызывающих собы
тие
недопустима и т. д.
В результате ^тредыдущую формулу можно в общем случае
представить как у^ = у^^ Л
Л • *•Л
где
— логическое
высказывание — причины события
(т. е. входные воздействия
на систему) допустимы», Ьх — логическое высказывание — эле
мент Ьх работоспособен.
Если принять условие, что входные воздействия системы,,
т. е. причины, вызываюпдее срабатывание системы в целом, всегда',
допустимы, то в случае обнаружения хотя бы одного недопусти
мого следствия события можно заключить, что в , этой системе
есть отказавший элемент и что в результате система неработоспо
собна.
В дальнейшем предложенную математическую модель системы,
которая такж е является двузначной логической моделью, так
как рассматривает неисправности вида константа «О» или кон
станта «1», будем называть причинно-следственной. При графи
ческом изображении схемы этой модели указываются все события
срабатывания элементов этой системы и логические связи между
ними. Причем для любой пары связанных событий должно выпол
няться следующее условие: если событие
связано с событием о:у,
то ^допустимое следствие события
является допустимой причи
ной события Оу и, наоборот, недопустимое следствие события
является недопустимой причиной события а/. Каждое событие
будем обозначать сегментом, а логические связи между собы
тиями — линиями, связывающими сегменты. Линии, входящие
в сегмент щ со стороны его хорды, соответствуют причинам появ
ления этого события, а линии, выходящие из сегмента а 1 со сто
роны его дуги, соответствуют следствию события.
Большинство бортовых систем могут работать в нескольких
режимах, причем на каждом режиме работы в системе происходят
соответствующие процессы срабатывания элементов систем.
Понятно, что процессы срабатывания, происходящие на каждом
режиме работы систем, отличаются друг от друга. Поскольку
в общем случае одной схемой причинно-следственной модели
138
Можно описать процессы, происходящие на одном режиме ра
боты, для описания процессов, происходящих в системе в целом,
необходимо составить схемы модели для каждого режима работы
в отдельности.
Составим схему причинно-следственной модели для противообледенительной системы (рис. 6 . 2), имеющей один режим работы.
При подаче воздуха из основной воздушной системы под давле
нием Р = 500 Н/см^ и подаче электрического сигнала на включе
ние противообледенительной системы / происходит срабатывание
РД-1 — событие
и срабатыва
ние ЭПК-2 — событие а^. Если
Рис. 6.3. Схема причинно-след
ственной модели противообледе
нительной системы
Рис. 6.2. П ринципиальная схема
противообледенительной
системы
самолета:
/ — редуктор: 2 — электропневмокран;
3 — обратный клапан; 4 — спиртовой
бак; 5 — обратный клапан; 6 — коллектор; 7 — -инди к аторн ая лампочка;
8 — манометр
црОИЗОЙДеТ СОбыТИС й о , ТО СЛеД^
СТВИ еМ
_
ЭТОГО С О б ы Т И Я
Я ВЛЯ еТСЯ
возникновение события
—
срабатывание ОК-3. Следствие событий
и
в свою очередь,
являю тся причинами события «4, т. е. срабатывание СБ-4. Про
должая аналогичные рассуждения, можно прийти к схеме при
чинно-следственной модели, изображенной на рис. 6.3.
По схеме причинно-следственной модели однозначно опреде
ляются проверки, которые могут выполняться с целью определе
ния технического состояния систем. Каждая проверка Д; пред
ставляет собой совокупность действий, производимых над систе
мой с целью получения результата, по которому можно судить
о состоянии хотя бы одного элемента этой системы и заключается
в подаче воздействий на систему, которые соответствуют неко
торому режиму работы и контроля одной выходной реакции си
стемы на поданные воздействия.
Очевидно, что каж дая проверка
устанавливает работо
способность подмножества
а В элементов системы. Элементы
подмножества Б; С1 В остаются при этом непроверенными. Таким
образом, каждая проверка я,- разбивает м^^ожество всех элементов
системы В на два подмножества 5 , и В^.
Располагая множеством проверок П = {я;^}, можно по за^данной причинно-следственной модели построить таблицу функций
неисправностей, которая является адекватным изображением
139
этой модели. Д ля построения таблицы функции неисправностей
необходимо сначала для каждого состояния 5/ с: 5 (где 5 — мно
жество всех состояний системы) и каждой проверки Я/ определить
по схеме причинно-следственной модели исход этой проверки
в предположении, что система находится в заданном состоянии
Затем найденные исходы проверок заносятся в таблицу, столбцы
которой соответствуют состояниям из множества 5 , а строки —
проверкам из множества П. Полученная таблица представляет
собой таблицу функций неисправностей [24].
Построим, например, таблицу функций неисправностей для,
системы, схема причинно-следственной модели которой изобра
жена на рис. 6.3. "Обозначим
Таблица 6.1
через Я; проверку, предусмат
ривающую контроль следствия
Таблица функций неисправностей
события й 1 , т. е. реакции у 1 эле
мента 6/. Каждая цроверка по
№
проверки
может иметь два исхода; отри
цательный (в соответствующей
клетке таблицы ставится «1»),
если реакция у 1 элемента недо
пустима, и положительный, если
реакция у 1 элемента
допус
тима. В этом случае в соответст
вующей клетке таблицы функ
ций неисправностей ставится «О» либо вообще не заполняется.
Если все элементы системы работоспособны, то после подачи
на эту систему режимных воздействий Р и I произойдет срабаты
вание всех ее элементов, а исходы всех проверок я 2, Я4 и Яд будут
положительными.
Предположим, что событие
не произошло, т. е. отказал
элемент Ь^. Тогда реакция этого элемента (следствие события аз)
будет недопустимой. Поскольку следствие события
является
причиной события « 4, то следствие события «4 будет недопусти
мым, что, в свою очередь, приведет к тому, что следствия
и у^
будут такж е недопустимыми. Таким образом, отказ элемента
вызывает отрицательные исходы проверок Я4 и Яд.
При отказе элемента
отрицательный исход будет иметь
проверка Яд. Занося в строки исходы проверок я 2, Я4 и Яд при
отказе каждого из элементов системы, получим таблицу функций
неисправностей для противообледенительной системы (табл. 6 . 1)
Из построенной таблицы видно, что отказ элемента 63 прояв
ляется так же, как отказ элемента ^4, поэтому посредством выпол
нения проверок я 2, Я4 и я^ нельзя определить, какой из этих эле
ментов отказал. Такие отказы будем называть неразличными
Неразличным отказам соответствуют тождественные столбцы
таблицы функций неисправностей.
Из этого примера видно, что по имеющимся выходным реак
циям систем не всегда возможно локализовать отказавший эле
5 ,
140
мент. В таких случаях производят локализацию неисправности
до группы из Н элементов (1 < /г < Л^), среди которых имеется
отказавший или, говоря иначе, с глубиной до Н элементов.
Чтобы произвести локализацию с большей глубиной, т. е.
ло Н' < Н элементов, необходимо увеличить количество выход
ных реакций системы. Однако вопросы размещения выходных
реакций системы, т. е. «контрольных точек» или «точек съема
информации», решаются на этапе проектирования этих систем
и определяют степень ее контролепригодности.
6.3.2. Определение контрольно-локализующих
тестов бортовых систем
Определение технического состояния систем осуществляется
посредством проведения необходимых для этой цели проверок.
Перед тем как приступить к определению технического состоя
ния систем, требуется из всего множества проверок П = |я , |
выбрать проверки и расположить их в определенной последова
тельности так, чтобы иметь возможность, используя минимальное
(или близкое к минимальному) число шагов контроля, определить
работоспособность системы и локализовать, в случае ее нерабо
тоспособности, неисправность.
Таким образом, возникает задача нахождения состава проверок
и последовательности их проведения, необходимых для решения
задачи определения технического состояния систем в соответствии
с выбранной целевой функцией оптимизации. Иными словами,
стоит задача построения достаточно эффективных тестов.
Под тестом Т понимается упорядоченная совокупность про
верок, необходимых для решения определенной задачи. Тест
определяет как состав проверок, так и последовательность их
проведения.
Под контрольным тестом
понимается тест, с помощью
которого определяется работоспособность системы.
Под локализующим тестом 7^, понимается тест, с помощью
которого производится локализация неисправностей.
Под контрольно-локализующим тестом
^ понимается тест,
в котором проверки тестов
и
совмещены.
Различают безусловные и условные тесты. Безусловные тесты
характеризуются жесткой последовательностью входящих про
верок, которая не меняется в зависимости от исходов проверок,
проведенных ранее.
Условные тесты характеризуются нежесткой (гибкой) после
довательностью входящих проверок, которая может меняться
в зависимости от исходов проведенных ранее проверок.
После проведения проверки Я; условного теста необходимо
провести либо проверку Яу, либо проверку я^ в зависимости от
того, какой исход имеет проверка я^-. Таким образом, по своей
природе условные тесты альтернативны. Условные тесты обычно
141
Изображают в виде «дерева» проверок (рис. 6.4), тогда как безус
ловный тест можно представить, наряду с этим, в виде простой
последовательности проверок.
На первом этапе определения технического состояния систем,
т. е. при определении работоспособности системы, необходимо
провести проверки, которые позволяют обнаружить любой отказ
в системе. Эти проверки, расположенные в определенной после
довательности, представляют собой тест Т^.
Последовательность проверок теста
соответствует .последо
вательности проведения проверок с целью определения работо
способности систем. Причем, если неко
торая проверка
теста
И1\4еет поло
жительный исход, приступают к прове
дению следующей по порядку проверки
этого теста.
Если некоторая проверка
теста
имеет отрицательный исход, техно
логический процесс определения рабо
тоспособности заканчивается, так как
установлено, что система неработоспо
собна.
Если все проверки теста
дают
Рис. 6.4. Схема разбиения
положительный исход, то система рабо
множества элементов системы
тоспособна. Таким образом, тест
на подмножества при л о к а
лизации неисправностей
характеризуется жесткой последова
тельностью входящих проверок, т. е.
является безусловным тестом.
Состав ^входящих в тест 7,^ проверок определяется на основании
следующей теоремы: для определения работоспособности системы
необходимо и достаточно провести проверки, предусматривающие
контроль реакций выходных элементов этой системы н а каждом
режиме работы. В дальнейшем эту теорему будем называть «тео
ремой о контрольном тесте».
Например, на основании теоремы в контрольном тесте по схеме
причинно-следственной модели противообледенительной системы
(рис. 6.2, а) определим состав проверок, входящих в тест для
этой системы.
Д ля данной системы тест 7",^ состоит из одной проверки — един
ственной проверки, предусматривающей контроль реакции вы
ходного элемента, т. е. элемента Ь^. Если в состав теста входят
несколько проверок, необходимо определить последовательность
их проведения, поскольку в случае неработоспособности систем
требуется обнарул<ить отказ в системе, в соответствии с выбранной
целевой функцией оптимизации, за минимальное число шагов
контроля.
Д ля этого необходимо, чтобы на каждом шаге контроля
в процессе проведения проверок теста
происходило макси
мальное приращение апостериорной вероятности работоспособно
сти системы АРял/.
142
Величина априорной вероятности работоспособности системы Р,
т. е. вероятности работоспособности системы до проведения пер
вой проверки теста 7^, вычисляется по формуле
N
Р = 1\г^.
1=1
рде п — априорная 'вероятность работоспособности элемента
Предположим, что проверка
предусматривающая контроль
реакции ^дг выходного элемента Ьд/, позволяет обнаружить отказ
любого элемента подмножества
с: В, где В — множество всех
элементов системы.
Тогда при положительном исходе проверки
апостериор
ная вероятность работоспособности системы Р„^ вычисляется
по формуле:
= П г,.
приращ ение вероятности работоспособности
после проведения проверки Ядг равно:
=
п
системы АР я/у
П /.-
г ,-
I (; %
Поскольку вероятности
элементов бортовых систем отли
чаются между собой лишь в четвертом-пятом знаке после запя
той, примем что Г1 = г 2 = • • • =
= г.
Тогда
-
1
( 6 . 1)
где /д? — количество элементов подмножества Бдг. Из определения
проверки имеем 1 < /дг < Л/'.
Из найденного выражения (6.1) видно, что для данной системы
величина
зависит лишь от /дг.
Поскольку О < г < 1, то максимальное значение
имеет
место при максимальном значении /дг.
Таким образом, в качестве первой проверки Ядг теста
не
обходимо взять проверку, позволяющую обнаружить отказ в под
множестве Бд/ с: В, которое содержит максимальное количество
элементов.
В качестве второй проверки я^, теста
необходимо выбрать
проверку, которая позволяет обнаружить отказ в подмножестве
В^ с. В, содержащем наибольшее количество элементов (после
подмножества Бдг), если подмножества В ^ и
не пересекаются.
Но поскольку подмножества В^^ и В^ могут пересекаться,
т. е. иметь элементы, принадлежащие одновременно каждому
из этих подмножеств (обозначается Бдг П
необходимо в ка
143
честве второй проверки контрольного теста взять проверку,
для которой подмножество В^В^^ (т. е. подмножество, которое
является разностью подмножеств
и В^) содержало максималь
ное количество элементов.
Подмножеству В^В^^ принадлежат элементы только под
множества В^ и не принадлежат элементы подмножества
П В^.
Например, если подмножество В ^ = {Ь^, Ь^, Ь^, Ьв}, а В^ = {Ь^,
64, 65, 6б, бзЬ то Вд, П 5м = \ Ь М ^ а В ^ В ^ = | 6 з, 65, бз}.
Аналогичным образом, определяются последующие проверки
теста Т^^.
Практически состав и последовательность проверок теста
определяется по таблице функций неисправностей системы.
По этой таблице в качестве первой проверки теста
берется
проверка Лдг, если в строке, соответствующей этой проверке
(т. е. в строке зх;^), содержится максимальное количество единиц.
В качестве второй проверки теста Т^. берется прозерка
если строка
дает максимальное приращение количества единиц
в столбцах таблицы функций неисправностей к единицам
в строке
Аналогичным образом, т. е. по максимальному приращению
единиц в столбцах таблицы функций неисправностей, опреде
ляются последующие проверки теста
Причем единицы в строках, соответствующих проверкам
теста
покрывают все столбцы данной таблицы системы, т. е.
в каждом столбце таблицы имеется по крайней мере одна единица,
так как, в противном случае, состояние 5 ,-, соответствующее
непокрытому столбцу (отказ элемента Ь^), не обнаружится при
проведении проверок теста 7^.
Если определение последовательности проверок теста
по
изложенному способу не приведет к однозначному результату,
т. е. если несколько проверок теста Т^^ дадут равное максимальное
приращение единиц, то из равноценных проверок выбираем про
верку с наименьшим порядковым номером. В дальнейшем при
определении последовательности проведения проверок теста
и теста
^ будем в случае необходимости пользоваться этим
условием.
Если на каком-либо шаге определения работоспособности
в системе обнаружится неисправность, остальные проверки теста
не проводятся, так как задача определения работоспособности
решена — система неработоспособна.
После этого приступают ко второму этапу определения тех
нического состояния систем — локализации неисправности.
Проверки, необходимые для локализации любой неисправности,
составляют по определению тест Т^.
Поскольку тест
предусматривает необходимость выбора
проверок на каждом шаге локализации в зависимости от исхода
предыдущей проверки, т. е. является альтернативным, этот тест
представляет собой условный тест и изображается в виде «дерева>>
Н4
проверок. Состав и последовательность проверок теста
опреде
ляется следующим образом. В качестве первой проверки теста
берется такая проверка я,-, которая позволяет обнаружить отказ
в подмножестве Б,-, количество элементов которого равно поло
вине (или максимально близко к половине) количества элементов
множества В системы в целом.
При этом проверка я^- разбивает все множество элементов на
два подмножества В 1 а В и В^ а В.
Следовательно, если проверка я^- имеет отрицательный исход,
то отказавший элемент находится среди элементов подмножества
В 1 с: В, а если положительный — среди элементов подмножества
В^ а В.
Если проверка я^ имеет отрицательный исход, то в качестве
последующей проверки теста
берется проверка Яу, которая
позволяет обнаружить отказ в подмножестве В^ с . В, количество
элементов которого равно половине (или максимально близко
к половине) количества элементов подмножества В^.
Если проверка Я(- имеет положительный исход, то в качестве
последующей проверки теста 7^ берется проверка я^, которая
позволяет обнаружить отказ в подмножестве Ву, количество эле
ментов которого равно половине (или максимально близка к по
ловине) количества элементов подмножества
Схематично раз
биение множества В элементов системы при проведении проверок
теста Тд показано на рис. 6.4.
Аналогичным образом находятся последующие проверки лока
лизующего теста.
Процесс нахождения проверок теста
заканчивается, если
среди множества проверок П = {я,} нет таких проверок, которые
разбивали бы образованные в процессе нахождения проверок
теста
подмножества элементов на составные части (подмно
жества).
Практически состав и последовательность проверок теста
определяется по таблице функций неисправности системы.
В качестве первой проверки теста
берется проверка я^,
если число единиц в строке Я; таблицы функций неисправностей
максимально близко N12 (где N — число элементов системы).
Д ля нахождения последующих проверок Яу и я^ теста Тд,
которые берутся в зависимости от исхода проверки Я;, произво
дится перестроение (точнее перекомпоновка) таблицы функций
неисправности с целью упрощения определения состава и после
довательности проверок теста Т^^\
строка Я; данной таблицы становится верхней строкой этой
таблицы (независимо от номера проверки);
столбцы данной таблицы, содержащие единицы в строке,
образуют левую часть этой таблицы (независимо от порядкового
номера столбца);
Ю
А.
в.
Чернышев
145
столбцы данной таблицы, не содержащие единицы в строке,
образуют и правую часть этой таблицы (независимо от порядко
вого номера столбца).
Таким образом, происходит разбиение таблицы функций не
исправностей системы на две части в соответствии с проверкой
Эта операция соответствует отмеченному выше разбиению
всего множества элементов В на два подмножества 5^ а В \\
В 1 а В, в одном из которых по условию находится отказавший
элемент, в зависимости от исхода проверки Л;.
Каждая из частей таблицы функций неисправностей (см.
табл. 6.1) может рассматриваться, в свою очередь, как самостоя
тельная таблица меньшей размерности по сравнению с исходной
таблицей функций неисправностей (с меньшим количеством строк
и столбцов).
По этим таблицам, аналогичным образом, определяются по
следующие проверки Яу и
теста Т^. При этом проверки Яу
и я^ разбивают соответственно левую и правую части таблицы
функций неисправностей на две части. Таким образом, после опре
деления проверок Яу и Я; таблица функций неисправностей в об
щем случае разбивается на четыре части. Проведя операцию даль
нейшего разбиения таблицы функций неисправностей указанным
способом, определяется состав и последовательность проверок
теста Т^.
Определение состава и последовательности, проверок теста
можно производить математическим путем.
Предположим, что при проведении проверок теста
уста
новлена неработоспособность системы. Тогда имеем полную группу
событий:
^1 + ^2 + ■• • +
+ * *• +
—Ь
'
(^-2)
где
—вероятность отказа элемента 6/, N — количество элемен
тов в системе.
Ранее было принято условие (г^- = г), из которого непосред
ственно следует д I = д 2 = • • ‘ = Яы
ЯТогда на основании (6.2) имеем д = \/Ы.
Из теории информации известно, что неопределенность (эн
тропия) Н равна:
Определенная таким образом единица энтропии называется
«двоичной единицей» (бит).
Неопределенность состояния системы, состоящей из N эле
ментов, равна:
N
Каждая проверка я^ несет некоторое количество информации /
относительно технического состояния системы, которая опреде
ляется как уменьшение энтропии системы Н в результате проведе
ния проверки я^: I (я,) = Н —
где
— средняя услов
ная энтропия технического состояния системы при условии вы
бора проверки Я;.
Из теории информации йзвестно, что
где Р1 — вероятность нахождения неисправного элемента среди
элементов подмножества
<=: В\
— вероятность нахождения
неисправного элемента среди элементов подмножества 5^- с: В\
Нзц и
— энтропия состояния системы после проведения
проверки Я;, если проверка я^- дала соответственно положительный
и отрицательный исходы.
Вероятности
и р 1 подсчитываются по формулам:
Р1--
и
Рг
N -11
и
N
Н
на
10^2 (Л^ — /»•)•
Информация, которую несет проверка Я; о техническом со
стоянии, равна [24]:
N
(6.3)
При подсчете энтропии Н из практических соображений поль
зуются логарифмом при основании «2». За единицу измерения
энтропии принимается энтропия простейшей системы, которая
имеет два равновозможных состояния.
Действительно, по формуле (6.3) имеем
N
где 4- — количество единиц в строке я,- таблицы состояний функ
ций неисправностей системы.
Таким образом.
и
^ = — Ц
1= 1
N - 1,
1об2 и
N -11
N
(Л ^ -/Л
(6.4)
Первой проверкой теста
берется проверка я^, которая несет
максимальное количество информации о техническом состоянии
системы.
Можно доказать, что 1(пл
-= 1 при 1с = N/2.
\ I / шзх
в соответствии с найденной проверкой я^ производится раз
биение таблицы функций неисправностей на две части по опи
санному выше способу.
10*
147
После этого для каждой из полученных частей данной таблицы
определяются проверки, несущие максимальное количество инфор
мации по формулам, аналогичным (6.4).
Д ля левой части:
=
10^2 (/^ — //) ,
(6.5)
где /у — количество единиц в строке Яу левой части таблицы функ
ций неисправностей.
Д ля правой части:
/ (Я ,)
= 1оё2(Л^ - /.•) -
Причем //я , = 1о§2 4-2, а Я я, = 1о§2 2-1.
Определим информацию, которую несут проверки для левой
и правой частей перекомпонованной таблицы функций неисправ
ностей (табл. 6 .2 ).
Поскольку проверка Я4 уже была взята в качестве проверки
теста Тд, имеем:
= 0; /(Я2/Я4) = О Для каждой части таб
лицы функций неисправностей.
Информация
которую несет проверка щ для левой
части табл. 6.2, подсчитывается по формуле (6.5):
■^(яг/я*) =
1о §2 1 +
- - - - - 1о §2 ( 4 — 1)
_ 2 - ( 0 + 0,75 X 1,58) = 0,82.
66
( . )
где 4 — количество границ в строке
правой части таблицы
функций неисправностей.
Если проверки Яу и
несут максимальное количество инфор
мации, то они берутся в качестве последующих проверок теста
соответственно при отрицательном и положительном исходах
проверки я,-. Аналогичным образом определяются и последующие
проверки теста Т^^.
Определение последовательности проверок теста
закан
чивается, если среди проверок таблицы функций неисправностей
нет проверки, несущей информацию I о техническом состоянии
системы.
Определим состав и последовательность проверок теста
для противообледенительной системы. В качестве первой про
верки теста Тл берем проверку, которая несет максимальное
количество информации относительно всей системы в целом.
Информация, которую несет проверка
о техническом со
стоянии системы, подсчитывается по формуле (6.4):
1)
2,58 - :(0 + 0,83 х 2,32) = 0,66.
Аналогичным образом:
= 0,92; /^я^) = 0.
Эта информация заносится в отдельный крайний справа
столбец.
Таким образом, первой проверкой текста
является про
верка Я4.
В соответствии с проверкой Я4 производим перекомпоновку
таблицы функций неисправностей.
Из табл. 6.1 видно, что проверка разбивает множество всех
элементов В ~ \ Ь^, Ъ^, Ь^, Ь^,
Ьо\ на два подмножества:
=
= \ Ь^,
Ьз, Ь^] и В 4 1 ^5, 6б}.
148
1о §2 4 —
1о § 2 / к
Д ля правой части таблицы проверка я .2 не несет информации,
т. е. /(Я2/Я4) = 0 . .
Проверка я^ не несет информации ни для левой, ни для правой
таблицы: 1 ( п м = 0; /(я,/я.) = 0 .
Правая часть табл. 6.2 не разбивается ни какой проверкой,
так как состояния
и 5е неразличимы. Следовательно, локали
зация элементов 65 и Ьв производится с глубиной до двух элемен
тов, если отказавшим является элемент 65 или элемент Ье.
Таблица 6.2
Таблица 6.3
Перекомпоновка таблицы
функции неисправностей
^
к
о Н.
СИ
^4
Перекомпоновка левой части
таблицы функции неисправностей
1
5.
5з
54
I
1
1
1
1
0
0
0,82
0
1
Т(>2
1
1
1
1
0
55
1
5в
I
1 0
№
проверки 5г
1
Л2
1
0
Яб
1
0
5,
5з
54
1
0
1
1
1
0
В соответствии с проверкой щ произведем перекомпоновку
левой части таблицы (табл. 6.3).
Проверка я 2 разбивает все множество элементов В^ на два
подмножества В,^ = [Ь^] и В^ =
Ьз, Ь^].
Таким образом, локализация неисправности в системе произ
водится с глубиной до одного элемента, если отказавшим яв
ляется элемент ^ 2Правая часть табл. 6.3 не разбивается ни какой проверкой,
следовательно, локализация неисправностей в системе произ
водится с глубиной до трех элементов, если отказавшим является
элемент Ь^, Ьз, Ь^. По найденным проверкам строится тест
149
(рис. 6.5). в состав проверок теста '1\ не вошла проверка
которая не несет информации о техническом состоянии системы.
доказать, что такой проверкой является лишь про
верка теста
состоящего из одной проверки. Проверка
на
самом деле является такой проверкой.
При определении тестов Т^^ проверки, подобные Яс, из таблиц
функций неисправностей следует исключать.
Таким образом, определение технического состояния систем
при использовании тестов
и Т^^ производится в следующей
последовательности. Сначала проводят проверки теста
Если
все проверки теста
дали положительный исход, то система
работоспособна, определение технического состояния закончено.
Если некоторая проверка
теста
дала
отрицательный исход, то система неработоспо
собна.
| Приступают с локализации .неисправности,
т. е. к проведению проверки
— первой про
верки теста
Таким образом, после каждой проверки
теста
в • случае ее отрицательного исхода
Рис. 6.5. Л окали
проводится
первая проверка я,- тестазующий тест проПоскольку при определении теста
не
тивообледенительной системы
учитывается информация, которую несут про
верки теста Т^, процесс определения техниче
ского состояния систем будет не оптимальным, хотя тесты
и
определены согласно целевой функции оптимизации.
Если учитывать информацию, которую несут проверки теста
то можно произвести сокращение числа шагов, необходимых
для определения технического состояния систем, согласно целевой
функции оптимизации. Эта информация учитывается при опреде
лении теста
лВ качестве первой проверки
этого теста берется первая
проверка теста Г,,. Если проверка я^^ дает положительный исход,
то в качестве последующей проверки теста
^ берется про
верка Ям теста Т^. Если проверка я^у дает отрицательный исход,
последовательность проверок, необходимых для локализации
неисправности, определяется так же, как последовательность
проверок теста
при условии использования информации, ко
торую несет проверка ядг о месте неисправности. Эта информация
заключается в том, что неисправный элемент находится среди
элементов подмножества
и т. д.
Д ля получения практических навыков в решении задач, изло
женных в этом параграфе, читателям предлагается выполнение
специальных практических заданий, которые приводятся в ра
боте [28].
М
150
о ж
н о
6.4. ОСНОВЫ МЕХАНИЗАЦИИ И АВТОМАТИЗАЦИИ
МОНТАЖНЫХ И КОНТРОЛЬНО-ИСПЫТАТЕЛЬНЫХ РАБОТ
6.4.1. Механизация и автоматизация монтажных работ
М еханизация и автоматизация производственных процессов,
применение наиболее совершенных средств механизации и авто
матизации, включая системы программного управления и вычи
слительные машины,— одно из основных направлений промыш
ленности.
Однако процент механизации и тем более автоматизации
монтажных работ не высок.
Механизация монтажных работ прежде всего связана с созда
нием технических устройств, способных выполнять отдельные
операции монтажа в автоматическом цикле, с программированием
и реализацией движений рабочих органов по прямолинейным
и криволинейным траекториям с заданной скоростью и обеспече
нием определенной последовательности и координации включения
различных рабочих органов в работу. Д ля решения последних
двух задач большую помощь может оказать изучение механизации
в смежных областях, в особенности техники программного управ
ления металлорежущими станками [39].
Значительные трудности возникают при программировании и
реализации прямолинейных и криволинейных траекторий, необ
ходимых, в первую очередь, для получения заданной геометриче
ской формы объектов производства. Такие трудности, например,
возникают при попытке механизировать изготовление труб и
электрожгутов сложной пространственной геометрической формы.
Эта задача, в частности, связана и с математическим описанием
этих объектов, пригодных для подготовки программ, обеспечива
ющих их автоглатизированное изготовление с помощью оборудо
вания с программным управлением.
С обратной задачей сталкиваемся в том случае, когда необхо
димо определить по измерениям, проведенным в ряде дискретных
точек, степень соответствия полученной кривой с кривой, приня
той за эталон. Эту задачу называем восстановлением информации.
Такая задача может возникнуть при контроле трубопроводов
сложной конфигурации, например, для определения числа кон
трольных точек, в которых измеряются координаты эталонов труб
(см. 3.11).
С восстановлением информации довольно часто сталкиваемся
и в процессе контроля функциональных параметров бортовых
систем при построении кривых изменения параметров по дискрет
ным измерениям.
Механизация и автоматизация монтажных работ позволяет:
повысить надежность монтируемых систем, так как в этом
случае процесс не зависит от субъективных качеств рабочего
151
и может проводиться на режимах, недоступных физическим воз
можностям человека;
снизить трудоемкость монтажных работ за счет повышения
производительности труда.
6.4.2.
Автоматизация
контрольно-испытательных работ
Значительный технический и экономический эффект в условиях
производства дает автоматизация контрольных и испытательных
работ, в особенности на основе применения техники программного
управления.
"
В процессе испытания на бортовые системы подаются стимули
рующие воздействия, создаваемые различными механическими,
гидрогазовыми, тепловыми и другими имитаторами, позволяющими
в условиях наземных испытаний получить информацию о техни
ческом состоянии испытуемых систем и их элементов. Обычно
эта информация содержится в ответных реакциях системы (на
стимулирующие воздействия). Информация фиксируется с по
мощью датчиков, являющихся либо составной частью испытывае
мых систем, либо элементом технологической оснастки; в послед
нем случае они называются технологическими датчиками. К тех
нологическим датчикам можно, например, отнести датчики угло
вых перемещений, устанавливаемые на управляемые плоскости:
стабилизаторы, элероны и т.. п. Ответные реакции необходимо
подвергнуть измерению в отдельных точках, восстановлению,
оценке, анализу, а такж е в случае необходимости визуализации
на индикационных панелях и регистрации.
В наиболее простом случае оценку выходной информации
осуществляют по одному измерению и в одной точке. Однако часто
оценку необходимо производить не по одному измерению, а по
функции изменения ответной реакции во времени или какому-либо
другому параметру. В этом случае имеем две задачи:
задание закона изменения номинального значения контроли
руемой реакции, т. е. с заданием эталона, необходимого для вы
полнения оценки;
процесс определения законов изменения фактических значе
ний реакций систем по отдельным измерениям, т. е. задачами
восстановления информации.
Восстановление информации является процессом обратным
заданию информации и связан с такими задачами, как выбор
числа контрольных точек (частоты контроля). Например, восста
новление информации приходится производить, когда о годности
системы судят по динамическим характеристикам, характеру
переходных процессов, по амплитудно-фазной характеристике
и т. д. В ряде случаев восстановление информации приходится
производить и тогда, когда о годности системы судят по стати
ческим характеристикам системы управления, если необходимо
152
найти зависимость усилий, действующих на входное звено от пере
мещения выходного звена.
Однако техническое состояние бортовых систем не остается
постоянным, а в результате регулирования отдельных блоков,
старения, износа и воздействия дестабилизирующих факторов
постоянно изменяется. В таких случаях говорят об эволюции
технического состояния систем.
В этом случае сталкиваемся с прогнозированием работоспо
собности и надежности летательных аппаратов и систем.
Задача прогнозирования работоспособности отдельного образца
бортовой системы заключается в том, чтобы на основании инфор
мации, полученной при предыдущих проверках, определить (с за
данной величиной ошибки) время, в котором оно окажется рабо
тоспособным после проверки. С этой точки зрения отказы можно
разделить на внезапные и постепенные. Внезапные отказы состоят
в резком, практически мгновенном изменении характеристик
элементов. Примерами внезапных отказов могут быть: пробой
изоляции, трещины стеклянных баллонов ламп, обрывы нитей
накала ламп, обрывы трубопроводов и т. д. Обычно перед появле
нием внезапного отказа не удается обнаружить количественных
изменений характеристик элементов систем. Одной из причин
появления внезапных отказов являются всякого рода скрытые
дефекты материалов, из которых изготовляют элементы систем.
Постепенные отказы, наоборот, происходят за счет медленного,
постепенного ухудшения качества элементов и связаны, в основ
ном, с износом деталей, старением материалов и разрегулирова
нием устройств. Известно, что для большинства элементов лета
тельных аппаратов более характерны постепенные отказы, чем
внезапные. Поскольку постепенные отказы вызываются посте
пенным изменением характеристик элементов, по величине «ухода»
(дрейфа) контролируемого параметра можно судить о степени из
менения контролируемого объекта и тем самым экстраполировать
его будущее состояние, что особенно важно при предполетных
проверках летательных аппаратов на летно-испытательных
станциях.
Таким образом, автоматизация контрольно-испытательных ра
бот связана с получением стимулирующих воздействий по раз
личным законам их воспроизведения, измерением, восстановле
нием информации, выполнением оценок, индикацией и регистра
цией результатов контроля, а также прогнозированием техниче
ского состояния бортовых систем.
Автоматизация контрольно-испытательных работ также свя
зана с выполнением таких работ, как обеспечение питанием кон
тролируемого оборудования и стенда, измерением и регистрацией
стимулирующих воздействий и т. п.
При этом программирование можно разделить на математиче
ское, связанное с решением определенных математических задач,
и физическое программирование, связанное с составлением про153
грамм проведения контрольыо-Испытательных работ с учетом
конкретной системы команд, определяемой конструкцией того
или иного автоматизированного стенда. Естественно, что матема
тическое программирование должно предшествовать физическому
программированию (рис. 6.6).
Автоматизация контрольно-испытательных работ позволяет;
1. Повысить надежность и готовность летательных аппаратов
за счет исключения субъективных ошибок оператора при испы
тании и за счет повышения точности измерений путем более точ
ного воспроизведения эксплуатационных условий и строгого
соблюдения установленной последовательности операций испыта
ний и контроля. Ш ирокая и всесторонняя автомахизация работы
контрольно-испытательных стендов позволяет не только опре
делить наличие неисправности в испытуемом объекте, но и ука
зать место неисправности и путем соответствующего анализа
определить причину неисправностей (установить «диагноз»),
а такж е в ряде случаев указать метод и время,' необходимые для
устранения неисправности. В настоящее время наиболее совер
шенные образцы контрольно-испытательных стендов могут про
гнозировать технические неисправности в испытываемом обору
довании путем анализа тенденции изменения параметров.
2. Производить испытания систем не только в. статическом,
но и динамическом режиме, что позволяет осуществлять более
качественную и всестороннюю проверку оборудования с учетом
взаимных влияний различных проверяемых параметров.
3. Повысить производительность испытания и контроля.
Автоматизированная контрольно-испытательная аппаратура и
стенды производят проверку испытуемых объектов в 10— 15 раз
быстрее, чем при ручном контроле. В результате сокращается
время предполетных испытаний, а такж е расходы на выполнение
испытаний и контроля.
4. Сократить количество летных испытаний за счет расшире
ния наземных испытаний путем разработки специальных имита
торов, позволяющих моделировать условия полета.
5. Уменьшить выработку технического ресурса, так как при
автоматизированном контроле существенно уменьшается время,
в течение которого испытуемая аппаратура летательного аппарата
находится во включенном состоянии. Д ля этого необходимо
повысить быстродействие контрольно-испытательной аппаратуры.
За счет автоматической регистрации промежуточных результатов
контроля на магнитной ленте или другом носителе информации
окончательный анализ результатов контроля может быть произве
ден уже после того, как испытуемое бортовое оборудование будет
выключено. Поэтому особое внимание следует обратить на при
менение техники программного управления, позволяющего в ряде
случаев
добиваться
значительного
технико-экономического
эффекта в условиях опытного и мелкосерийного производства.
а
о8
6
ш
л
сз
§
н
а ,
и
о
к«
о
а ,
Б
со
со
ю
к
а
154
155
6.5. ОСНОВНЫЕ ВИДЫ СИСТЕМ УПРАВЛЕНИЯ
Д ля решения задач автоматизации монтажных и контрольно
испытательных работ могут применяться автоматизированные
системы управления (АСУ), которые можно разделить на три
группы:
система программного управления с заданием программы, не
изменяющейся в процессе ее реализации;
система управления с заданием программы, изменяющейся
в процессе ее реализации в зависимости от характера выходной
информации;
система комплексного управления.
Первые две группы систем применяются, в основнол!, для
автоматизации отдельных видов оборудования, предназначенного
для выполнения как монтажных, так и контрольно-испытательных
работ. Системы комплексного управления применяются для авто
матизации процессов управления большими производственными
системами.
6.5.1. Системы программного управления с программой,
не изменяющейся в процессе ее реализации ,
Системы программного управления с программой, не изме
няющейся в процессе ее реализации, применяются как в монтаж
ных, так и контрольно-испытательных работах.
Программа, представленная на программоносителе, считывается
в программном устройстве, после соответствующего преобразова
ния передается на управляемый объект, каковым может быть тех
нологическое оборудование, выполняющее определенные функции
по заданной программе. В систему может входить устройство для
измерения, контроля и регистрации параметров, характеризующих
объект производства. Обслуживающие устройства и аппаратура
выполняют различные вспомогательные операции.
Эти системы по виду программного устройства делятся на две
группы: системы с внешним и системы с внутренним программи
рованием. Системы с внешним программированием управляются
от внешнего источника, который через установленные интервалы
времени подает на вход сигналы, вызывающие срабатывание си
стемы определенным образом. К этой категории относится обо
рудование, управление работой которого производится при по
мощи перфоленты. Системы с внутренним программированием
управляются с помощью внутренних запоминающих устройств
(ферритовые, магнитные барабаны, магнитные диски).
В настоящее время при проектировании систем управления
существуют два направления развития техники программного
управления. Первое основано на применении жестких носителей
программ, выполняемых в виде функциональных потенциометров,
электронных устройств, в которых программа запоминается эле
ментами, распаянными по определенной схеме кулачков, шарнир
156
но;рычажных механизмов и т. п. Второе направление основано на
применении гибких носителей программ и устройств с записью
и преобразованием информации. К последним относятся устрой
ства для набора программ с помощью переключателей (например,
тумблеров), наборных полей со вставными элементами (в которых
программа набирается, например, с помощью штеккеров, уста
навливаемых в наборной панели), поворотных дисков, а также
устройств с записью информации на перфоленты, магнитные ленты,
диски и барабаны.
При использовании программного управления рассмотренного
вида программа, тем или иным способом реализованная в про
граммирующем устройстве стенда, не изменяется в процессе работы
технологического оборудования и не зависит от состояния объекта
производства.
Обратные связи в системах управления рассмотренного вида
применяются, в основном, в управляемых объектах, где они ис
пользуются для более точного воспроизведения программы.
В монтажных работах эти системы применяются для автомати
зации монтажных машин, например, для изготовления электро
жгутов. В этом случае программа записывается на перфоленте,
управляемым объектом является монтажная машина для изго
товления электрожгутов, объектом производства — электро
жгут. В качестве обслуживающих устройств в данном случае
применяются устройства для хранения провода и др.
В контрольно-испытательных работах системы программного
управления рассмотренного вида применяются наиболее часто.
К таким системам относятся, например, система управления
контролем качества электромонтажа (см. гл. 8), системы комплекс
ного контроля бортовых систем (см. гл. 9). Во всех этих системах
объектом производства являются контролируемые и испытывае
мые объекты. Управляемыми объектами являются стимуляторы
различных типов. Устройства для измерения, контроля и реги
страции обеспечивают получение данных о реакциях контроли
руемых объектов на стимулирующие воздействия.
6.5.2.
Системы управления с заданием программы,
изменяющейся в процессе ее реализации в зависимости
от характера выходной информации
Обобщенная схема систем управления такого вида показана
на рис. 6.7. Характерной особенностью этих систем является
наличие в них обратной связи более общего вида, чем те обратные
связи, которые применяются в управляемых объектах. Эти системы
позволяют вести управление более эффективно.
По такой схеме могут работать монтажные машины с автомати
ческой поднастройкой, когда программа корректируется в соответ
ствии с данными об уходе параметров, характеризующих качество
монтируемых элементов и систем.
157
Широкое применение подобные системы управления находят
в контрольно-испытательных работах, когда для задания стиму
лирующих воздействий используются динамические модели, по
строенные на принципах математического и физического модели
рования. Стимулирующие воздействия в этих системах выраба
тываются в зависимости от информации, получаемой от испыты
ваемого объекта и принятой математической или физической мо
дели. По таким схемам строятся, в частности, моделирующие стенды
для исследования и испытания систем управления полетом (см.
гл. 4). В этом случае в качестве объекта производства выступает
испытываемая бортовая система или ее элементы, в качестве
управляемого объекта — стенд, имитирующий условия работы
Замкнутые системы управления контрольно-испытательными
стендами наиболее полно имитируют условия работы испытуемых
систем и их элементов в полете, но, как правило, они дорогостоя
щие и требуют при испытаниях участия специалистов высокой
квалификации. Поэтому стенды с замкнутыми системами управле
ния применяются, главным образом, в лабораторных условиях
на этапе проектирования и исследования систем, когда для оценки
принятого варианта конструкции необходимо располагать наиболее
полными данными.
На этапах серийного производства для контроля работоспо
собности систем уже испытанной конструкции, когда необходимо
выявить дефекты, связанные с нарушениями технологии, исполь
зуются, в основном, стенды с разомкнутой системой управления.
6.5.3. Системы комплексного управления
Рис. 6.7. Обобщенная схема систем программного управления с програм
мой, изменяющейся в процессе ее реализации
испытываемых систем, близкие к эксплуатационным. В* качестве
устройств преобразования информации выступают устройства длк
согласования масштабов (в случае использования аналоговых
связей) и преобразования кода в напряжение или напряжения
в код (в случае применения цифровых вычислительных машин
и аналоговых исполнительных устройств). Программная и вычис
лительная части состоят в данном случае из одной или нескольких
одинаковых или разных по типу вычислительных машин. Устрой
ства измерения и контроля служат для получения реакций испы
тываемой системы и ввода их в вычислительную часть. Обслужи
вающая аппаратура служит для обеспечения работы испытывае
мых систем, участвующих в моделировании.
Системы с изменяющейся программой используются также
для автоматизации диагностических стендов с автоматическим
отысканием неисправностей, основанным на условном методе,
когда для выбора последующей проверки используются соответ
ствующим образом обработанные результаты предыдущих про
верок. Д ля этого в стенд встраиваются логические и вычисли
тельные устройства той или иной степени сложности, которые
не только оценивают результаты контроля, но и автоматически
определяют последовательность дальнейших проверок (см. гл. 6).
158
Одной из основных задач такой системы управления являю тся
сбор, обработка данных и прогнозирование надежности изделий
как основы для разработки мероприятий по повышению качества
продукции и реализации этих мероприятий при проектировании
и внедрении технологических процессов монтажа, контроля, испы
таний и регулировки бортовых систем с использованием вычисли
тельных машин и современного технологического оборудования
с автоматическим управлением.
Эффективное повышение качества изделий и его основного
показателя — надежности может быть достигнуто только при
комплексном, системном подходе, который позволяет обеспечить
непрерывную согласованную деятельность изготовителей и экс
плуатационников [27].
На рис. 6.8 показана укрупненная схема системы управления
разработкой и реализацией технологических процессов монтажа,
контроля, регулировки и испытания бортовых систем летательных
аппаратов, в которой в качестве обратной связи выбрана инфор
мация о дефектах и отказах, возникающих на этапе производства,
транспортировки, хранения и эксплуатации.
По этой схеме заказчик выдает тактико-технические требова
ния и задание на проектирование летательного аппарата, в кото
ром задается требуемый уровень надежности изделий.
ОКБ проектирует летательный аппарат и его бортовые системы,
выдает задание на проектирование готовых изделий, техническую
документацию для серийного производства, а также директивные
технологические материалы.
В процессе проектирования конструкторы закладывают тре
буемый уровень надежности в проектируемое изделие, добиваются
требуемой надежности самой конструкции, обращая внимание на
основные принципы рационального конструирования, способству
ющие повышению надежности. Конструкторы проверяют надеж
ность конструкции путем тщательно спланированной программы
159
испытаний, которая дает практическую оценку прочности деталей
элементов планера и систем и всего изделия в целом. С целью
выявления дефектов конструкции и технологии (заложенной
в директивных технологических процессах) до начала серийного
производства конструкторы совместно с технологами должны
проводить конструктивно-техническую отработку изделия, на
правленную на обеспечение взаимозаменяемости систем и их
элементов по геометрическим и физическим параметрам, а также
на повышение степени технологичности бортовых систем.
Серийное производство должно обеспечивать уровень надеж
ности, заложенный в конструкцию летательного аппарата и его
бортовых систем, за счет совершенствования методов разработки
технологических процессов монтажа систем, в частности, за
счет нормализации операций и оптимизации процессов разработки
технологических процессов с применением ЭВМ. Это позволяет
повысить качество бортовых систем, сократить объект техниче
ской документации и снизить трудоемкость составления техноло
гических процессов. Весьма важным в деле обеспечения высокого
уровня надежности в серийном производстве является совершен
ствование методов и средств механизации и автоматизации монтаж
ных и контрольно-испытательных работ за счет внедрения систем
числового программного управления. Механизация и автоматизиция монтажных работ позволяет снизить трудоемкость и повы
сить качество бортовых систем, так как в этом случае процесс
не зависит от субъективных особенностей рабочего и может про
водиться на режимах, практически недоступных- физическим
возможностям человека. Механизация и автоматизация контроль
но-испытательных работ и внедрение методов технической диагно
стики обеспечивает точный контроль качества изделий в соответ
ствии с предъявляемыми требованиями.
В процессе транспортирования, хранения и в процессе экс
плуатации необходимо сохранить заданный заказчиком, заложен
ный в конструкцию и обеспеченный в процессе производства
уровень надежности. Программы обычно включают: тщательное
обучение летного состава и операторов, подготовку соответствуюгцей технической литературы, постоянную работу местных
служб, инструктирующих заказчиков по вопросам эксплуатации
изделий; обеспечение запасными частями и деталями, правильную
организацию ремонтов и других видов технического обслужи
вания.
Обратная связь осуществляется в форме сообщения об отка
зах, дефектах и других возможных нарушениях и причинах их
возникновения, чтобы можно было правильно квалифицировать
эти нарушения и устранить вызывающие их причины.
В обратную связь необходимо также включать сведения
о фактических условиях окружающей среды и режимах полета.
Эти уточненные сведения позволяют более правильно выбрать
программу испытаний и назначать стимулирующие воздействия.
11
А. в. Черныш ев
161
Рассмотрим несколько более подробно элементы и связи
системы обеспечения заложенного в конструкцию уровня надеж
ности в серийном производстве.
Технологические службы включают отделы главного техно
лога, технологические бюро цехов, центральные заводские лабо
ратории, отделы и бюро проектирования оснастки и инструмента,
отделы проектирования стендов. Технологические службы обес
печивают:.,
разработку технологических процессов;
проектирование средств обеспечения взаимозаменяемости,
средств монтажа, контрольно-испытательной аппаратуры и стен
дов;
совместно со службой надежности обработку "статистической
информации о фактических отказах и дефектах, возникающих
в производстве, при транспортировании, хранении и эксплуатации;
разработку программы испытаний и контроля с учетом отка
зов и дефектов, а также фактических условий транспортирования,
хранения и эксплуатации;
разработку мероприятий по повышению надежности, ресурса
и снижению трудоемкости; ,
разработку рекомендаций по технологичности элементов борто
вых систем и участие в отработке технологичности новых изделий;
корректирование технологических процессов в соответствии
с изменениями в конструкциях систем;
выдачу цикловых графиков выполнения монтажных и контроль
но-испытательных работ.
Основное производство включает цехи трубопроводов и баков,
арматурные, механосборочные, слесарно-сборочные, агрегатно
сборочные, окончательной сборки, контрольно-испытательные
станции, аэродромные. Сюда же условно отнесены и различные
лаборатории по испытанию и контролю. В этих цехах и подразде
лениях производят технологические самостоятельные элементы
систем, а также монтаж, испытания, контроль и регулировку
бортовых систем и их элементов.
Вычислительный центр по заданиям технологических служб
и отдела надежности на основе комплексных мероприятий по
повышению качества про.^укции обеспечивает:
математическую обработку данных по отказам с определением
динамики их изменения и фактических условий полета, например,
определение энергетического спектра случайных вибраций и др.;
прогнозирование надежности систем и летательного аппарата
в целом;
оценку технологичности бортовых систем по различным кри
териям: коэффициентам приемственности и нормализации, коэф
фициентам панелирования, коэффициентам монтажа и т. д.;
решение задач конструктивно-технической отработки бортовых
систем: нахождение оптимального размещения элементов в задан
ных объемах, нахождение оптимальных трасс прокладки комму
162
никации, расчет и уточнение размерных цепей; оптимальный
состав и последовательность проведения мероприятий, направлен
ных на повышение качества, снижения трудоемкости и стоимости
монтажа контроля и испытания;
расчет схем базирования при монтаже элементов бортовых систем;
расчет и уточнение схем обеспечения взаимозаменяемости;
• проектирование технологических процессов монтажа;
проектирование технологических процессов контроля и ис
пытания;
проектирование технологических процессов регулировки бор
товых систем;
проектирование средств монтажа, контроля' и испытаний;
программирование автоматизированных средств монтажа, кон
троля и испытаний с выдачей перфолент, перфокарт для обору
дования с числовым программным управлением;
математическую обработку результатов испытаний и опреде
ление количественных показателей качества по результатам испы
таний.
В схеме (рис. 6.8) отражено взаимодействие основных факто
ров, влияющих на качество продукции, а именно: материальное
вхождение (сырье, материалы, полуфабрикаты, детали, узлы и т. д.):
нематериальное вхождение (методы расчета, контроля и ис
пытаний, процессы труда, услуги, информация и т. д.);
технологические (технологическая оснастка, инструмент, обо
рудование, использующееся на основных стадиях создания и
эксплуатации) [30].
Комплексный системный подход позволяет вскрыть взаимные
связи между отдельными вопросами обеспечения качества, усколь
зающие при отдельном их рассмотрении.
Математическое программирование систем комплексного упра
вления качеством летательных аппаратов. Рациональное проек
тирование и производство любого изделия сопровождается со
вершенствованием конструкции и технологии изготовления. Про
цесс совершенствования особенно интенсивен при запуске изделия
в серию, но практически имеет место в течение всего выпуска.
Совершенствование летательных аппаратов производят обычно
путем разработки и поэтапного внедрения ко?лплекса работ по
отработке и доводке конструкции и технологии производства пла
нера и бортовых систем. Фактический результат определяется
соответствующими испытаниями. Таким образом, возникает задача
разработки и выбора оптимальной системы отработки и доводки
систем по результатам испытаний. В процессе отработки и до
водки систем вероятность успешной работы непрерывно увели
чивается и необходимо так спланировать все операции, чтобы
добиться максимального эффекта.
Эффективное решение этой задачи может быть получено, если
рассматривать процесс совершенствования систем по технологии
их изготовления как процесс «обучения» [18, 37].
11*
163
Любая, выявившаяся в ходе испытаний неполадка служит
поводом для разностороннего разбора. После установления при
чины отказа производится доработка и испытания продолжаются
для установления эффективности принятых мер. Таким образом,
в следующий раз испытывается уже несколько ицая система.
Этот процесс по существу аналогичен процессу, н^людаемому
в биологических системах обучения с внешней корректировкой.
Процесс «обучения» технической системы — это целенаправлен
ное изменение системы или ее части с целью достижения успешных
результатов. Очевидно, что для оценки степени «обучаемости»
системы должен существовать какой-либо критерий успеха.
В процессе «обучения» значение данного критерия для системы
изменяется в сторону увеличения. Происходит процесс перехода
системы от «необученного» к «обученному» состоянию. .Система
считается «обученной», если значение критерия достаточно близко
к наилучшему.
Во-первых, необходимо тщательно продумать весь комплекс
операций по отработке и доводке систем, чтобы они .охватывали
все недочеты, выявленные при испытаниях, и, во-вторых, необхо
димо составить оптимальную последовательность проведения опе
раций, обеспечивающую максимальный рост надежности систем.
Допустим, имеем N этапов внедрения операций и М систем.
Эффективность принятых мер определяется испытаниями. Вос
пользуемся качественным показателем результатов испытаний,
когда фиксируется только факт — успешное событие Е или не
успешное событие ^Е'о.
В этом случае удобно перейти к случайной величине соу., при
нимающей только два значения:
1 — операция отработки по V-й системе на, 1-м этапе
со,VII
была успешной и испытанием отказ не выявлен; О —
операция отработки по V-й системе на 1-и этапе была
неуспешной и испытанием выявлен отказ.
В этом случае результаты испытаний можно представить
в виде матрицы, в которой каждый член представляет собой слу
чайные величины:
“ и
(“
\ 1
•
..
.
., .
. .
. .
(О ^ д г
=
® М 1
• ■
.
С0л1г
• • •
^М Ы
Задача состоит в упорядочении проведения операций в виде
многошагового итерационного процесса с вычислением на каждом
этапе: 1/(1 — Р,), где
+ ЛР;
— априорная ве
роятность безотказной работы до проведения 1-й операции; ДР; —
приращение вероятности безотказной работы, получаемое в ре
зультате проведения /-й операции.
164
В результате получаем упорядоченную последовательность
1
.
. 1
. 1
'<
1 Рх
^
1 Ра
^
1 Р п -1
1 ~
Р п '
При этом определяется последовательность выполнения комплекса
операций, к о гд а , в качестве первого мероприятия выбирается
операция, обеспечивающая наибольшее приращение вероятности
безотказной работы; в качестве второй выбирается операция, обес
печивающая наибольшее приращение вероятности безотказной
работы при условии, что первая операция проведена и т. д. Рас
четы удобно проводить, если воспользоваться табл. 6.3. Левую
половину таблицы занимает неупорядоченный перечень операций.
Заметим, что отдельные опе
рации по отработке и доводке
систем могут быть направлены ’
на улучшение качества различ
ных систем. Результаты прове
дения различных операций мо
гут перекрывать друг друга.
Априорная вероятность бе
зотказной работы системы может
быть подсчитана по формулам
в соответствии с законом распре
деления отказов, например экс
поненциального закона: р {^) =
Рис. 6.9. Кривая роста вероятности
— ^ — м , где ^ — время работы
безотказной работы
системы; к — интенсивность от
казов.
Порядок пошагового расчета оптимальной последовательности
проведения операций по отработке и доводке систем показан
в первой части табл. 6.4:
N
Ро =
П
1=
= р2\\
1
Я\ — Р\РФФпРпРы\
Р и = РпРшР\^.
Если операция № 7 имеет наименьшее значение Р , то в упо
рядоченной последовательности первой будет операция № 7.
С учетом проведения операции № 7 записывают новые зна
чения:
Р1 = Ра1К]\ Я \^Р 2 1 \
Р1 = р6р9рир13р14,
Р?4 == Р17/?18Р19.
Тогда Д Р 1 ^ Р 1 — Ро165
>
а,
>
о.
>
аГ
501С
лео
ОС
Ю1о-(
Ю |-(
л г-1
ОС
ОС
ОС
ОС
С<
«(М
ОС
1О1Л
ос
им <2^ С01С
0^ 0:Г ОС
еосо
(М
-ч*<
в^Ю
СЬГ сц ОгГ ОС
^1-4
0^
.-1!М
ОС
ос
ОС
1-1ог 1-4^
0:Г а:
ОС
с^оо
(МСС
ОС
1НС^
ОС
ОС
ОС
^00
ОС
Скс
йс
со*-! со-^ СО'-^
ОС
ОС
ОС
ОС
ОС
с-31ОС
со
.-«е
ос
ОС
о, -
ОС
1л4
0104
С<
гН
о
о.;
т
гЧ
<<
о
ф
С1.
СХ
СХ
п
о.
^о
33
V©
СО
166
<
ю
00
со
Если после расчетов операция К° 6 имеет наименьшее значе
ние /?, то в упорядоченной последовательности второй будет
операция № 6. В этом случае Р ц = Я]//?!.
Тогда Л Р 2 = Рц — Р\Далее расчеты продолжаются по указанному выше алгоритму.
Операции, перекрывающие друг друга, вычеркиваются автомати
чески.
На рис. 6.9 показан график изменения уровня вероятности
безотказной работы системы в зависимости от рассчитанной после
довательности проводимых операций.
В последнее время находит все более широкое признание
факт, что достигнутый за период разработки и изготовления уро
вень надежности следует кривой «обучения». В том и другом
случае среднее число ошибок в единицу времени является убы
вающей функцией времени «обучения».
Динамические свойства системы комплексного управления
качеством и вопросы анализа и регулирования таких систем могут
быть решены путем использования теории автоматического регу
лирования следящих систем.
управление элеронами, управление рулем высоты, уборка и вы
пуск тормозных щитков, уборка и выпуск закрылков, уборка
и выпуск шасси, управление устройствами торможения колес и др.
К достоинствам гидравлических систем следует отнести: прак
тически неограниченные кинематические возможности плавного,
бесступенчатого, регулирования скорости, силы и мощности
(нанример, можно получить скорости порядка 1,5 мм/мин, а в от
дельных случаях — 0,2 мм/мин).
Глава 7
ТЕХНОЛОГИЯ МОНТАЖА, ИСПЫТАНИЙ
И КОНТРОЛЯ ТРУБОПРОВОДНЫХ
"
И МЕХАНИЧЕСКИХ СИСТЕМ
7.1. ОСНОВНЫЕ
ВИДЫ
ТРУБОПРОВОДНЫХ
7.2. КЛАССИФИКАЦИЯ
ТРУБОПРОВОДОВ
-
СИСТЕМ
Системы, в которых в качестве одного из звеньев используется
жидкость или газ, называются гидрогазовыми.
По виду жидкости или газа, используемых для передачи
(транспортировки) рабочего вещества или энергии, гидрогазовые
системы можно разделить на следующие группы: гидравлические
системы (рабочее вещество — гидросмесь АМГ-10 и др.), пневма
тические системы (рабочее вещество — воздух, азот и др.), топ
ливные системы (рабочее вещество — керосин и другие виды топ
лива), маслосистемы (рабочее вещество — различные виды масел),
системы кондиционирования (рабочее вещество — воздух), кис
лородные системы (рабочее вещество — кислород), противопо
жарные системы (рабочее вещество — углекислота), система ней
трального газа (рабочее вещество — нейтральный газ), антиобледенительные спиртовые системы (рабочее вещество — спирт),
антиобледенительные системы, работающие на выхлопных газах
(рабочее вещество — выхлопные газы), силовые установки (рабо
чее вещество — горючая смесь и выхлопные газы).
Монтаж, контроль и испытание гидрогазовых систем пере
численных групп имеют много общего, но в то же время каждая
имеет свои особенности, которые существенно влияют на харак
тер технологических процессов и средств механизации и автома
тизации производства монтажных и контрольно-испытательных
работ.
Функции гидравлических систем в летательных аппаратах
непрерывно и интенсивно расширяются.
Так, например, если ранее гидравлические системы применя
лись, в основном, только для выпуска и уборки шасси и закры л
ков, то в настоящее время гидравлические системы осуществляют
многие важные функции летательных аппаратов: управление
конусом воздухозаборника силовой установки, управление створ
ками, управление стойкой, управление рулем направления,
168
СОЕДИНЕНИЙ
В настоящее время в гидрогазовых системах применяется боль
шое количество различных типов соединений трубопроводов.
Соединения трубопроводов осуществляются с помощью арматуры.
Все соединения можно разбить на две группы: неразъемные,
разъемные (рис. 7.1).
Рис. 7.1. Классификация соединений трубопроводов
Неразъемными соединениями называются соединения, кото
рые не позволяют разобрать трубопроводы, не прибегая к их
разрушению. К ним относятся сварные, паяные, клееные соеди
нения. Этот вид соединений наиболее надежен в эксплуатации,
используется там, где не предусматривается демонтаж отдельных
участков трубопроводов, а также в тех случаях, когда неразъем
ный трубопровод не мешает демонтажу или установке узлов и
агрегатов машин.
Разъемными соединениями называются такие соединения,
которые позволяют осуществлять разборку и повторную сборку
169
трубопроводов, не прибегая к их разрушению. Использование
разъемных соединений обусловлено, как правило, требованиями
переборок и перемонтажа отдельных узлов и агрегатов. Анализ
результатов дефектации трубопроводов различных изделий пока
зывает, что наибольшее число дефектов приходится на разъемные
соединения. Следовательно, самым слабым звеном в цепи узлов
гидравлических систем летательных аппаратов являются разъ
емные соединения трубопроводов [26].
Разъемные соединения могут быть подвижными и неподвиж
ными. К объемно-подвижным относятся соединения, у которых
б)
Рнс. 7.2. Типы соединений трубопроводов:
а — соеди н ен ие по н а р уж н ом у к он усу; б — соединение по внутреннем у ко
нусу; в — соеди н ен ие с резиновы м уплотнением; / — т р убоп ров од, 2 — нип
п ель, 3 — н акидная гай к а, 4 — ш туцер, 5 — р ези н овое уплотнительное
кольцо
во время работы объекта происходит относительное перемещение
контактных поверхностей, обеспечиваюш,их герметичность. С по
мощью подвижных соединений компенсируются осевые и угловые
неточности, возникающие во время сборки коммуникаций в месте
соединения трубопроводов, а такж е термическое расширение
трубопроводов. К подвижным соединениям относятся телеско
пические и шаровые соединения.
Разъемно-неподвижные соединения могут быть беспрокладочными и с уплотнительными элементами. К беспрокладочным соеди
нениям относятся соединения по внутреннему и наружному
конусу, фланцевые и другие соединения.
Из всех типов соединений наибольшее распространение в кон
струкциях бортовых систем получили соединения трубопроводов
по наружному (рис. 7.2, а) и внутреннему (рис. 7.2, б) конусу,
а такж е соединения с уплотнительными элементами (рис. 7.2, в).
Д ля соединений по наружному конусу с развальцованным
конусом характерно использование деформированного в холод
ном состоянии конуса трубы. Соединения по наружному конусу
могут быть с обычными и обкатанными ниппелями. Обкатку или
обжатие хвостовика ниппеля можно производить роликами или
обжимкой на развальцовочном станке.
170
В самолето- и двигателестроении применяют нормализован
ное соединение с развальцованным раструбом с внутренним
углом 60°.
Соединения этого типа обеспечивают достаточную герметич
ность при давлениях 20,0 —30,0 МПа. Существенными факторами,
влияющими на качество соединений по наружному конусу,
является величина зазора между ниппелем и трубопроводом и
радиус перехода прямого трубопровода в развальцованную часть.
К недостаткам этого вида соединений относится возникновение
концевых трещин в зоне перехода цилиндрической части в конус
ную. Д ля повышения надежности соединения трубопроводов по
наружному конусу необходимо регламентировать затял^ку соеди
нения и снять с галтели трубы динамические напряжения.
Соединение трубопроводов по внутреннему конусу имеет ряд
‘преимуществ:
нечувствительно к перекосам, так как соприкосновение сферы
ниппеля с конусом штуцера происходит по линии;
осевое усилие растяжения, возникающее в трубе вследствие
температурного расширения объекта, не доходит до места кон
такта ниппеля и штуцера, так как воспринимается каждой гайкой
через опорную поверхность, перпендикулярную направлению
действия усилия;
вибрация трубопроводов существенно не влияет на герметич
ность соединения, так как вибрация трубы не передается контак
тирующим элементам;
герметичность сохраняется при большом количестве переборок.
Надежность соединения по внутреннему конусу зависит от
правильности геометрической формы и класса чистоты контакти
рующих поверхностей. Герметичность соединения трубопроводов
по внутреннему конусу достигается за счет осевого усилия, созда
ваемого гайкой при затяж ке соединения. Недостаток соединения
по внутреннему конусу — большие габариты, наличие пайки или
сварки ниппеля. Соединение по внутреннему конусу можно под
разделить: на соединение с полусферическими ниппелями, на
соединение со сферическими ниппелями и фланцевые соединения.
На качество и надежность соединений по внутреннему конусу
большое влияние оказывает способ сварки ниппелей с трубами
(газовой горелкой, токами высокой частоты), а такж е способ
пайки.
Фланцевые соединения обычно применяются для трубопроводов
с проходным сечением свыше 35 мм, так как использование нип
пельного соединения с таким проходным сечением потребует боль
шого момента затяж ки. На двигателях и самолетах фланцевые
соединения трубопроводов применяются сравнительно редко (их
число обычно не превышает нескольких единиц на каждую ма
шину), как правило, устанавливаются в системах низкого давле
ния, в зонах невысоких температур и используются с резиновыми
уплотнительными кольцами.
171
На рис. 7.2, в показано разъемно-неподвижное соединение
с уплотнительным элементом. Достоинством соединения является
наличие упругого элемента-кольца, выполняющего также функ
цию демпфера в месте соединения труб. В данном случае герметич
ность соединения достигается за счет упругой деформации ре
зинового кольца, сжимаемого при затяж ке соединения гайкой.
Большое влияние на надежность соединения с . резиновым
уплотнительным кольцом оказывают следующие факторы: чистота
обработки контактных поверхностей, величина зазоров между
контактирующими поверхностями, форма и материал резинового
уплотнительного кольца, затяж ка соединения.^Затяж ку соеди
нений желательно производить с помощью тарированных ключей,
которая более производительна по сравнению с другими методами
и допускает механизацию процесса затяжки.
Д ля трубопроводов с проходным сечением меньше 36 мм при
меняются ниппельные соединения.
К разъемным соединениям трубопроводов, в том числе и к нип
пельным, предъявляется ряд требований: высокая герметичность
в рабочих условиях; максимальная вибропрочность, удовлетворя
ющая заданному ресурсу объекта; минимальная масса; способ
ность выдерживать необходимое количество переборок.
7.3. ДЕФ ЕКТЫ
И ОТКАЗЫ
В ГИДРОСИСТЕМАХ
Основные дефекты и отказы гидросистем, встречающихся
в эксплуатации и в процессе их производства, можно разделить
на три группы [26].
1.
К первой группе дефектов следует отнести разрушения эле
ментов гидросистем. Дефекты можно подразделить на следующие
виды:
обрывы трубопроводов — полный или частичный. Чаще всего
трубопровод обрывается в месте перехода трубки в развальцо
ванную часть в результате вибрации трубок и ухудшения микро
структуры при развальцовке. Как показывают исследования, свой
ства металла по всей длине трубопровода не постоянны. Если
в середине трубопровода сохраняются свойства исходной заго
товки, то у развальцованного кольца металл гораздо менее пла
стичен. Это связано с тем, что развальцовка трубок выполняется
методом холодного деформирования и вызывает: наклеп;
поперечные трещины, появляющиеся чаще всего в местах
перехода в развальцованную часть. Трещины посередине трубо
провода появляются, если на наружной поверхности трубок
в результате невыполнения технологических требований изготовле
ния и монтажа имеются царапины и риски;
трещины в ниппеле и разрушения ниппельного соединения по
развальцовке;
продольные трещины трубопроводов, вызываемые дефектами
материала. Обычно такие трещины появляются не сразу, а после
определенного срока эксплуатации летательного аппарата;
172
разрушение трубопроводов, связанное с уменьшением тол
щины стенок в результате трения вибрируюш,их трубопроводов
друг о друга или о неподвижные элементы конструкции (так назы
ваемые потертости трубопроводов). Д ля предупреждения этого
рекомендуется тщательно следить за соблюдением зазоров между
трубами, а также трубами и элементами планера.
Разрушение трубопровода — один из самых опасных дефек
тов гидросистемы. Он влечет за собой потерю гидросмеси и, сле
довательно, отказ всей системы. Применение дозаторов, пропу
скающих лишь определенное количество гидросмеси, конечно,
исключает полную ее потерю. Однако с помощью дозаторов могут
быть защищены лишь отдельные ветви гидросистемы, потребля
ющие непрерывно небольшие порции смеси. Участки трубопро
вода, непосредственно примыкающие к гидронасосу и поэтому
подверженные воздействию постоянной пульсации давления, доза
торами, не .защищены.
Д ля безопасности полета исключительно велико значение
дублирующих или аварийных систем управления агрегатами на
случай отказа основной гидросистемы. Однако имеется еще одно
опасное последствие разрушения трубопроводов гидросистемы —
это попадание гидросмеси на раскаленные части двигателя. В этом
случае на самолете часто возникают пожары.
2. Ко второй группе дефектов следует отнести нарушение
герметичности гидросистем. Негерметичность гидросистем появ
ляется, главным образом, в виде негерметичности отдельных
агрегатов вследствие износа уплотнений, негерметичности соеди
нений трубопроводов и по другим причинам.
Появление негерметичности молсет вызываться конструктив
ными недостатками соединений, имеющих элементы из материалов
с различными коэффициентами линейного расширения (например,
штуцер дуралюминовый, а труба и гайка— стальные). При изме
нениях температуры появляются зазоры. В данном случае негер
метичность возникает во время эксплуатации в зимнее время.
Дефект исправляется подтягиванием гайки.
Причиной негерметичности в соединениях трубопроводов яв
ляется также некачественное изготовление труб (в особенности
несовершенство технологии обработки концов труб и конусных
поверхностей сопрягаемых деталей), некачественная сборка соеди
нений трубопроводов и некачественный монтаж на летательном
аппарате.
3. К третьей группе дефектов следует отнести выход из строя
отдельных агрегатов гидросистем (клапанов, золотниковых рас
пределителей и пр.) в результате попадания в полости механиче
ских частиц Плохая промывка прецизионных пар гидросистем
после доводки их абразивными пастами снижает в 10— 12 раз
ресурс насоса, работающего в системе.
Загрязнения в гидросистемах могут возникать в результате:
недостатков применяемых в гидросистемах рабочих жидкостей,
173
в которых при повышенных температурах возникает смолообра
зование;
неправильного использования фильтров, применяемых в гид
росистемах; нередки случаи, когда зазоры в золотниковых парах
составляют 2—3 мкм, а отверстия в фильтрах, очиш.ающих жид
кость в той же гидросистеме, 10— 15 мкм;
разрушения уплотнительных элементов в процессе эксплуата
ции в результате износа, особенно при пониженных температурах;
несовершенства технологии изготовления отдельных деталей
(стружка, заусенцы, загрязнение деталей);
несовершенства технологии промывки элементов гидросистем
(емкостей, трубопроводов после их изготовления') и несовершен
ства методов контроля качества промывки и чистоты промьшочных
жидкостей;
несовершенства технологии заправки гидросистем рабочей
жидкостью.
7.4. ФАКТОРЫ, ВЛИЯЮ Щ ИЕ
ТРУБОПРОВОДНЫХ СИСТЕМ
НА НАДЕЖНОСТЬ
На надежность гидрогазовых систем влияет большое количе
ство различных конструктивных, конструктивно-технологических,
технологических и эксплуатационных факторов.
К конструктивным факторам можно отнести, например, пра
вильность выбора отдельных элегугентов и схемы гидрогазовых
систем по различным показателям, к которым можно отнести
эффективность гидросистем с точки зрения выполнения ее основ
ной задачи, возможности подключения средств объективного авто
матизированного контроля, применение схем с ограниченными
последствиями отказов, выбора типов соединений, количества и
протяженности трубопроводов и т. д.
К конструктивно-технологическим факторам можно отнести
степень учета требований по технологичности гидрогазовых систем.
К технологическим факторам можно отнести:
качество технологических процессов изготовления трубопро
водов и арматуры (в заготовительных и арматурных цехах) и
обеспечение заданной прочности трубопроводов, чистоты их
внутренних поверхностей и герметичности;
качество технологических процессов монтажа, контроля и
испытания систем в серийном производстве и степени оснащен
ности серийного производства средствами механизации и авто
матизации процессов монтажа и контроля, обеспечивающих,
в частности, минимальные величины монтажных напряжений тру
бопроводов и возможность их объективной оценки.
К эксплуатационным факторам можно отнести воздействие:
механических перегрузок (вибрации, удары, линейные и угло
вые ускорения и т. д.);
климатических факторов (температура, влага, пыль и другие
загрязнения).
174
7.4.1. Влияние монтажных напряжений
Анализ разрушений трубопроводов показывает, что эти раз
рушения, в основном, носят усталостный характер и происходят
при небольших вибрационных напряжениях, которые значительно
ниже временного сопротивления разрыву и предела текучести.
Известно, что циклическая прочность трубопроводов в значи
тельной мере зависит от уровня напряжения трубопроводов, смон
тированных на летательном аппарате. При одной и той же вели
чине эксплуатационной нагрузки, например, внутреннего давле
ния жидкости в трубопроводе, в зависимости от его конфигурации
и искажения поперечного сечения возникают различные вели
чины напряжений, причем величина этих напряжений может
колебаться в широких пределах.
При этом на циклическую прочность трубопроводов влияет
напряженно-деформированное состояние трубопроводов, возника
ющее при изготовлении (гибке, сварке, пайке), и напряженнодеформированное состояние трубопроводов, возникающее при
монтаже, выступающее здесь как технологическая «наследствен
ность»:
Следует отметить, что усталостному разрушению способствует
также наличие местных концентраторов на поверхности:
механические поврел<дения (следы от рел^ущего инструмента,
рисок, царапин, забоин);
резкие переходы с изменением жесткости (переход от трубы
к ниппелю, от одного диаметра к другому в ниппеле и т. д.);
плохое качество пайки, неравномерности распределения при
поя в валике паяного шва.
В настоящее время разработаны методика и соответствующие
приборы для проверки уровня монтал^ных напряжений.
Работы в этой области ведутся в нескольких направлениях:
определение степени влияния монтажных напряжений на
циклическую прочность трубопроводов при статических и дина
мических нагрузках;
разработка методов определения уровня монтажных напряже
ний в трубопроводах;
анализ влияния различных дефектов монтажа на циклическую
прочность трубопроводных систем;
разработка различных мероприятий по снижению уровня мон
тажных напряжений (совершенствование конструкции, например,
соединений, совершенствование технологических процессов изго
товления и монтажа трубопроводов).
Монтажные напряжения возникают в результате трех дефектов
монтажа: недотяга Д 1, несоосности Да (линейные неточности)
и перекоса Дд (угловая неточность) (рис. 7.3). При этом рассма
триваются два основных случая: соединение свободного конца
трубопроводов и крепление промежуточного участка трубопро
вода колодкой.
175
Предлагаются [26] различные методы определения монтажных
напряжений по величинам монтажных неточностей. Рассмотрим
один из них.
'
В качестве исходных данных для определения монтажных
напряжений в дополнение к дефектам монтажа в виде неточностей
Л.2, Ад необходимо иметь вели
чины; Аз — неточность, при которой
появляются пластические деформа
ции; 8п,ах — наибольшая относитель
ная деформация;
— относительная
деформация, соответствующая преде
лу текучести; у = йЮ — отношение
величины внутреннего диаметра тру
бопровода к наружному.
Методика определения монтажных
Рис. 7.3. Виды дефектов монта
напряжений остается одной и той же,
ж а трубопроводов:
независимо от характера монтажных
Д] — недотяг; А 2 — несоосность;
Лз — перекос
неточностей, и для всех трех видов
неточностей А^, А._,, А3. Поэтому
обозначим неточность монтажа буквой А (без индекса) или одну
из ее проекций на любое направление оси трубопровода.
Неточность А, определяется путем последовательного увели
чения нагружений трубопровода. После добавления каждой
последующей ступени трубопровод освобождается и с помощью
индикатора определяется, вернулся ли
трубопровод в первоначальное положение,
которое он занимал до приложения на
грузки. Величина перемещения, начиная
с которого трубопровод не возвращается
в исходное положение, как раз и будет
равна А^ *.
После определения А^ трубопровод
закрепляют, производя либо соединение
свободного конца трубопровода, либо за
крепляя его в средней части к колодке. Рис. 7.4. Графики зави
между относи
Затем трубопровод размонтируют и опре симости
тельными
монтажными
деляют неточность А.
неточностями и относи
Затем необходимо найти отношение А/А^ тельными монтажными де
формациями:
и по заранее рассчитанному графику най
I — дл я стали 1Х 18Н 9Т ;
ти отношение
(рис. 7.4).
2 — для сплава АМГМ
Обозначим Л =е,„ах/б5, так как =
где а. — предел текучести, Па; е — мо
дуль упругости, Па. Следовательно, зная величину А , мы можем
определить величину
по формуле 8п,ах =
По величине
с помощью диаграммы растяжения (рис. 7.5)
можно определить монтажное напряжение а„1ах*
Например, для труб из стали 1Х18Н9Г диаметром 62 мм и толщиной
стенки 0,9 мм А 3 = 6 мм [30].
176
Зависимость между напряжениями в трубопроводах и числом
циклов повторно переменных нагрузок, а также величина предела
усталости трубопровода могут быть определены с помощью
построения кривой Велера.
5-- 500
7.4.2. Влияние механических
примесей
^00
/
300
Как показывает анализ, в жидко
стях летательных аппаратов встре
200
чаются механические частицы разме
ром от 200 до 2—3 мкм. Однако осо
100
бенно опасными являются механи
О1'
ческие частицы, размер которых
1^0,05 0,1 0,15 0,2
6
соизмерим с величиной зазора в зо Рис. 7.5. Диаграмма Гука
лотниковой паре, т. е. частицы с раз для сплава (АМГМ 1) и стали
мером 3—4 мкм. Попадая в зазор
1Х18Н9Т (2)
золотниковой пары, частицы вызы
вают трение, а в ряде случаев и полное заклинивание в золот
никовой паре. Твердые частицы царапают детали золотниковой
пары, что приводит к дополнительным перетечкам жидкости и
износу.
Борьба с загрязнениями ведется с помощью:
технологических процессов изготовления, сборки и монтажа
гидросистем, при которых попадание грязи в систему сводится
до минимума;
высокоэффективных промывочных стендов и фильтров, способ
ных очищать рабочие жидкости от грязи в процессе промывки;
конструкций гидросистем, способных работать в условиях
загрязненной- жидкости, «некритичных к загрязненной жид
кости».
Агрегаты могут выходить из строя и по ряду других причин,
например, золотниковые пары могут выходить из строя в резуль
тате так называемого «схватывания», т. е. образования металли
ческих связей между гильзой и золотником в результате разру
шения масляной пленки. «Схватывание» возникает в результате
неудачного выбора материала пар, перекосов и других причин.
Как показали исследования, возникновению «схватывания» спо
собствуют вибрации золотниковых пар, приводящие в ряде слу
чаев к разрушению масляных пленок в золотниковой паре.
7.5. ТЕХНОЛОГИЯ ВНУТРИБЛОЧНОГО МОНТАЖА
ТРУБОПРОВОДНЫХ СИСТЕМ
Технологические процессы монтажа гидрогазовых систем в це
хах агрегатной и окончательной сборки должны обеспечивать
заложенный в конструкции уровень надежности и поэтому должны
проектироваться с учетом результатов анализа дефектов, отказов
12
А. В. Чернышев
177
и влияния различных конструктивных, технологических и экс
плуатационных факторов на надежность гидрогазовых систем.
Монтажу гидросистем на летательном аппарате предшествует
изготовление и сборка монтажных панелей (см. рис.. 2.2).
Как было указано, монтаж оборудования и коммуникаций на
панелях необходимо предусматривать в отсеках планера с наи
большей насыщенностью монтажами. При этом расположение
агрегатов на панели должно быть таким, чтобы была возможность
беспрепятственной отработки и контроля этих агрегатов и панели
в целом.
Установку оборудования, а такж е элементов крепления про
изводят на панели, в основном, по сборочным отверстиям. Сбо
рочные отверстия в панели должны быть просверлены по кондук
тору за одну установку, а базой для установки кондуктора на
панели могут служить вырезы в панели, предназначенные для
установки оборудования или внешний контур панели.
Д ля правильной установки и крепления собранной панели на
деталях планера при сверлении отверстий для агрегатов, приборов
и элементов крепления в панели просверливаются отверстия для
крепления панели, а такж е два базовых отверстия.
До установки на панель агрегатов и приборов необходимо
обеспечить точное расположение панели на деталях планера.
Это обеспечивается с помощью специального приспособления
(см. рис. 3.14), которое должно строго фиксировать панель на
надежные и жесткие базы агрегатов планера (стыковые узлы и т.д.).
Панель фиксируется на штыри этого приспособления, которые
входят в базовые отверстия панели. При этом панель своими привалочными отверстиями должна прилегать к поверхностям креп
ления без перекосов. В случае, если зазор между привалочной
поверхностью панели и деталью планера, на которую крепится
панель, будет превышать допустимые значения, необходимо по
ставить прокладки.
Монтаж панели на детали планера после сборки панели осу
ществляется путем совмещения отверстий панели с отверстиями
в детали планера и установки крепежных элементов.
Д ля обеспечения необходимой точности расположения концов
труб и арматуры в пространстве применяют специальные при
способления, которые позволяют фиксировать в пространстве
концы трубопроводов и арматуру с помощью специальных фик
саторов (см. рис. 3.15).
После изготовления и сборки панели необходимо проверить
положение концов трубопроводов и арматуры в пространстве.
Д ля этого концы трубопроводов и арматуры расфиксируют,
фиксаторы приспособления отводят, а затем вновь подводят
к концам трубопроводов и арматуры. Панель считается годной,
если несоосность трубопровода с фиксатором и несоосность
арматуры с фиксатором не будет превышать допустимых пре
делов.
178
7.6, ТЕХНОЛОГИЯ МОНТАЖА ТРУБОПРОВОДНЫХ
СИСТЕМ НА ЛЕТАТЕЛЬНОМ АППАРАТЕ
Подготовка к монтажу гидрооборудования и трубопроводов
состоит из следующих операций.
1. Производят установку и крепление арматуры на деталях
планера и оборудовании. Арматуру на деталях планера уста
навливают с базированием по сборочным отверстиям агрегатов
планера. При этом должна обеспечиваться достаточно высокая
точность по длине и направлению рабочей части арматуры. Так,
допуск на установку штуцера по длине должен быть в пределах
± 1 мм. Проверку положения штуцеров по направлению произ
водят с помощью специальных
шаблонов или другой оснастки,
базирующейся на точно располо
женные элементы планера. Эту
оснастку изготовляют в соответст
вии с чертежом на установку
арматуры в деталях планера или
на основе эталонированных монта
жей, полученных в процессе кон Рис. 7.6. Схема установки армату
структивно-технологической отра ры гидравлического оборудования
с помощью фиксаторов:
ботки. Высокая точность требуется
I
— ш туцер, 2 — фиксатор
также и при установке арматуры
на гидравлическое оборудование.
Арматуру комплектуют и устанавливают на оборудование с по
мощью специальных фиксаторов (рис. 7.6). Отклонение арматуры
относительно фиксаторов приспособления допускается по длине
в пределах ± 1 ,0 мм, а по направлению '— в пределах ± 1 ,0 мм
на конце штуцера.
2. Производят установку на детали планера хомутов и коло
дочек для крепления трубопроводов. При установке хомутов
и колодочек на деталях планера необходимо, чтобы расположение
их на агрегатах планера было постоянным и соответствовало бы
чертежу или эталонному монтажу.
Установка хомутов и колодочек крепления трубопроводов
с отклонением от размеров чертежа или заданного положения на
эталонированном монтаже вызывает монтажные напряжения в со
единениях трубопроводов, снижающие надежность и долговеч
ность.
При установке хомутов и сверлении отверстий под крепление
колодочек рекомендуется пользоваться спецшаблонами, кондук
торами или другими видами оснастки, базирующимися на более
точно расположенных элементах планера.
3. Производят подготовку к монтажу гидрооборудования.
Подготовка к монтажу гидрооборудования состоит в раскон
сервации агрегатов и приборов, которая может осуществляться
с подогревом или без подогрева и зачистки мест под металлизацию.
12*
179
Зачищают под металлизацию те места агрегатов, где нет анти
коррозионных покрытий. Сразу после зачистки места маталлизации должны быть защищены липкой лентой, снятие которой про;
изводится не более чем за один час перед установкой агрегата
на летательный аппарат.
4.
Подготовка к монтажу трубопроводов состоит в снятии
обертки и продувки трубопроводов гидравлической, и топливной
системы воздухом, а трубопроводов кислородных систем — азо
том [28 ].
Перед мднтажом трубопроводы тщательно проверяют на:
наличие рисок, забоин, вмятин, гофров (особенно в местах
изгибов и местах сопряжения);
'
наличие задиров, смятия и других дефектов в резьбе накидных
гаек и штуцеров;
свободное перемещение накидных гаек по ниппелю;
равномерный зазор между ниппелем и трубопроводом.
В трубах, работающих под высоким давлением (15,0—
20,0 МПа), в напорных участках гидросистем в условиях значи
тельных вибраций проверяют соосность конуса развальцованной
части трубы и цилиндрической части трубы, длину и конфигура
цию трубы, так как погрешности труб по переч^исленным выше
параметрам приводят к отклонениям (рис. 7 .3 ).,Д ля того чтобы
смонтировать трубопровод с такими отклонениями, к трубопро
воду прикладывают усилия, которые приводят к значительным
монтажным напряжениям, резко уменьшающим надежность тру
бопроводной системы.
Контроль труб производят с помощью универсальных сбороч
ных приспособлений в условиях, соответствущих положению
детали на изделия.
В универсальном приспособлении основной базой при проверке
детали служит конус развальцованной части трубы, подтянутой
гайкой к имитатору штуцера, от которого ведется контроль гео
метрии трубы.
Установку элементов приспособления производят в строгом
соответствии с координатами трубы, полученными путем измере
ния соответствующих координат эталонной трубы с помощью
специального координатного приспособления для замера эталонов
труб. При контроле трубу устанавливают на фиксаторы контура
и подтягивают развальцованный конец трубы к имитатору шту
цера. При этом труба должна прилегать ко всем фиксаторам кон
тура, а зазор между вторым концевым фиксатором и конусогу!
не должен превышать допустимых пределов.
Аналогичные приспособления используются и при изготовле
нии труб. Применение универсальных приспособлений позволяет
повысить точность монтируемых труб и резко уменьшить монтаж
ные неточности и, следовательно, монтажные напряжения трубо
проводных систем.
180
Прокладка, крепление трубопроводов и собственно монтаж
ные-работы начинаются с прокладки трубопроводов по элемен
там крепления, установленным на деталях планера при прове
дении работ по подготовке к монтажу. Во время прокладки необ
ходимо следить за соблюдением требуемых зазоров. Несоблюдение
зазоров приводит в эксплуатации к возникновению «потертостей»
труб.
Особенно тщательно необходимо следить за радиусами изги
бов трубопроводов, которые не должны превышать по величине
суммы трех диаметров труб
^ 3<^, а также за овальностью
трубопроводов, которая не должна превышать 3—4% . Несоблю
дение этих требований приводит в эксплуатации к усталостному
разрушению труб.
Расстояние между местами крепления трубопроводов выби
рается на стадии конструктивно-технологической отработки по
специальной методике. Там, где трубопровод прокладывается по
жестким элементам планера, колебания трубопроводов можно
уменьшить изменением расстояния между опорами. Там, где
трубопровод прокладывается по недостаточно жестким элементам
планера, уменьшить колебания только изменением расстояний
между опорами не представляется возможным. В этом случае
необходимо использовать резиновые демпфирующие опоры или
• в зоне повышенных температур — специальные демпферы коле
баний трубопроводов.
По сравнению с обычными колодочными зажимами демпферы
имеют значительно большую демпфирующую способность. Л ога
рифмический декремент колебаний трубопровода, закреплен
ного зажимом, в 4—8 раз выше, чем при жестких колодочных
зажимах [15]. В-местах изгибов трубопроводы следует крепить
до и после изгиба. После прокладки трубопровода перед соеди
нением должен быть окончательно закреплен только один конец
трубы. Окончательно закреплять второй конец трубы следует
только после выполнения операции соединения труб.
Д ля взаимозаменяемости агрегатов планера по стыкам комму
никаций необходимо разъемы ком'муникаций выполнять по спе
циальным калибрам, которые фиксируют положение разъемов.
После монтажа необходимо проверить положение разъемов
коммуникаций. Д ля этого разъемы расфиксируют и к свободным
разъемам подводят фиксаторы. Несоосность арматуры с фикса
торами калибра допускается не более 1,0 мм, а конусов трубо
проводов— до 1,5 мм.
Установка и крепление гидроагрегатов иа деталях планера
и каркаса. Вначале на деталях планера и каркаса устанавливают
гидроагрегаты, предварительно расконсервированные и прове
ренные в лаборатории входного контроля на чистоту внутренних
поверхностей, герметичность и качество функционирования.
Установку гидроагрегатов производят, в основном, по сбороч
ным отверстиям в корпусах гидроагрегатов и приспособлениях.
181
Затем производят установку и крепление монтажных панелей
и установку перемычек металлизации.
Соединение трубопроводов между собой и с гидроагрегатами
является ответственной операцией, от правильности выполнения
которой в значительной степени зависит качество и долговечность
гидросистемы. Соединение трубопроводов по наружному и вну
треннему конусу производят за счет затяжки накидных гаек.
Перед соединением трубопроводов необходимо проверить мон
тажные неточности: недотяг
несоосность Аз и перекос А 3
(см. рис. 7.3).
Несоосность и перекос осей штуцера и ниппеля являются
основными монтажными дефектами. Обычно при наличии перекоса
накидная гайка неравномерно прижимает развальцованнЬ 1Й конец
трубки к конусной поверхности фитинга. Поэтому подобное соеди
нение почти всегда бывает негерметичным. Д ля устранения негерметичности накидную гайку затягиваю т.ещ е сильнее, а это
приводит к перенапряжению в деталях соединения. При эксплуа
тации в условиях'вибрации в результате несоосности перекоса
происходит разрушение соединения. Измерение погрешностей
можно производить набором щупов, штангенциркулей, а также
специальными приборами.
Одной из важных проблем является разработка допустимых
величин монтажных погрешностей. Например, допустимые мон
тажные погрешности для соединения трубопроводов (диаметром
12,0 мм) по наружному конусу из стали Х18Н10Т представлены
в табл. 7.1,
Таблица 7.1
■ •
Монтажные погрешности
Н аруж ны й
диаметр,
мм
12,0
Д лина участк а трубоп р ов ода, мм
М онтаж ная
погреш ность
200
300
Недотяг, мм
0,3
0,45
0,6
Несоосность, мм
3,0
7,0
11,0
2° 30'
3° 30'
4° 30'
Перекос
400
500
0,76
18,0
Окончательную затяж ку накидных гаек соединения для гер
метичности рекомендуется производить только тарированными
ключами. При этом усилие затяж ки зависит от диаметров сопря
гаемых трубопроводов и других факторов.
Д ля высококачественного соединения трубопроводов необхо
димо строго следить за последовательностью сборки неоконча
тельно закреплять колодки после полной затяж ки гаек^на шту
церах, а в случае подтяжки гаек в герметичных соединениях
182
необходимо предварительно освобождать все крепежные колодки.
При монтаже трубопроводов необходимо соблюдать особые меры
предосторожности против попадания грязи в трубопроводы.
7.7. МЕТОДЫ И СРЕДСТВА ОТРАБОТКИ, КОНТРОЛЯ
И ИСПЫТАНИЯ ТРУБОПРОВОДНЫХ СИСТЕМ
Обеспечение надежной работы . гидрогазовых систем заклю
чается в их отработке, контроле и испытании в условиях, имити
рующих эксплуатационные.
Одной из важных задач является разработка единой методики
■и рекомендаций по проведению контрольно-испытательных работ
н создание типовых конструкций автоматизированного контрольно-испытательного оборудования.
В настоящее время отработка, контроль и испытание гидро
систем выполняется в несколько этапов:
промывка гидросистемы с контролем чистоты рабочих жидко
стей;
проверка герметичности гидрогазовых систем;
отработка и контроль работоспособности гидрогазовых систем
(контроль на функционирование).
7.7.1. Промывка трубопроводных систем управления
В процессе сборки и монтажа летательных аппаратов невоз
можно полностью исключить попадание пыли, песка, стружки
и других мелких частиц во внутренние полости гидросистемы,
соблюдая очень жесткие правила изготовления, монтажа и испы
таний как всех гидрогазовых систем, так и их отдельных узлов
и деталей. Также невозможно полностью устранить износ деталей
уплотнений и других подвижных деталей агрегатов гидросистем.
Поэтому сразу же после заправки гидросистемы рабочей
жидкостью необходима тщательная промывка. Промывка заклю
чается в полном вымывании и улавливании фильтрующими
элементами частиц, загрязняю щ их гидросистему. Практика пока
зывает, что качественная промывка системы повышает срок
службы насосов и других агрегатов в несколько раз.
Гидрогазовые системы летательных аппаратов необходимо
промывать в два этапа: на первом этапе промывают трубопроводы,
а на втором — полностью собранную и работающую гидросистему.
Первый этап. Промывание трубопроводов выполняют в агре
гатных цехах на несостыкованных частях летательного аппарата.
В процессе монтажных работ, предшествующих первому этапу
промывки, устанавливают и закрепляют все трубопроводы и
агрегаты гидросистемы. При этом для исключения лишних опе
раций необходимо перед монтажом все силовые гидравлические
цилиндры, а также агрегаты с большим внутренним объемом
183
заполнять рабочей смесью и вместо фильтров, предусмотренных
чертежами, устанавливать технологические фильтры тонкой
очистки..
Соединять трубопроводы с гидроагрегатами (кроме техноло
гических фильтров) не следует. Штуцеры гидроагрегатов закры
вают специальными заглушками. Одновременное промывание
трубопроводов и расходных баков гидросистемы недопустимо.
В случае несоблюдения этого требования при одновременном
промывании трубопроводов и баков внутренние полости послед
них из-за наличия в них перегородок не промываются, а загряз
няются стружкой и другими твердыми частицами, вымываемыми
из трубопровода.
После окончания монтажа трубопроводов и гидроагрегатов
трубопроводы соединяют в несколько независимых друг от друга
колец. При закольцевании рекомендуется соединять в одно
кольцо трубопроводы, близкие по диаметру. Д ля этого открытые
концы труб соединяют между собой предварительно, промытыми
технологическими шлангами. Д ля повышения качества промывки
трубопроводов закольцованную линию делают не длиннее 25—
30 м. После закольцевания получается одна или несколько линий
трубопроводов, имеющих два' свободных конца (вход и выход),
к которым присоединяются шланги промывочного стенда, в ре
зультате чего все подготовленные к промывке линий трубопроводов
закольцовываются через стенд.
Д ля повышения эффективности промывки скорость движения
жидкости по трубопроводу во время промывки должна превосхо
дить рабочую в 1,5—2 раза. Рекомендуется оборудовать промы
вочный стенд насосом соответственно повышенной- производи
тельности.
Давление рабочей жидкости при промывке должно опреде
ляться суммой гидравлических сопротивлений промываемого
трубопровода и стенда, но не должно превышать рабочего давле
ния в трубопроводах. Не рекомендуется уменьшать пульсацию
давления жидкости, если эта пульсация не сказывается на проч
ности трубопроводов. Поэтому в промывочных стендах не реко
мендуется применять гидроаккумулятор.
Время промывки трубопроводов должно составлять не менее
20—30 мин (время промывки тем больше, чем длиннее кольцо
промываемого трубопровода). Д ля особо ответственных гидро
систем время промывки может быть увеличено до одного часа
и более.
После окончания промывки стенд выключают и трубопровод
освобождают от рабочей жидкости: нагнетающий шланг стенда
отсоединяют, а через сливной шланг жидкость из закольцован
ного трубопровода самотеком сливают в бак промывочного стенда.
Иногда трубопроводы освобождают от рабочей жидкости с по
мощью чистого сжатого до 0,3—0,5 МПа азота.
184
Второй этап. Промывают полностью собранную гидросистему
после стыковки частей самолета и завершения монтажа всей ги
дросистемы и смежных систем в цехе окончательной сборки.
Промывание на втором этапе выполняют без предварительного
кольцевания гидроагрегатов. Наоборот, систему промывают при
срабатывании почти всех агрегатов (уборка и выпуск шасси,
закрылков и т. д.). Перед промывкой снимают технологические
фитинги и шланги и подключают промытые (на первом этапе)
трубопроводы ко всем гидроагрегатам, за исключением особо
чувствительных к загрязнению. К таким гидроагрегатам отко
сятся гидроусилители, золотниковые распределители и т. п.
На втором этапе, в отличие от первого, не рекомендует
ся отключать расходные баки гидросистем, силовые цилиндры
и т. д. ^
Трубопроводы гидросистемы в тех местах, где они не подклю
чаются к гидроагрегатам, соединяют технологическими трубо
проводами, фитингами и шлангами.
Подготовленная к промывке гидросистема заправляется рабочей
жидкостью. При заправке гидросистемы промывочной жидкостью
необходимо исключить возможность загрязнения жидкости при
заправке и полностью удалить из гидросистемы воздух. В настоя
щее время заправку и промывку гидросистем осуществляют
с помощью заправочно-промывочных стендов. Д ля удаления
оставшегося в системе воздуха через нее необходимо многократно
прокачать жидкость. При этом должны работать все агрегаты
промываемой системы (уборка и выпуск шасси, закрылков и т. п.).
При прокачке системы заправочный бак стенда должен быть
отключен, и в заправочный бак не должна попадать жидкость,
бывшая в употреблении.
Промывка грщросистемы на втором этапе производится сразу
же после заправки до испытания и отработки. Принципиальная
схема заправочно-промывочного стенда представлена на рис. 7.7.
Гидравлическая схема стенда состоит из двух автономных линий:
линии заправки и линии промывки гидросистемы. Линия заправки
оборудована насосом 3, работающим от пневмопривода 4 и пи
тающимся от заправочного бака 1 емкостью 70— 100 л. Пневмо
привод насоса приводится в действие сжатым воздухом заводской
сети. Сжатый воздух из сети под давлением 0,3—0,6 МПа по трубо
проводу через кран 8 поступает к золотниковому распределителю 5,
который направляет воздух поочередно в правую и левую полости
силового пневмоцилиндра привода 4. Одна полость цилиндра
находится под давлением, а другая соединяется с атмосферой.
Шток с поршнем закреплен. Цилиндр имеет возвратно-поступательное движение, которое передается ручке насоса. Заправка
с помощью этого стенда может производиться через линию нагне
тания и через линию слива.
Заправка гидросистемы через линию нагнетания осуществ
ляется следующим образом.
135
При включении пневмопривода насоса 3 (кран 8 в это время
открыт) рабочая жидкость из бака 1 поступает в насос и из него
под давлением проходит через фильтр тонкой рчистки 7. Далее
через двухпозиционный кран 10, обратный клапа^| 17, к р а н -75,
разъемный клапан нагнетания 12 и через бортовый зарядный
штуцер жидкость поступает в гидросистему. Давление и^идкости
контролируют по манометру И .
Д ля заправки через линию слива двухпозиционньш кран 10
переключают во второе положение и отфильтрованная жидкость
\
у
—
Рис.
7.7.
П ринципиальная
ю
<1^
схема
заправочно-промывочного стенда*.
/ — заправочны й бак , 2 , 3 — насосы , 4 — пневмопривод, 5 — золотниковый
р асп редел и тел ь, 6, 9, И — манометры, 7, 21, 19 — фильтры тонкой очистки,
8, 13, 15 — за п о р н ы е краны, 10, 20 — д вухп ози ц и он н ы е краны, 12 — р азъ ем
ный клапан нагн етан и я, 14 — разъемны й клапан слива, 16 — п редохран и тел ь
ный кл ап ан , 17, 18 — обратны е клапаны , 22 — контрольный фильтр, 23 —
м асл овоздуш н ы й ради атор, 24, 26 — датчики электротермом етров, 25 — р е
зервный бак , 27 — вакуум метр
проходит через обратный клапан П и разъемный кран 14 линии
слива, присоединенный к бортовому зарядному штуцеру сливной
линии, и заполняет гидросистему. Запорный кран 15 при этом
должен быть закрыт. Расход жидкости при заправке — 3—5 л/мин,
давление 1,0— 1,2 МПа. Давление рабочей жидкости при заправке
контролируется манометром, включенным в линию слива.
После окончания заправки линию заправки отключают, вклю
чают линию промывки и промывают работающую гидросистему
(на втором этапе). В этом случае разъемные клапаны 12 и 14
присоединены к бортовым зарядным штуцерам гидросистемы,
краны 13 и 15 открыты, а двухходовой кран 20 поставлен в поло
жение «промывки», при котором контрольные фильтры 22 отклю
чены, и рабочая жидкость из линии слива гидросистемы проходит
через кран 20 в фильтры тонкой очистки 21.
186
Во время промывки работает насос 2, питающийся из резер
вуара бака 25 емкостью 30—35 л. При включенном насосе жидкость
под рабочим давлением проходит через фильтры 19 тонкой очистки
и разъемный клапан 12 в линию нагнетания промываемой гидро
системы. Из гидросистемы через разъемный клапан 14 жидкость
поступает в-бак 25, проходя через открытый кран 15, двухходовой
кран 20, фильтры тонкой очистки 21 и масловоздушный радиа
тор 23.
Температура рабочей жидкости контролируется электротермо
метрами, датчики 24 и 26 которых установлены в баке 25 и в ли
нии нагнетания. При нагреве жидкости выше определенной тем
пературы электродвигатель насоса автоматически выключается.
Контроль работы насоса 2 осуществляется с помощью мано
метра 5. Электроконтактный вакуумметр 27 служит для выключения
электропривода насоса 2 в случае падения давления в линии вса
сывания ниже определенного предела.
По разности показаний манометров 9, 6 определяют загряз
ненность фильтров 19 тонкой очистки, установленных в линии
нагнетания стенда. Два манометра такого же назначения, как
и манометры б и 9, могут быть установлены в линии слива для
контроля засоренности фильтров тонкой очистки'’2 /.
Д ля предохранения промываемой гидросистемы от чрезмерно
большого давления рабочей жидкости на стенде установлен пре
дохранительный клапан 16, через который при давлении, больше
допустимого, жидкость из линии нагнетания стенда направляется
в линию слива.
Обратные клапаны 17 отключают линию заправки в момент
работы промывочного насоса 2, а обратный клапан 18 отключает
линию промывки, когда работает заправочный насос 3. На нера
ботающем стенде краны 13 и 15 необходимо закрывать.
В качестве промывочного насоса используют насос высокой
производительности.
Стенд заправки и промывки гидросистемы (см. рис. 7.7) не обо
рудован системой управления распределительными устройствами
и кранами, 'с 'помощью 'которых Ъо время промывки включаются
и выключаются гидроагрегаты промываемой системы. Управление
распределительными устройствами и кранами в этом случае осу
ществляется или из кабины экипажа или со специального пульта.
В некоторых случаях целесообразно оборудовать стенд системой
управления, а такж е системой поддавливания гидравлических
баков, установленных как на стенде, так и в промываемой гидро
системе.
Самолет может иметь одну'^и более независимых гидросистем.
Д ля уменьшения трудоемкости промывки таких гидросистем
рекомендуется применять специальные стенды, аналогичные опи
санному и оборудованные не одной, а двумя и более линиями
промывки. Линия заправки при этом остается одна. Такие стенды
имеют несколько промывочных насосов, фильтров, кранов и под
187
соединяются к промываемой гидросистеме соответствующими
шлангами.
Второй этап промывки системы проводится при следующем
режиме:
скорость течения жидкости в гидросистеме во время промывки
должна быть больше рабочей скорости жидкости, для чего стенд
оборудуется насосом, производительность которого в 1,5 раза
выше производительности насоса гидросистемы;
время промывки гидросистемы не должно быть меньше одного
часа (время промывки тем больше, чем длиннее трубопровод ги
дросистемы и чем больше количество включенных гидроагрегатов);
в течение всего времени промывания гидросистемы должны
работать все подключенные гидроприводы и гидроагрегаты.
Включение агрегатов гидросистемы производится или с 'п р о
мывочного стенда или кабины экипажа с помощью ручного или
дистанционного управления, распределительными устройствами
и кранами. Каждый гидроагрегат должен сработать в течение
промывки системы не менее 20 раз.
Во время промывки гидросистемы разрешается производить
ее частичную отработку и регулировку. В случае, если из-за
отключения особо чувствительных к загрязнению гидроагрегатов
невозможно нормальное фун 1<ционирование системы, то на время
промывки вместо них устанавливают чистые макетные агрегаты,
имитирующие отсутствующие.
Гидроагрегаты, особо чувствительные к загрязнению рабочей
жидкостью (гидроусилители, золотниковые распределители и т. п.),
в собранной гидросистеме не промываются. Такие агрегаты,
являющиеся изделиями специализированных предприятий, под
вергаются тщательной промывке на этих предприятиях и обычно
не нуждаются в дополнительной промывке.
Качество промывки гидросистемы проверяют контрольными
фильтрами, установленными на стенде. В отдельных случаях
чистоту жидкости контролируют после окончательной отработки
гидросистемы. В качестве контрольных фильтров обычно приме
няют фильтры тонкой очистки таких же марок, как и технологи
ческие фильтры.
Рекомендуется такж е периодически проверять качество про
мывки гидросистемы путем отбора проб жидкости из промытой
гидросистемы с последующим лабораторным анализом. Необхо
димо определить самопромывку гидросистемы стенда со сливом
загрязненной жидкости из расходного бака.
Очистка рабочих жидкостей гидравлических систем в промы
вочных стендах производится двумя способами:
пропусканием загрязненной жидкости через пористую пере
городку (процесс фильтрации);
очисткой жидкостей в силовых полях.
В соответствии с этим можно такж е разделить и средства очи
стки жидкостей.
188
Гидравлические фильтры делятся на щелевые (проволочные
и пластинчатые), сетчатые, металлокерамические, керамические,
бумажные, картонные, фетровые, войлочные, тканевые, стекло
тканевые и стекловатные фильтры, а также фильтры из волокни
стых и прессованных материалов и самых разнообразных пласт
масс [26].
Основным критерием качества фильтров является тонкость
очистки. В соответствии с этим фильтры разделяются на фильтры
грубой (удерживают частицы размером от 12 мкм и более) и тон
кой очистки (удерживают крупные частицы и мелкие от 12 мкм
и менее).
Однако по мере улучшения очистки возрастает гидравлическое
сопротивление фильтра, которое не может превышать определен
ных пределов.
В связи с высокими требованиями к тонкой очистке (2—3 мкм)
разрабатываются новые средства очистки, составляющие вторую
группу очистителей, а именно, силовые очистители, технические
характеристики которых лучше характеристик фильтров.
В силовых очистителях очистка жидкостей от нерастворимых
загрязнений осуществляется за счет применения силовых полей:
магнитного электрического, гравитационного, центробежного и др.
Однако силовые очистители еще недостаточно изучены и до сего
времени широкого применения не получили.
После завершения промывки все технологические фильтры
необходимо снять, промыть и проверить их чистоту и пропускную
способность. Работоспособность фильтров определяют по пропуск
ной способности элементов, о которой судят косвенно по резуль
татам замера на них перепада давления.
Промытые технологические фильтры вновь устанавливают на
изделия и включают в систему. Одновременно присоединяют к трубо
проводу все те агрегаты гидросистемы, которые во время про
мывки были отключены от системы. Все макетные гидроагрегаты
(имитаторы) и технологические дроссели заменяют рабочими.
Технологические фильтры заменяют рабочими после отработки
гидросистемы перед ее окончательной сдачей.
Снижение трудоемкости и повышение чистоты внутренних
поверхностей трубопроводов, гидравлических агрегатов и систем
обеспечиваются путем интенсификации технологических процес
сов промывания. Достаточно эффективными способами интенсифи
кации технологических процессов промывания являются: турбулизация потока жидкости за счет увеличения скорости потока
турбулизаторами различной конструкции; использование в ка
честве моющего средства двухфазной смеси (жидкость + газ);
создание ультразвуковых колебаний моющей жидкости; наложе
ние вибраций на промываемые объекты; изменение направления
потока моющей жидкости и т. д.
189
7.7.2. Тарировка и промывание баков
большой емкости
Хг
Как известно, объем емкости равен:
8 { х )й х ,
где
ДГ1
5 (х) — площадь поперечного сечения. Однако для практических
целей в большинстве случаев достаточно узнать фактический
объем емкости в целом и в нескольких сечениях. В последнем
случае непрерывное опорожнение (наполнение) бака' заменяется
ступенчатым (порционным).
Существуют два вида тарирования емкостей; массовый, когда
объем объекта определяется по формуле V = Р/], масса Р опре-
Рис. 7.8. Схема весового метода
тарирования емкостей:
/ — испытываемая емкость, 2 — т е х
нологическая емкость, 3 — н асос
ные станции. 4 — весы, 5 — вспом о
гательная емкость
V --=
Рис. 7.9. Схема установки для тариро
вания из двух спаренных емкостей
объемным методом:
/ — тари руем ая емкость, 2 — тарировочные бак и , 3 — технол оги ч еск ая емкость,
4 — насосны е станции, 5 — сливной бак,
6 — распределитель
деляется взвешиванием, и объемный метод, когда объем емкости
узнают с помощью тарировочной емкости, объем которой заранее
известен. По первому методу (рис. 7.8) тарирование можно вести
следующими способами: наполнением тарируемой емкости из
вспомогательной емкости; сливом рабочей жидкости из тарируе
мой емкости во вспомогательную емкость.
В последнем случае рабочая жидкость поступает из емкости
во вспомогательную порциями, которые там взвешиваются с по
следующим определением объема. После заполнения вспомогатель
ной емкости до предела жидкость перекачивают в технологическую
емкость. Точность тарирования зависит от точности массы и ко
леблется от 0,11 до 0,01% .
Схема установки для тарирования из двух спаренных емкостей
объемным методом с применением способа слива рабочей ж идко
сти из тарированной емкости показана на рис. 7.9
190
Во время тарирования вода с добавлением хромпика, явл я
ю щ аяся'в данном случае рабочим телом, из испытуемых емкостей
попеременно заполняет одну из двух тарировочных емкостей.
Переключение осуществляется распределительным клапаном
с пневмоприводом. Слив жидкости из тарировочных емкостей
производится в сливной бак, из которого с помощью насоса жид
кость откачивается в технологическую емкость. Контроль за
уровнем жидкости в испытуемом баке осуществляется ультра
звуковым уровнемером. Тарировочные баки снабжены уровне
мерами емкостного типа, связанными с сигнализатором.
Помимо тарирования емкостей на этой установке можно про
изводить: контроль герметичности, гидростатическое опрессование емкости (с целью проверки ее прочности) и статические испы
тания до разрушения. В последнем случае требуется применение
бронекамер.
Д ля хранения технологической жидкости установлена техно
логическая емкость с объемом, превышающим полуторакратный
объем жидкости, потребляемый для испытания наибольшего бака.
Система разводки трубопроводов оснащена арматурой с ручным
управлением, а такж е арматурой с дистанционным управлением,
осуществляемым с пульта. Включение насосов производится
автоматически и дублируется вручную, что позволяет контроли
ровать и по необходимости останавливать или изменять автома
тический процесс гидропневмоиспытаний или тарировки.
К бакам современных летательных аппаратов, кроме требова
ний высокой герметичности, прочности и определенности объема,
предъявляются также высокие требования по чистоте от жировых
загрязнений, механических и других частиц.
Д ля проведения гидроиспытаний, тарировочных работ, состав
ления моющих растворов, обезжиривания и промывки емкостей,
изготовленных из алюминиевого сплава АМГ-6, применение
водопроводной воды недопустимо из-за наличия солей железа,
кальция, магния, натрия, соляной и серной кислот, вызывающих
коррозию материала емкости в процессе длительного хранения.
В связи с этим возникает проблема создания специальных устано
вок для обессоливания водопроводной воды.
До создания специальных промывочных стендов обезжирива
ние емкостей производилось вручную протиранием хлопчато
бумажной салфеткой, смоченной растворителем, в качестве
которого применялся бензин Б-70 и этиловый спирт-ректификат.
Применение спирта и бензина при обезжиривании имеет недо
статки: токсичность, пожароопасность, возможность возникнове
ния статического электричества. Все эти растворители оказывают
вредное действие на организм человека; в малой концентрации
они вызывают слегка опьяняющее и анастезирующее действие,
но при большой концентрации приводят к отравлению и другим
тяжелым последствиям. Кроме того, окончательное обезжирива
ние изделий салфетками, смоченными бензином и спиртом, не
191
Дает качественного обезжиривания. Поэтому в последние годы
стал применяться механизированный метод обезжиривания с при
менением поверхностно-активных моющих веществ. М еханизиро
ванный метод обезжиривания обеспечивает механическое воздей
ствие, циркуляцию, движение моющего раствора и необходимое
повышение температуры. Механическбе воздействие моющего рас
твора на промываемую поверхность осуществляется с помощью
устройства, головка которого представляет собой разъемный сфе
рический корпус, на котором расположены форсунки, образу
ющие моющий поток жидкости, равномерно распределяемый по
омываемой поверхности. Форсунки расположены по экваториаль
ному сечению головок и создают вращающий момент. Д ля полу
чения максимального моющего эффекта отр^аботанный р.аствор
сливают в емкость нейтрализации. Промывку производят моющими
растворами. Моющим раствором, в частности, является раствор
ОП-7 на водной основе в концентрации 2—3 г/л с добавлением
двухкомпонентного ингибитора (ГОСТ 8 4 3 3 ^ 5 7 ),-ОП-7 обладает
эмульгирующим и диспергирующим свойствами, способствую
щими удалению масляных и жировых загрязнений.
Схему стенда (рис. 7.10) можно разделить на две системы:
систему ОВ (система промывки обессоленной водой) и систему
ОП-7 (система обезжиривания раствором поверхностно-активного
моющего вещества ОП-7).
Система ОВ работает следующим образом. Обессоленная вода
в емкость 1 поступает от обессоливающей установки. Из емкости 1
с помощью насоса низкого давления 6 обессоленная вода, пройдя
фильтр и запорное устройство (на схеме не показанные), попадает
в теплообменник 4, подогреваемый разогретым паром, откуда
с помощью цасоса высокого давления 8 через обратный клапан,
вентиль и задвижку (на схеме не показан) подается в устройство 17.
По мере накопления отработанной жидкости в установочной емко
сти она откачивается в наполнительную емкость 12, откуда с по
мощью насоса 10 низкого давления откачивается для нейтрали
зации.
Система ОП-7 работает следующим образом. В емкость 3
через верхний люк загружается концентрат препарата ОП-7,
количество которого определяется его концентрацией в литре
воды (2—3 г/л), после чего емкость заполняется горячей обессо
ленной водой, в которой раствор перемешивается в течение 5—
10 мин. Раствор насосом низкого давления 7 подается в теплооб
менник 5, в котором раствор нагревается до 45+® °С, и насосом 9
высокого давления через специальные вентили по трубопроводам
подается в устройство 20 П рабочего места. После того, как произ
ведено обезжиривание емкости, происходит промывка подачей
обессоленной воды на I рабочем месте, в то же время на II рабочем
месте начинается процесс обезжиривания вновь установленной
емкости. Взаимозаменяемость I и II рабочих мест обеспечивается
соответствующей гидроразводкой, смонтированной в подвале цеха.
192
Подача В А В
^макс.
\^макс о
Ш
ОВ
ш
Iмин.
----- 5 -----
01
ОВ
ОП-7
17м^
Пм^
“О
.
мин ♦
45
I
5
I Н1 ^ 1 II-* 1Н ^
(\
I
I
I
Н! <НИН >
Н|
|1
I
I
в нейтрализаи, ию
Рис. 7.10. Принципиальная схема промывочного стенда:
1 , 2 — емкости ОБ; 3 — емкость О П -7; 4 , 5
6, 7, 10, и — насосы низкого давления; 8 , 9
давления; 12, 13 — накопительные емкости;
ня, 15 — установочны е емкости; 16 — обьект
д уш ир ую щ ее устройство; 18, 19 —
13
А . В.
Чернышев
— теплообм енники;
— насосы высокого
14 — датчики у р о в -.
промывки; 17, 20 —
задвиж ки
193
Работа стенда связана с координированным включением
и выключением большого количества управляющих вентилей
и поэтому должна управляться автоматически.
Процесс промывки емкостей достаточно трудоемок. Поэтому
применяются и другие способы интенсификации технологических
процессов промывки, например, основанные на сочетании цирку
ляции моющего раствора с одновременным вращением и вибра
цией промываемой емкости в специальных промывочных стендах.
В последнем случае процесс очистки осуществляется в поле
вибрационно-гидродинамического воздействия, которое способ-,
ствует отрыву загрязняю щ их частиц от промываемой поверхности
и их транспортировке к технологическим фильтрам промывочного
стенда.
•
7.7,3. Способы контроля чистоты внутренних
поверхностей трубопроводных систем
Существует два способа контроля чистоты внутренних поверх
ностей: непосредственный и косвенный. Первый *способ связан
с непосредственным наблюдением контролируемой поверхности
и определением степени ее загрязнения. Однако это'г способ
может быть применен, главным образом, только на ранних этапах
технологического процесса, например, при определении чистоты
отдельных элементов баков: днищ, обечаек и т. д., когда имеется
доступ к проверяемым поверхностям. После того, как бак или дру
гой элемент системы собран, непосредственное наблюдение поверх
ности становится невозможным и тогда применяют косвенные
методы, когда о чистоте внутренних поверхностей судят по чистоте
промывочных жидкостей. Так, в частности, проверяют чистоту
внутренних поверхностей гидравлических сис1 ем управления.
В приборах для непосредственного контроля чистоты внутрен
них поверхностей типа П У Л К (прибор универсального люми
несцентного контроля) используется особенность органических
веществ и минеральных масел светиться под действием ультрафио
летового облучения. Люминесценция масел в зависимости от их
сорта может иметь голубой, синий или зеленоватый оттенки.
С увеличением концентрации масла на изделии яркость светяще
гося пятна пропорционально возрастает, что позволяет судить
о степени загрязнения изделия.
Степень обезжиривания поверхности изделия определяют пу
тем сравнения интенсивности излучения люминесценции масла
на этой поверхности с интенсивностью люминесценции поверхности
эталона. Эталон допустимого качества обезжиривания предста
вляет собой поверхность, имеющую такую степень обезжиривания,
какая может быть достигнута в производственных условиях про
мывкой изделия водным раствором ОП-7 с ингибиторами и должна
иметь предельно допустимые концентрации жировых загрязнений.
194
7.7,4. Способы контроля чистоты рабочих жидкостей
Чистота рабочей жидкости является показателем чистоты вну
тренних поверхностей промываемых гидросистем. Поскольку
объемная концентрация загрязнений в жидкости авиационных
гидросистем не превышает 0,01—0,02% и частицы имеют малые
размеры, контроль чистоты является очець сложной задачей.
В настоящее время известен целый ряд способов контроля
чистоты рабочих жидкостей, из которых отметим следующие: ви
зуальный; массовый; основанный на эффекте Тиндаля Контролируемая
и гранулометрический [26]. жидкость
Наиболее простым являет
ся визуальный способ конт
роля, когда о чистоте ра
бочей жидкости
судят с
помощью простых приспособ
лений или «на глаз». Напри
мер, чистоту топливной си
стемы определяют следую
щим
образом:
прогоняют
через фильтр топливо или
промывочную жидкость и на
блюдают, есть ли на фильтре
«блестки». Минимальный раз Рис. 7.11. Схема прибора для проверки
потока жидкости, проходящей
мер «блесток», которые спо чистоты через
промывочный стенд:
собен видеть глаз, — не ме
1 , 3 — фотоэлементы, 2 — лампа, 4 — линзы,
нее 40 мкм.
5 — электронный уси литель , 6 — индикатор
О
качестве промывки гид
росистем также можно судить
по чистоте контрольных фильтров, устанавливаемых на стенды
для заправки и промывки гидросистемы (см, рис. 7.7).
Во время промывки гидросистемы контрольные фильтры не
работают, так как двухходовой кран установлен в положение
«промывка», при котором жидкость идет в бак через фильтры,
минуя контрольные фильтры. После окончания промывки кран
переключают в положение «контроль», при этом вся рабочая
жидкость, пройдя по промытой гидросистеме, поступает через
сливной шланг стенда в контрольные фильтры и затем через
радиатор сливается в бак. В это время стенд должен работать на
том же режиме, что и во время промывки.
После прокачивания насос выключают, кран переключают
в первоначальное положение, вскрывают контрольные фильтры
и осматривают их фильтроэлементы В ряде случаев в качестве
контрольных фильтров используют фильтры с линзой. Минималь
ный размер частицы, который можно различать посредством
такого фильтра, равен 20 мкм [26].
13*
195
Визуальный контроль чистоты жидкости очень прост, не тре
бует сложного оборудования и приборов, может быть выполнен
достаточно быстро (примерно в течение 10 мин) и поэтому находит
широкое применение в промышленности. Однако в большинстве
случаев, в особенности, когда идет речь о контроле качества
промывки гидравлических систем управления, имеюш,их в своем
составе гидроусилители, визуальный контроль является недоста
точным.
Более точными являются различные лабораторные методы ана
лиза чистоты жидкости, в частности, весовой метод.
Проба рабочей жидкости известного объема (обычно 100 и
1000 см^) пропускается через специальный лабораторный бумаж
ный фильтр, который задерживает все частицы размером 5 мкм
и более. Затем этот фильтр просушивают в условиях, недопускаю
щих дополнительного загрязнения фильтра. Просушенный фильтр
взвешивают на аналитических весах и его вес сравнивают с весом
аналогичного чистого фильтра.
Этот метод имеет ряд недостатков:
вопреки требованиям практики определяется весовая, а не
объемная ^концентрация; при легких загрязняющ их частицах
при низкой весовой концентрации жидкость может быть загряз
нена выше допустимых пределов;
недостаточная точность метода; весовое содержание механиче
ских примесей до 0,005% включительно оценивается как их от
сутствие. В условиях авиационных гидросистем этой величине
часто соответствует объемая концентрация, равная 0,008 и даже
0,01 %, которая в отдельных случаях недопустима по соображениям
работоспособности и надежности;
недостаточная производительность способа, требующая лабо
раторных условий.
В последнее время делаются попытки создания приборов для
контроля рабочих жидкостей, основанные на эффекте Тиндаля —
эффекте рассеяния света в мутных средах. Рассматриваемый ме
тод основан на измерении разности в поглощении направленного
луча света в контролируемой и эталонной жидкостях (26].
На рис. 7.11 изображена схема прибора, позволяющего кон
тролировать чистоту потока жидкости, проходящего через промы
вочный стенд. Луч света от источника (лампы) через конденсоры
попадает на стеклянный трубопровод, вмонтированный в промы
вочный стенд, и в кювету с эталонной жидкостью, чистота которой
соответствует установленным требованиям. В результате наличия
в промывочной жидкости определенного количества частиц свето
вой поток, входящий в стеклянный трубопровод, рассеивается
в различных направлениях. Д ля получения величины, характе
ризующей загрязненность рабочей жидкости, используется только
та часть светового потока, которая попадает в выходное окно,
перпендикулярное основному световому потоку. Увеличение за
грязненности промывочной жидкости вызывает уменьшение осве196
щенности одного из фотосопротивлений и соответственное изме
нение напряжения, которое через усилитель вызывает срабатыва
ние стрелочного индикатора.
Однако гидросистемы неодинаково чувствительны к размерам
загрязняющих рабочую жидкость частиц. Поэтому важно опреде
лить гранулометрический состав загрязняющих жидкостей, т. е.
знать состав загрязнений по количеству частиц различного раз
мера.
Все предыдущие методы не позволяют определить грану
лометрический состав загрязнений жидкостей.
Эту задачу можно ре
свыше 1001
шить путем визуального
подсчета частиц с помощью
микроскопа. Одпако такой
метод является очень тру
доемким и недостаточно
достоверным,
За последние годы были
созданы образцы автома
тических приборов, обес
печивающих грануломет
рический анализ механиче
ских примесей гидросистем
[26]. В большинстве слу
чаев в таких приборах
используют фотоэлектри Рис. 7.12. Схема прибора дл я определения
ческий принцип определе размера и количества твердых частиц:
— оптическая система, 2 — предметный столик,
ния размеров и подсчета 31 —
предметное стекло, 4 — привод, 5 — оп ти
твердых частиц (рис. 7.12). ческое устройство, 6 — фотоэлемент, 7 — счет
чик загр язн яю щ и х частиц, 8 — дискрим инатор,
Пучок света с помощью
9 — усилитель
входной оптической систе
мы направляют на предмет
ное стекло микроскопа. На предметное стекло нанесена исследу
емая рабочая жидкость. Предметное стекло установлено на пред
метный столик, совершающий с помощью специального привода
и системы управления сканирующие движения, заключающиеся
в незначительных продольных перемещениях с одновременным
поперечным перемещением на шаг, равный 50 мкм. В результате
пучок света на своем пути встречает загрязняющие жидкость ча
стицы различных размеров и в соответствии с размерами этих
частиц изменяет свою интенсивность. Пучок света, пройдя вы^ходное оптическое устройство, попадает на фотоэлемент, который г е
нерирует электрические импульсы в соответствии с изменяющейся
интенсивностью светового потока. При этом амплитуда импульса
будет тем больше, чем больше загрязненность частиц, встреченных
на пути света. Далее эти импульсы усиливаются с помощью уси
лителя. Усиленные импульсы подаются в амплитудный дискри
минатор, который производит селекцию импульсов на пять групп
197
в зависимости от величины амплитуды импульсов. Тем самым
производится селекция частиц от 1 до 200 мкм на пять групп
в зависимости от их размеров. Подсчет частиц производится элек
тронными счетчиками (в схеме имеется пять счетчиков).
Применение такого прибора сокращает необходимое для под
счета время по сравнению с фотовизуальным способом примерно
в 5 раз. При этом значительно возрастает достоверность данных
подсчета.
Применение автоматизированных приборов для количествен
ного контроля рабочих жидкостей в процессе промывки позволяет
получить более полные и объективные данные о качестве про
мывки.
Немаловажным является также знание состава загрязненных
частиц. Так, например, для гидронасосов, гидроусилителей и
золотниковых распределителей наиболее опасными являются
частицы кварца и окисей некоторых металлов. В то время как
загрязняющие частицы органического происхождения в ряде слу
чаев не только не усиливают, а наоборот уменьшают износ тру
щихся поверхностей.
В процессе промывания микронеплотности трубопроводов,
баков и других элементов гидросистем заполняются .жидкостью,
что снижает достоверность контроля герметичности. Перед кон
тролем герметичности газовыми методами трубопроводы и баки под
вергают процессам сушки. Существуют различные способы интен
сификации технологических -процессов сушки путем продувки
объектов контроля нагретым воздухом, вакуумирования и др.
7.7.5. Контроль герметичности трубопроводных систем
Одним из важнейших параметров, определяющих качество и
надежность гидрогазовых систем, является герметичность. Гер
метичность — это свойство внешних и внутренних оболочек
не пропускать через себя рабочие жидкости и газы. В зави
симости от этого различают внешнюю и внутреннюю герметич
ность.
Внешняя негерметичность связана с утечками жидкостей или
газов контролируемой системы через неплотности (в сплошных
оболочках, соединениях и других местах) в окружающую систему
пространство.
Внутренняя негерметичность связана с нежелательными пере
теканиями рабочих жидкостей и газов из полостей высокого да
вления в полости низкого давления внутри системы или отдельного
агрегата. Внутренняя негерметичность отдельных агрегатов обычно
оговаривается в технических условиях и проверяется при входном
контроле.
Количественная оценка герметичности определяется утечкой
через элементы конструкции систем рабочего или контрольного
вещества, величина которой характеризует степень герметичности.
198
Степень герметичности можно определить количеством жидкости
или газа, вытекающим из замкнутых объемов контролируемой
системы в течение заданного промежутка времени при заданном
давлении. Из данного определения видно, что чем выше степень
герметичности, тем меньше ее численная величина.
Степень герметичности определяется заданной надежностью
и условиями работы, хранения, допустимой концентрацией рабо
чего вещества в окружающем систему пространстве, противопо
жарной безопасностью, запасом рабочего вещества в системе и
другими факторами. Степень герметичности должна назначаться
конструктором.
При задании степени герметичности различают:
степень герметичности системы в целом;
степень герметичности отдельных участков системы (или
отдельных соединений трубопроводов, стыков, сварных швов и
т. д.).
Степень герметичности системы можно определить по фор
муле:
(7.1)
где ^сист — степень герметичности системы (суммарная макси
мально допустимая утечка рабочего вещества), м^-Па/с, V —
объем системы, л; Ар — максимально допустимое падение давле
ния в системе, Па; I — время, в течение которого задано Ар, с.
Степень герметичности отдельных участков
можно опре
делить по формуле:
Я уч
~
^си ст/^’
(^•2)
где п — число участков.
Независимо от применяемого метода контроля герметичности
в большинстве случаев желательно проверять герметичность всей
собранной системы не только по ее отдельным частям, но и в целом,
т. е. в том виде, в каком система работает при эксплуатации.
Контроль герметичности заключается в наполнении контро
лируемой системы (ее емкостей, трубопроводов и т. д.) контроль
ным веществом и в обнаружении и регистрации утечек этого ве
щества при определенном перепаде давления.
Контрольное вещество — это жидкость, газ или смесь газов,
которым заполняется бортовая система при испытании на герме
тичность. Контрольным веществом может быть рабочее вещество,
т. е. жидкость, которой заполняется бортовая система во время
эксплуатации (например, масло АМГ, смазочные масла и т. д.),
а также воздух или газы (смесь газов), являющиеся специальными
контрольными веществами, применяемыми только при контроле
герметичности. К таким специальным веществам можно отнести
гелий, фреон, аммиак и т. д.
Специальное контрольное вещество подбирают таким, чтобы
его вязкость была ниже вязкости рабочего вещества. Это повышает
199
проникающую способность контрольного вещества и тем самым
качество контроля герметичности.
При выборе контрольного вещества необходимо следить за
тем, чтобы оно не вступало в нежелательные химические, реак
ции с материалами или покрытиями поверхностей контролируе
мых систем.
Утечка — это действительный поток жидкости или газа, про
ходящий через неплотности определенных геометрических разме
ров при заданном перепаде давления.
Эквивалентная утечка — соотношение потоков жидкостей и
газов, проходящих через одну и ту же неплотность при одинаковых
условиях.
^
..
Поток — это количество жидкости или газа, проникающего
в единицу времени через неплотность; единицей измерения потока
является м^-Па/с.
В единицах потока измеряются степень герметичности, утечки,
а такж е чувствительность метода контроля-герметичности.
Чувствительность метода контроля герметичности — это ми
нимальная утечка контрольного вещества, регистрируемая при
борами или каким-либо способом при данном методе контроля.
При выборе метода контроля герметичности необходимо, чтобы
чувствительность метода измерения была бы в несколько раз
выше степени герметичности контролируемой системы.
Прежде чем приступать к разработке, а тем более к изготовле
нию герметичной бортовой гидрогазовой системы, необходимо
рассчитать и количественно определить требуемую степень ее гер
метичности. При этом необходимо считаться с реальной возмож
ностью объективного контроля требуемой степени герметичности,
а эта возможность зависит, главным образом, от чувствительности
имеющихся в распоряжении методов и средств контроля герме
тичности.
7.7.6. Классификация методов контроля герметичности
Одним из существенных признаков, по которым удобно класси
фицировать методы контроля герметичности, может служить кон
трольное вещество.
Все наиболее употребительные методы контроля герметичности
можно разделить на две группы;
газовые, когда в качестве контрольного вещества используется
азот или воздух с добавками (или без них) различных веществ
для обнаружения негерметичности;
гидростатические, когда в качестве контрольного вещества
используются жидкости (масло АМГ, керосин и т. д.) с добавками
(или без них) различных веществ для обнаружения негерметич
ности.
При выборе гидростатического или газового метода контроля
герметичности необходимо считаться с тем, что заполнение боль
200
ших объемов газами под значительными давлениями таит в себе
опасность взрыва, и в этом отношении существенным преимуще
ством гидростатических методов является значительно меньшая
взрывоопасность по сравнению с пневматическими методами.
Газовые методы контроля герметичности обычно применяются
для контроля следующих систем:
пневматической (флюгирование винтов, аварийная остановка
двигателя, аварийное включение тормозов, выброс парашюта
с давлением порядка 15,0 МПа и аварийной системы с давлением
порядка 5,0 МПа и т. д.);
топливной * (самолетная топливная система низкого давле
ния — порядка 0,30 МПа и двигательная система высокого да
вления — порядка 15,0 МПа);
масляной *;
кондиционирования воздуха (обогрев, обдув салона, кабины
летчика);
кислородной *;
противопожарной и нейтрального газа;
системы антиобледенения и др.
Воздух, азот или другую газовую смесь в контролируемую си
стему чаще всего подают под заданным давлением с помощью
несложных стендов. Стенд состоит из одного или нескольких бал
лонов с воздухом или другим контрольным газом (обычно приме
няются баллоны емкостью 40 л и давлением 15,0 МПа), крана, по
нижающих регуляторов давления и манометров. Данный стенд
позволяет выдерживать заданное давление в контролируемой
системе в течение требуемого промежутка времени.
Гидростатические методы крнтроля герметичности обычно при
меняются для контроля ряда гидравлических систем, например,
для контроля герметичности основной (включая управление за
крылками, шасси, тормозами, стеклоочистителями и т. д.) и бустерной (включая управление элеронами, рулем высоты, килем)
гидросистем самолета.
При проверке герметичности можно использовать в качестве
контрольных жидкостей сами рабочие жидкости, а в ряде слу
чаев — специальные контрольные жидкости, имеющие высокую
проникающую способность, например, керосин, жидкий фреон и др.
При гидростатическом методе негерметичность можно обна
ружить:
по спаду давления контрольной жидкости в контролируемой
системе (отключенной от источника давления) в течение заданного
промежутка времени;
по пятнам на меловой бумаге, которой обклеиваются места,
где необходимо проверить герметичность;
*
К ак видно, в данных случаях контрольное вещество не совпадает с р а
бочим веществом.
201
по свечению люминофоров, добавляемых в контрольную жид
кость, в лучах света определенной части спектра, испускаемых
специальными лампами.
"
'
При газовом методе негерметичность можно обнаружить:
по спаду давления контрольного газа в контролируемой.системе (отключенной от источника давления) в течение заданного
промежутка времени);
'
•
по появлению мыльных пузырей, возникающих на обмылен
ных местах контролируемой системы, заполненной воздухом или
азотом под требуемым давлением;
по появлению пузырьков воздуха или азота, выделяемых в не
герметичных местах агрегата или части контролируемой системы,
наполненной контрольным газом под требуемым давлением и
погруженной в воду или другую жидкость;
' •
по обнаружению частиц гелия в камере масс-спектрометра;
по обнаружению частиц фреона в специальном датчике, в ко
тором под действием фреона увеличивается эмиссия положитель
ных ионов;
по изменению цвета специальных обмазок в результате хими
ческих реакций с контрольной жидкостью, проникшей через
неплотности в результате' негерметичности системы. Например,
в случае применения в качестве контрольного газа смеси воздуха
с аммиаком на специальной обмазке, состоящей из смеси крео
зола с агар-агаром, в случае негерметичности контролируемой
системы образуются «устойчивые следы» в виде малиновых пятен;
по обнаружению радиоизотопов (с помощью счетчика Мюл
л ер а-Г ей ге р а ), добавленных в контрольный газ;
по свечению люминофоров, добавляемых в контрольный газ
(например, закись азота), в лучах света определенной части спек
тра, испускаемых специальными лампами).
7.7.7. Выбор методов и режимов испытаний
Выбор наиболее эффективного метода контроля герметичности
и оптимальных режимов испытаний можно вести лишь в том слу
чае, если имеется способ определения эквивалентной утечки.
В настоящее время получил наибольшее распространение мате
матический способ определения эквивалентной утечки, основан
ный на математической модели течения через неплотность (кото
рая рассматривается как цилиндрический канал, перпендику
лярный оболочке). Модель течения подчиняется формуле Пуазейля,
которая для жидкости имеет вид:
(Рнач
Ркон)>
(7.3)
а для газов
яН
81|и
202
^нач
2р1
Ук(.
где (Зж “ объемный расход жидкости м^/с;
— объемный расход
газа через вход в неплотность, м^/с; г — радиус неплотности, м;
I — длина неплотности (толщина оболочки), м; — коэффициент
динамической вязкости, Па'-с;
— давление на входе, Па;
Ркон — давление на выходе, Па.
Выделяя из обоих уравнений члены, зависящие от геометри
ческих параметров неплотности, и постоянные коэффициенты
можно заметить, что при этом получим один и тот же одночлен,
равный я^V8^.
Следовательно, можно записать:
ТСГ^
СжИ'Ж _
20гРначм4^
81
Рнач
Ркон
Рнг
Данное уравнение указывает на связь всех физических пара
метров, характеризующих явление негерметичности при заданной
геометрической неплотности. Оно позволяет определить параме
тры контрольной жидкости или газа, так как во многих случаях
рабочее вещество не может быть использовано для контроля гер
метичности.
Степень герметичности
(допустимая утечка) в случае, когда
используется жидкость, определяется объемным расходом
__
в случае, когда используется газ, — произведением
объемного расхода на давление в определяемом сечении (^а
2 * Р на ч г) *
^
При контроле, герметичности обычно давление окружающей
среды равно атмосферному (т. е. р^оч = !)•
Тогда предыдущее уравнение можно записать в таком виде.
= сопз1.
(7.5)
Рж — 1
Рг — 1
Уравнение (7.5) позволяет легко определить давление кон
трольного вещества р^, если известна чувствительность метода
контроля герметичности при использовании этого вещества
для всех возлюжных сочетаний рабочего и контрольного вещества
(жидкость—жидкость, газ—жидкость, газ—газ).
Д ля сочетания рабочих и контрольных веществ жидкость газ
_________
получим
(7.6)
1.
р ,= |/ 2 ( Р ж - 1 )
Д ля сочетания рабочих и контрольных веществ жидкость
жидкость получим
I
I
(7.7)
Рж,-{Рж
и
^
Д ля сочетания рабочих и контрольных веществ газ
лучим
_
газ по
(7.8)
(7.4)
Рг
203
Если контрольное вещество находится в смеси с другим веще
ством
наполнителем (например, гелием или фреоном в смеси
с воздухом или азотом), значение испытательного давления опре
деляется по этим же формулам, но значения
и
берутся
соответственно для смеси контрольного газа [26].
Рассмотрим некоторые из наиболее распространенных методов
контроля герметичности.
7.7.8, Метод перепада давления
Испытание сводится к созданию в испытываемом объекте повы
шенного давления газа и к замеру давления в начале и ^ конце
установленного промежутка времени. Изменение первоначально
замеренной величины давления свидетельствует о негерметичности
испытываемого объекта.
Данный метод рекомендуется применять при испытаниях
объектов лишь в том случае, если требования по герметичности
сравнительно невелики (например, для герметических отсеков
самолетов). Величина спада давления и время, в течение которого
происходит спад, указывается в технических требованиях на
испытания.
Величина чувствительности метода равна 1,33-ДО-з м^'^-Па/с.
7.7.9. Пневматический метод
(с использованием мыльной эмульсии)
Испытание сводится к покрытию мыльной эмульсией отдель
ных участков наружных поверхностей и соединений сопрягаемых
деталей, находящихся под избыточным внутренним давлением
газа. В местах течи происходит вздутие мыльной эмульсии, что
указывает на негерметичность в этом месте.
Этот метод применяется для объектов, допустимые утечки ко
торых составляют 5,33*10“® м^-Па/с, а также при необходимости
предварительной проверки перед испытанием более высокочув
ствительным методом.
7.7.10. Пневмогидравлический метод «аквариума»
Испытание по данному методу сводится к погружению испы
туемого объекта в ванну с водой с 5%-ным раствором хромпика.
Объект заполняется контрольным газом под рабочим давлением.
Место негерметичности определяется по выделяющимся пузырькам
газа (рис. 7.13). Определяется связь потока ^ газа (через течь) с
размерами и частотой образования пузырьков.
Силы, приводящие к образованию пузырьков газа, должны
преодолеть сопротивление всех сил, противодействующих этому
образованию. Поэтому давление газа в пузырьке должно быть,
по крайней мере, равно суммарному давлению на пузырек извне.
204
Это давление складывается из атмосферного давления р, гидроста
тического давления столба жидкости
= р§к (р — плотность
жидкости, кг/м^;
ускорение силы тяжести, м/с^; Н
высота
столба жидкости, м) и капиллярного давления
= 4 о /^ , обус
ловленного поверхностным натяжением окружающего пузырек
слоя жидкости (а — коэффициент поверхностного натяжения,
Н/м; О — диаметр пузырька, м. Внутреннее давление в пузырьке
создается потоком ^ газа через течь, натекающего
в объем пузырька за время
Равенство Рвн = Рн + Рг + Р
приводит к выражению для потока
^= -
р§к
Рат ) » (^-9)
где нулевой индекс относит все
величины к моменту отрыва пу Рис. - 7.13. П ринципиальная схема
зырька, происходящего через вре испытания на герметичность мето
дом «аквариума»:
мя ^0 после начала его образова
I — к ом прессор, 2 — манометр, 3 —
ния.
запорны й клапан, 4 — испытуемый
агрегат, 5 — ванна с водой
Оценка показывает, что пер
вый и второй члены суммы малы
по сравнению с третьим, так что в реальных условиях испытаний
поток газа через течь можно с достаточной точностью определить
из уравнения ^
р или в более удобном виде, поскольку
/о = А//д {п — число пузырьков, образующееся за время наблю
дения),
плО^
(7.10)
р.
а
6м
Чувствительность метода «аквариума» к течам определяется
минимальным размером наблюдаемого пузырька и частотой его
образования.
Размер пузырька при отрыве от течи можно определить из
условия равенства силы
стремящейся вытолкнуть пузырек
газа из жидкости, и силы поверхностного натяжения Рп =
= 2лга {г — радиус капиллярного канала утечки у выхода на
поверхность), Р а = —^ ё 9 Отсюда диаметр пузырька
О
(7.11)
Пневмогидравлический метод относится к числу самых простых
и распространенных методов. Применение его наиболее эффек
тивно в условиях испытания объектов, прочность которых допу
скает создание в них значительных избыточных давлений газа.
205
Этот метод позволяет не только находить конкретные места течи
но и определять величину утечки в данном месте
’
Чувствительность метода равна 1 ЗЯ. Щ-5 д^зпс/^ ,
быть существенно повышена 1 ^ к видйо „з ф о 1 у 1 ^ 7 Л о Г П ”
мещением ванны с объектом в барокамеру с пониженным лав яр
нием окружающей среды. Этот метод контроля герметич“ ос?и на
зывают методом бароаквариума (рис. 7.14).
Способ определения негерметичности в барокамере Пои игпы
сГтвеГ!—
и Гс™ -^о -ра==^^
начале и в конце заданного промежутка времени после отключения вакуумных агрегатов
установки, определяется сте
пень герметичности
баро
камеры. После этого из нее
вновь откачивается воздух до
первоначального давления,
а объект испытаний запол
няется испытательным газом
(обычно воздухом) до эксплу
Рис. 7.14. П ринципиальная с х е м а 'и с п ы
атационного давления.
тания на герметичность методом бароак
После отключения ваку
вариума:
умных агрегатов установки
вентиль,
2 — манометр,
3 — емкость
производятся замеры давле
перелива, 4 — вак уум -н асос, 5 — испытываемый агрегат
ний в барокамере в начале
и в конце установленного
промежутка времени.
по ф“
е:
собственно барокамеры определится
'■®Р*‘®™чности собственно барокамеры, К =
л
внутренний свободный объем барокамеры- V. —
объем барокамеры до размещения в ней и с п ы т у е м о ^ о к е к т а пи“я 7объем”е V
“ « зм е н е ^ е д авл ^
установленное время;' 1; — время (установлен
повышение^давл^Гня^П:;^.
к“ ^ р :
п п и ^ !!с п ы т а 1 „ Т " “ ‘' ™Р^'е™чнос™ испытываемого объекта
в десять
методом должна быть больше (не менее чем
В десять раз) величины собственного натекания барокамеры
е т с я 'Г ^ о р м 'у Г " " ''" ” ™ - -.т ы в а е м о г о объек^’та оп'ределя206
^
Г— <3нг.
■
(7.13)
\
)
где (З^г — суммарная величина натекания в барокамеру от соб
ственного натекания барокамеры и микронеплотностей испыты
ваемого объекта. Эта величина определяется по формуле:
Р2 — Р1
(7.14)
Г
где
— время, в течение которого давление в барокамере возра
стает от
до ро.
Чувствительность этого метода равна 1,33* 10“®м^-Па/с.
7.7.11. Масс-спектрометрический метод
Данный метод контроля герметичности заключается в исполь
зовании высокочувствительного масс-спектрометрического течеискателя.
Масс-спектрометрический течеискатель — это относительно
простой газоанализатор, настроенный на регистрацию содержания
одного пробного газа в газовой смеси. В большинстве случаев
пробным газом служит гелий.
Основные преимущества гелия заключаются в его химической
инертности и в том, что он практически отсутствует в атмосфере
и в газовых выделениях контролируемых объектов.
Масс-спектрометрический анализ, в основном, сводится к сле
дующим процессам, происходящим в условиях глубокого вакуума:
превращение анализируемых молекул в положительные ионы
с зарядом е;
создание моноэнергетического пучка посредством ускорения
ионов продольным электрическим полем;
разложение ионного пучка на компоненты по значениям т1е,
где т — масса заряженной частицы;
регистрация и измерение интенсивности выделенного ионного
пучка с определенным отношением т1е.
Выделенный пучок ионов с определенным отношением т/е
воспринимается регистрирующим устройством, измеряющим его
интенсивность.
Применение масс-спектрометрических течеискателей для кон
троля герметичности ведется несколькими способами.
Способ «щупа». Сущность метода «щупа» сводится к сле
дующему. Объем испытываемого объекта заполняют гелием или
гелиевоздушной смесью под давлением, выше атмосферного
(рис. 7.15). К фланцу течеискателя через гибкий трубопровод
подсоединяют щуп — течь, позволяющий при полностью откры
том дросселирующем вентиле течеискателя получать в его камере
рабочее давление 2,66-10"^ Па.
Перемещая щуп вдоль испытуемой поверхности, можно обна
ружить место нарушения герметичности, так как гелий через течь
будет улавливаться щупом. Чувствительность способа — от
1,33-10-6 до 6,66-10-8 м^-Па/с.
207
Перемещение щупа относительно поверхностей проверяемых
баков может быть механизировано. На рис. 7.16 показана схема
стенда с системой программного управления, которая обеспечи
вает продольное перемещение каретки со щупом и вращение
проверяемого бака.
18
объекта. При наличии негерметичности гелий проникает в полость
вакуумной камеры, а из нее — в течеискатель.
Способ вакуумирования испытуемых объектов, помещенных
в гелиевую камеру. Сущность метода с применением гелиевой
камеры заключается в том, что испытуемый объект помещается
в камеру и соединяется с откачной системой и течеискателем
(рис. 7.17). В контролируемом объекте создается вакуум, а в ка
меру под заданным давлением подается гелий или гелиевоздуш-
Ц 9 Ю
/^
/4
15
76
П
18
21
Рис. 7.15. П ринципиальная схема испытания на герметич
ность гелиевым течеискателем методом щупа:
/ — испы туемое и здел ие, 2, .6 ~ манометр, 3 — тройник 4 —
о~
7 — баллон с гелием , 8 — вентиль заправочный, 9
клапан заправочны й, 10 — подставка II 15 _
^
— заж и м ,
— насос вакуумный/в
гелиевый течеискатель, / 7 — вакуумметр ионизационны й,
18, 19
лампа терм опарная, 20 — тройник, 21 — щуп
Способ помещения контролируемых объектов в вакуумную
камеру. Контроль герметичности по данному способу сводится
к тому, что испытываемый объект помещается в вакуумную ка-
Рис. 7.17. Схема испытания на герметичность способом ва
куумирования испытуемого изделия, помещенного в гелие
вую камеру:
/ — течеискатель, 2 — выносной п рибор, 3 — вак уум м етр, 4 —
терм опарная лампа, 5 — вакуумный н асос, 6 — вентиль д р е
нажны й, 7 — вентиль, 8 — вентиль дроссел и рую щ и й, 9 — вентиль-натекатель, 10 — контрольная течь, 11 — вентиль кон
трольной течи, 12 — дренаж ны й вентиль, 13 — испы туемое и з
д ел и е, 14 — гелиевая камера, 15 — м ановакуумм етр, 16 — вен
тиль системы зап олн ен ия, 17 — манометр, 18 — бачок -см еси
тель, 19 — баллон с гелием , 20 — баллон с азотом или воздухом ,
21 — редуктор
Рис. 7.16. Схема стенда для перемещения каретки и вращения про
веряемого бака:
I — кольцо с путевыми переклю чателями, 2 — баллон с эталонной гелиевовоздуш нои смесью , 3 - привод вращ ения изделия, 4 - каретка поперечного
перемещ ения течеискателя, 5 - течеискатель, 5 - о с н о в а н и Г / - полик Я щ уп течеискателя, Р - привод каретки поперечного перемещения^ / Г - ка
ретка продольного перемещ ения течеискателяГ П - п у л ь Г у Х в л е н и я
ал привода вращ ения изделия, / 5 —плиты — заглуш ки дл я крепления изделия
меру, которая соединена с откачной системой и течеискателем.
В вакуумной камере создается вакуум порядка 1,33-Ю"^ Па,
а в испытываемый объект подается гелий или гелиевоздушная
смесь под избыточным давлением, допустимым для проверяемого
208
ная смесь. При наличии течи в контролируемом объекте гелий
проникает внутрь его и далее в течеискатель. Чувствительность
способа 1,33-10"^ м^-Па/с.
Способ вакуумирования с применением вакуумных присо
сок. Сущность данного метода заключается в том, что обследо
вание производится специальной вакуумной камерой (присос
кой). Эта камера присоединяется к наружной поверхности испы
тываемого объекта и соединяется вакуумным шлангом с тече
искателем (рис. 7.18). В контролируемый объект подается под
избыточным давлением гелий или гелиевоздушная смесь, а в ва
куумной присоске с помощью откачной системы создается разре
жение порядка 6,66-10“^ Па.
При наличии течи в объекте гелий попадает в вакуумированную
полость присоски, а оттуда — в течеискатель.
Чувствительность способа составляет 1,33-10"® м^*Па/с.
14
А . В. Чернышев
209
Способ накопления при атмосферном давлении. Сущность
способа заключается в том, что вокруг контролируемой зоны объ
екта создается замкнутый объем накопления, который может
быть выполнен в виде металлического кожуха или камеры из
герметичной пленки или ткани.
В испытываемый объект под допустимым избыточным давле
нием подается гелий или .гелиевоздушная смесь. При н ^ и ч и и
негерметичности объекта гелий через микронеплотности испыты
ваемого объекта проникает в объем накопления в течение устано
вленного промежутка времени, создавая в объеме накопления
9
Ю Ч!
12
С
■
Рис. 7.18. Схема испытания на герметичность с применением
вакуумных присосок:
/ — гелиевый течеискатель, 2 — выносной п рибор, 3 — вакуум м етр,
4 — лампа терм опарная, 6 — при соска, 7, 20 — контрольная течь,
5, в, 15, 16, 17, 19 — вентиль, 9 — испытуемый объект, /О, 12 — ма
нометр, II — бачок п редварительного смеш ения гелия с воздухом ,
13 — редук тор, 14 — баллон с гелием , 18 — вакуум -насос
,
/
определенную концентрацию гелия. Из объема накопления с по
мощью иглы Льюера гелиевоздушная смесь подается в камеру
течеискателя, настроенного на расчетную, соответствующую дан
ному испытанию, концентрацию. Сравнивая реакцию течеиска
теля, настроенного на контрольную концентрацию смеси, и кон
центрацию, получившуюся в объеме накопления, можно судить
о герметичности испытываемого объекта.
Расчет степени герметичности производится по формуле:
С„зл = 2.1 СнУн
^н
(7.15)
где Сн — концентрация смеси в объеме накопления,
К
объем накопления, м^;
— время накопления, ч.
Чувствительность способа
весьма высока и достигает
6,66-10-’ м 3.Па/с.
Основные методы контроля герметичности проиллюстриро'
ваны в табл. 7.2, где они подразделяются по методам, определяю
щим локальную и суммарную негерметичность, а также по давле210
к
сзг
=
3
п.
с
ок> к
р
5 га
§
14*
О
и
Я) <
ссо
а;
га
Ч ес
(Г)
21;
нию внутри изделия. На табл. 7.2 приняты следующие обозначе
ния: Ра — атмосферное давление;
Сх — концентрация гелиевой
смеси в изделии и в зоне негерметичности (в объеме накопления)
соответственно; Ск,
— концентрация гелия в гелиевой камере
и в окружающей среде (в цехе) соответственно;
Ри — давление
в гелиевой камере и в изделии соответственно;
— расход ге
лиевой смеси через место негерметичности.
7.7.12. Испытание прочности трубопроводных
систем методом опрессования
Давление жидкости, при котором производится испытание
прочности бортовых систем и их элементов, зависит от“ многих
факторов и, в первую очередь, от тех максимальных нагрузок,
которые могут встретиться в процессе эксплуатации, и от норм
прочности применительно к тому или иному изделию. Так, на
пример, если при старте за время ^ летательный аппарат достигает
скорости, равной V, то из формулы
можно определить а
и, следовательно, перегрузку N = а!§, где § — ускорение силы
тяжести. Тогда давление р„сп жидкости при опрессовании бака
можно определить как
Рисп = (Рнадд + 7/^Л^)^,
.
(7.16)
где Рнадд — давление наддува бака, Па; 7 — удельный вес рабо
чей жидкости, Н/м^; Н — высота бака, м; N — перегрузка; к —
коэффициент прочности, устанавливаемый Котлонадзором. Раз
рушающее давление бака может быть определено по формуле [26 ]:
100,
(7.17)
где
— минимальное разрушающее давление, Па; ав — пре
дел прочности материала, Па; с1 — диаметр бака, м;
— мини
мальная толщина, м.
7.8. ТЕХНОЛОГИЯ МОНТАЖА МЕХАНИЧЕСКИХ
СИСТЕМ УПРАВЛЕНИЯ
7.8.1.
Конструктивно-технологическая
характеристика механических систем управления
К механическим системам, имеющим сложные кинематические
связи, относятся системы управления полетом и управления
силовой установкой (в которых усилия передаются с помощью
многозвенных механизмов, состоящих из тяг, тросов, качалок
и т. п.), системы выпуска и уборки шасси, системы катапульти-
212
100
Вал и ктограни цитель
а)
6)
Рис. 7.20. Схема прокладки тросовой провод
ки по роликовым направляющим
рования и т. д. На рис. 7.19 изображена схема жесткой проводки
управления сверхзвуковым самолетом.
Управление по необратимой схеме снабжено механизмами
триммерного эффекта и нагрузочными устройствами для имита
ции усилий при управлении. В проводке управления элеронами
нагрузку создает упругий стержень 2, закручивающийся при от
клонении ручки. В проводке управления стабилизатором (цельно
поворотным горизонтальным оперением) и рулем направления
нагрузочный механизм — пружинный. Отклонения элеронов и
р-уля направления производятся гидроусилителями, а стабили
затора — гидромоторами через червячную пару. В проводку
управления включены рулевые машины автопилота. Поворот
стабилизатора производится с помощью кулисы 21, скользящей
в пазу, расположенном в фюзеляже.
Монтаж функциональных элементов систем управления (руле
вых машин, гидроусилителей и т. д.) осуществляется, в основном,
путем установки на плоскость с совмещением отверстий с приме
нением болтов, а также в проушины с совмещением отверстий.
Тяги прокладываются по роликовым направляющим по повод
кам и качалкам. Тросы прокладываются по роликовым направля
ющим (рис. 7.20). Д ля соединения тяг друг с другом и качалками
применяются вильчатые соединения: нерегулируемые (рис. 7.21,6)
и регулируемые (рис. 7.21, а). Тросы соединяются тандером
(рис. 7.22, а) и коушем (рис. 7.22, б).
7.8.2. Основные требования, предъявляемые
к монтажу, регулированию и контролю
механической системы управления полетом
Рис. 7.21.
Виды вильчатых соединений;
а — регул и руем ое
соеди н ен ие, б — н ерегул ир уем ое
соеди н ен ие
а)
6)
Рис. 7.22. Виды соединений тросов:
а — тандером , б — коуш ем
Монтажные работы в агрегатах каркаса самолета и на эле
ментах конструкции должны выполняться в соответствии с эта
лонами, при помощи приспособлений, кондукторов и шаблонов,
отработанных в процессе конструктивно-технологической отра
ботки монтажей и взаимоувязанных со стапельной и другой ос
насткой каркаса самолета. Монтировать разрешается только де
тали и агрегаты, параметры которых соответствуют требованиям
чертежа и техническим условиям на их изготовление и сборку.
Все сверлильные работы для крепления элементов системы
управления должны быть выполнены перед прокладкой тяг, так
как наличие стружки может привести к заклиниванию тяг в на
правляющих. Независимо от условий монтажа детали системы
управления (колонки, педали, кронштейны и качалки) должны
подаваться из механосборочных и других цехов с окончательно
отработанными поверхностями и отверстиями.
Тросы и тяги для монтажа системы управления должны пода
ваться после проверки комплектно. Механические детали — ста
канчики, вилки, втулки, комплектующиеся с тягами, должны
быть проверены до сборки. В заготовительных цехах необходимо
214
215
предварительно испытать тросы на растяжение, заплести концы
тросов на коуш или заделать в наконечники, собрать их с тандерами или роликами, проверить, нет ли заершенности прядей, сле
дов коррозии, и только в таком виде поставлять на монтаж в агре
гатные или сборочные цехи.
При монтаже деталей системы управления необходимо прове
рять плотность прилегания их посадочных мест к элементам-кар
каса самолета. Если сверление крепежных отверстий произво
дится по разметке, а не по кондуктору или шаблону, то наблю-
НапраВление
двин<ения
']
^ ' Г 1ловпа заклепай
не должна перехо дить эту лининз
\Зазор не-мен
0,5 им
Рис. 7.23. Монтажные зазоры в элементах системы управления;
/ — тя га , 2 — головка зак л еп к и , 3 — ролик, 4 — качалка, 5 — у х о
качалки
даются перекосы. В этих случаях в технологическом процессе
на монтаж деталей следует предусмотреть установку клиновидных
прокладок.
После установки и соединения тяг необходимо убедиться в на
личии зазоров между подвижными частями системы управления и
элементами конструкции. В трех роликовых направляющих
(рис. 7.23) тяги не должны заедать. Трубчатые заклепки крепления
наконечников тяг при движении тяг не должны упираться в ро
лики. Между рычагами и тягами при крайних положениях дол
жны быть определенные минимальные зазоры.
При прокладке и подсоединении тросов ось троса должна сов
падать с плоскостью симметрии ролика. Перекос троса в точке
схода его с ролика не должен быть более двух градусов. Д ля
определения перекоса трос оттягивают в точке А (см. рис. 7.20),
находящейся на расстоянии 100 мм от точки схода его с канавки.
При отжиме троса до 3,5 мм ось должна совпасть с плоскостью
симметрии канавки. Зазоры между тросами и ограничительными
валиками в обоймах роликов должны находиться в пределах
0,15—2,5 мм в зависимости от диаметра троса. Между деталями
2 16
конструкции или оборудования, расположенными на расстоянии
100 мм от точки схода троса ролика, должен быть зазор не менее
2 мм, а все подвижные и вращающиеся детали должны находиться
от тросов на расстоянии не менее 3 мм.
Все тросовые проводки при монтаже должны быть натянуты
с таким расчетом, чтобы при понижении температуры они не
слишком натягивались, а при повышении температуры не про
висали. Величину окончательного натяжения тросов следует
проверить после регулирования органов управления.
Технологический процесс монтажа элементов и прокладки
коммуникаций системы управления состоит из часто повторяю
щихся операций и переходов. Д ля сокращения трудоемкости офор
мления технологической документации необходимо использовать
типовые процессы и технологические нормали.
После монтажа системы управления самолетом производится
регулировка кинематических схем системы, чтобы обеспечить
правильность и безотказность действия всех механизмов и узлов.
Регулировке подвергаются системы рулей, элеронов, щитков, за
крылков, сигнализации и других механизмов и агрегатов. При
этом регулировку необходимо произвести по следующим параме
трам.
1. Отрегулировать величины линейных и угловых перемеще
ний управляемых органов. Обеспечить необходимое передаточное
отношение между перемещениями управляющего и управляемого
органов. Д ля этого управляющий орган (ручка, педали) устана
вливается в нейтральное положение, а управляемый орган (эле
рон, руль) должен располагаться нейтрально. Затем производится
отклонение управляющего органа (вправо—влево, вперед—назад),
замеряется перемещение или отклонение управляемого органа и
строится графическая характеристика перемещений.
2. Обеспечить соответствие начала и конца движения упра
вляющего органа началу и концу движения управляемого органа.
Одновременно с регулированием действия механизмов системы
проверяется и регулируется электрическая или механическая
сигнализация для какого-либо определенного момента, положения
или состояния. Регулировка заключается в изменении длины-регу
лируемых тяг, тросов, изменения величины зазоров и положения
концевых выключателей и упоров.
3. Иногда регулировка бывает затруднена из-за суммарного
люфта, превышающего минимально допустимую величину. Люфты
необходимо обнаружить по свободному ходу рычагов управле
ния, управляемых органов или отдельных звеньев передач, по
характерному стуку деталей в местах соединений, определить их
величину и устранить люфты, превышающие допустимую вели
чину. Суммарный люфт, например, в системе управления элеро
нами проверяется закреплением ручки управления в нейтральном
положении и измерением величины отклонения задней кромки
элеронов под действием нагрузки определенной величины.
217
4.
При регулировании необходимо добиться синхронности дей
ствия таких органов оборудования и управления, как элероны,
закрылки, главные ноги шасси, тормоза, которые работают одно
временно и параллельно.
По окончании регулирования необходимо произвести испыта
ния системы управления, которые заключаются в следующем:
— проверка усилий, необходимых для приведения в действие
механизмов и величин потребляемой энергии. Если механизм
приводится в действие усилием рук или ног летчика, то оно должно
быть не больше усилия, заданного техническими условиями.
Привод системы может работать от пневматических, гидравличе
ских или электрических источников энергии при определенном
давлении, расхода жидкости, газа или потребляемой мощности.
Это проверяется контрольными приборами наземных стендов или
приборами самолета;
— проверка жесткости системы управления по отклонению
управляющего органа в обе стороны. Д ля этого рули и элероны
необходимо защемить струбцинами, а к ручке управления прило
жить максимальную эксплуатационную нагрузку (например, для
элеронов Р = 500 Н). После снятия нагрузки ручка управления
должна точно устанавливаться в исходное положение. По окон
чании испытаний на жесткость следует проверить, не появились ли
остаточные деформации.
3.
На каждом самолете обычно проверяется величина трения
в системе управления при полностью смонтированном и отрегули
рованном управлении с подвешенными управляемыми органами.
Усилие трения в системе управления элеронами замеряется при
помощи грузов, подвешенных на гибкой нити, прикрепленной
к специальному сектору на ручке управления.
Отработка систем управления полетом заключается в сле
дующем:
согласование хода штока с угловым перемещением руля (согла
сование линейных перемещений с угловыми);
установление соответствия начала и конца движения руля на
чалу и концу движения штока (достигается устранение люфтов);
синхронность работы парных рулей;
определение времени срабатывания команд;
доведение момента трения в подшипниках до заданной вели
чины.
Регулировка сводится к изменению длины регулируемых тяг
и зазоров.
7.8.3. Приработка систем управления
Известно, что интенсивность отказов систем бывает наиболь
шей в начальный период эксплуатации в связи с приработкой вза
имосвязанных деталей элементов. После устранения этих отказов
наступает период нормальной эксплуатации.
21 8
Для сокращения числа отказов в полете системы управления
необходимо имитировать условия полета в цехах агрегатной и
окончательной сборки.
Так, например, на самолетах с управляемым стабилизатором
в начальном периоде эксплуатации возникают увеличенные люфты
в подшипниковых узлах балки стабилизатора (рис. 7.24). Их по
явление крайне вредно, так как в полете могут возникнуть недо
пустимые вибрации.
Монтаж балки стабилизатора начинается с запрессовки колец
3, 8 (рис. 7.24) в узлы силовых шпангоутов. Затем устанавливаются
подшипники 2, 7 и кольца 4, 9. Все соединения затягиваются
гайками 5, 10. Величина затяжки контролируется из условий
Рис. 7.24.
Приспособление для установки балки стабилизатора:
/ , 5, 10', и — гайки, 2 , 7 — подш ипники, 3, 4 , 8 , 9 — опорны е кольца, 6 — ры
чаг, 12 — конусная втулка, 13 — балка, 14, 15 — узлы силовы х ш пангоутов
фю зеляж а
Проворота подшипников в опорных кольцах. Условия проворота
определяются крутящим моментом, который замеряется индика
торным прибором. После установки балки 13 в подшипниковые
узлы балка затягивается гайкой 1 с помощью тарированного ключа.
Момент затяжки гайки должен обеспечить свободное вращение
балки без осевого люфта. Затяж кой конусного внутреннего
кольца 12 гайкой И обеспечивается выбор люфтов между балкой
и 1фнцевым кольцом и между кольцом и подшипником 7. Затяж ка
производится ключом, оттарированным на регламентированный
крутящий момент.
Испытания производят путем обкатки подшипниковых узлов
на хвостовой части фюзеляжа. Д ля этого после окончания монтажа
участка системы управления в хвостовой части фюзеляжа в работу
включается бустер системы управления стабилизатором через
приспособление (рис. 7.25), имитирующее движения ручки упра
вления самолетом. Приспособление крепится при помощи штырей
к стыковым узлам хвостовой части фюзеляжа и подсоединяется
к системе управления стабилизатором (рис. 7.26).
Кинематическая схема приспособления представлена на
рис. 7.27. Приспособление подключается к системе управления
стабилизатором при помощи качалки. Все элементы его смонти
рованы на плит|^^из алюминиевого сплава. Включение электро219
Рис. 7.25. Приспособление для обкатки подшипни
ковых узлов стабилизатора}
1 — плита, 2 — качалка, ,3 — кронш тейн, 4 — редук*
тор, 5 — штырь,
6 — муфта,
7 — электродвигатель,
8 — пульт уп равл ен и я, 5 — ж г у т , 10 — кривошипный
механизм
двигателя осуществляется специальным пультом, который обес
печивает циклическую работу. Вал электродвигателя через муфту
с мягким зацеплением соединен с входным валом червячного ре
дуктора. Вращение выходного вала редуктора преобразуется
в возвратно-поступательное дви
жение качалки при помощи
кривошипного механизма.
Обкатка
подшипниковых
узлов осуществляется в течение
45 мин со скоростью один такт
П'-^б цикл/мин
за 4 с. Такт состоит из откло
нения стабилизатора из верх Рис. 7.27. Кинематическая схема при
него положения в нижнее и способления для обкатки подшипнико
вых узлов:
обратно. Периодически через
1 — качалка, 2 — кривошипный механизм,
каждые 15 мин в процессе об 3 — редук тор, 4 — муфта, 5 — эл ек тро
двигатель
катки к стабилизатору прикла
дывается знакопеременная на
грузка. Опыт показал, что такой режим обкатки обеспечивает
наиболее благоприятные условия для выбора люфтов и сохранения
стабильности подшипниковых узлов и балки стабилизатора.
После выполнения обкатки
дополнительно подтягиваются
гайки в подшипниковых узлах
и проверяется величина изгибного люфта балки стабилизатора
с помощью индикаторного при
способления путем приложения
знакопеременной нагрузки к
балке стабилизатора (рис. 7.28).
Н агрузка прикладывается по
средством пружинного динамо
метра дважды: один раз вверх
и один раз вниз. Перед нагру
жением стрелка
индикатора
устанавливается на «О». Отсчет
величины люфта ведется при на
Рис. 7.28. Приспособление дл я про
гружении вверх и нагружении
верки изгибных люфтов балки стаби
лизатора:
вниз. Сумма показаний инди
катора отвечает величине пол
I — кронш тейн, 2 — индикатор, 3 — д и н а
мометр, 4 — балка стабилизатора
ного люфта балки стабилиза
тора в подшипниковых узлах.
Внедрение в производство технологического процесса с об
каткой подшипниковых узлов балки стабилизатора исключило
случаи увеличения люфтов при эксплуатации и значительно,
повысило надежность системы управления полетом самолета.
Рис. 7,26. Установка приспособления для обкатки подшипниковых узлов на
хвостовой части фюзеляжа:
/ — присп особлен и е д л я обкатки подш ипниковы х у зл о в , 2 — элементы системы
уп равл ен и я стабили затором , 3 — бустер , 4 —. ф л к а
221
7.9. ОТРАБОТКА И КОНТРОЛЬ КАЧЕСТВА
ФУНКЦИОНИРОВАНИЯ ГИДРОГАЗОВЫХ
И МЕХАНИЧЕСКИХ СИСТЕМ
В процессе производства (до летных испытаний) гидрогазовые
и механические системы подвергают тщательной отработке и кон
тролю качества функционирования в цехах агрегатной и оконча
тельной сборки, а также в контрольно-испытательной станции
(КИС), чтобы выявить основные дефекты изготовления и монтажа
систем. Основными параметрами, по которым , производят отра
ботку и контроль качества функционирования гидрогазовых си
стем, являются следующие:
время срабатывания отдельных механизмов и систем в целом;
синхронность срабатывания отдельных систем (левой, правой);
углы отклонения управляемых плоскостей;
температура в отдельных узлах и элементах систем;
давления в различных точках гидрогазовых систем.
При проверке качества функционирования обращают внима
ние также на срабатывание отдельных устройств и механизмов
контролируемых систем, при этом проверяют: четкость срабаты
вания сигнализации (например, выпуск и уборка шасси); четкость
срабатывания замков и других узлов; проверяется также правиль
ность регулировок отдельных механизмов по плавности хода,
величине зазоров и т. д.
Отработка и контроль систем может производиться различными
методами и средствами и, в частности, с помощью стендов, приспо
собленных для отработки и контроля систем по одному из пара
метров, либо с помощью стендов, позволяющих вести отработку
и контроль по всем или группе параметров.
Отработку и контроль гидрогазовых систем часто необходимо
производить при многократном срабатывании отдельных механиз
мов и узлов системы, что обеспечивает приработку отдельных
деталей системы и повышает достоверность результатов контроля.
Необходимо также следить за тем, чтобы отработка и контролу
производились в условиях, максимально приближающихся к усло
виям эксплуатации, для чего соответствующие стенды и другие
средства должны снабжаться имитаторами (нагружателями, ими
тирующими аэродинамические нагрузки, и т. д.).
7,9.1. Отработка и контроль временных параметров
Одним из главных параметров, по которому отрабатывают
большинство гидрогазовых систем, является время срабатывания
различных гидравлических и пневматических устройств и, в част
ности, время уборки и выпуска шасси, закрылков, тормозных
щитков, створок; время торможения и растормаживания колес
шасси, зарядки гидроаккумуляторов, разворота переднего колеса,
рулей и т. д. Продолжительность этих процессов обычно бывает
от 0,5 до 40 с.
222
Д ля фиксации начального и конечного моментов контролируе
мых процессов используют датчики, в качестве которых приме
няют либо концевые выключатели сигнальных систем самих лета
тельных аппаратов, к которым подключается стенд контроля,
либо технологические концевые выключатели, являющиеся ча
стью стенда.
При контроле времени срабатывания пневматических тормоз
ных систем может быть применен специальный мембранный дат
чик давления, соединенный с двухпредельным контактным дат
чиком завода «Калибр» (рис. 7.29). Этот датчик может быть отре
гулирован на различные пре
дельные давления.
■ Время торможения фикси
руется следующим образом.
В кабине летчика нажимают
тормозной рычаг или педаль
и в тормозную камеру подается
давление. При подаче давления
' в тормозную камеру колеса про
гибается мембрана коробки,
соединенной шлангом с тормоз
ной камерой. При избыточном
давлении 0,01 МПа размыкается
контакт У и на стенд подается
Рис. 7.29. Схема датчика давления:
электрический сигнал, фикси а — датчик торм ож ения: б — датчик рас
рующий начало процесса тор торм аж ивания; I — эл ек тр ож гут, 2 — мем
можения. При достижении за бранная коробка, 3 — мембрана
данного предельного давления
замыкается контакт II и снова на стенд подается импульс,
фиксирующий конец процесса торможения.
Время растормаживания фиксируется следующим образом.
Растормаживание происходит при сбросе давления в тормозной
камере. При этом контакт III размыкается и на стенд подается
сигнал, фиксирующий начало процесса растормаживания. При
падении давления до определенной величины (обычно 0,05—
0,1 МПа) замыкается контакт IV и на стенд подается сигнал,
фиксирующий конец процесса растормаживания.
В качестве датчиков для фиксации времени, уборки закрылков
и тормозных щитков могут быть применены концевые выключа. тели на присосках, а также концевые выключатели самолетных
сигнальных систем. Д ля вывода информации на стенд использу
ются специальные переходные патроны, которые вставляются
вместо сигнальных ламп на панели приборной доски летчика.
Измерение продолжительности контролируемых процессов осу
ществляется на стенде с помощью электросекундомера. У правля
ющая часть стенда показана на рис. 7.30.
С помощью переключателя и релейного блока концевые пере
ключатели, фиксирующие начало и конец процесса, подключаются
223
до 40—50 с:
к электросекундомеру. Такое подключение легко обеспечивает
синхронизацию начала и конца контролируемого процесса с пу
ском и остановом секундомера.
В данном случае элементарная программа работы стенда за
дается вручную человеком-оператором с помощью переключа
теля; подача стимулирующих воздействий выполняется также
человеком, который через органы управления самолетом убирает
и выпускает шасси, заУстаноЕка датчика
крылки и т. д.; измерение
на тормоз,
заданных
временных инном щите
тервалов
производится с
помощью датчиков (кон
цевых выключателей) и
электросекундомера; инди
кация осуществляется с
помощью сигнальных ламп
и указателя, (электросе
кундомера); сравнение за
фиксированных электросе
кундомером
интервалов
времени с заданными, а
также анализ полученных
' результатов осуществля
ются
человеком-оператоДатчики
ром.
уборки и
рй
Общий вид стенда для
Выпуска
контроля времени, уборки
шасси
и выпуска шасси, закры л
ков, тормозных щитков и
времени торможения и растормаживания колес шас
си показан на рис. 7.30.
Электрическая
схема
стенда (см. рис. 7.31) по
строена таким образом, ч?о
лампа з л е (лампа сиг
нальная 3) загорается по
сле подключения датчиков
к самолету и установки
выключателя электропита
ния в рабочее положение.
Лампа 1ЛС загорается в
Рис. 7.30. Общий вид стенда дл я контроля
начале и гаснет в конце
времени торможения и растормаживания,
проверки. После этого за
уборки и выпуска закрылков, шасси и тор
горается лампа 2Л С — ко
мозных щитков:
нец проверки. Такой стенд
/ — концевой выключатель, 2 — п рисос р е зи н о
вый, 3 — эл ек тросек ун дом ер,
4 — сигнальны е
обеспечивает
измерение
лампы, 5 — переклю чатель п роверки, 6 — ш ланг
времени в пределах от 0,2
датчика давления
224
при уборке—выпуске шасси с точностью
при уборке—выпуске закры лков и щитков
при торможении и растормаживании колес
± 0 ,4 с
± 0 ,2 с
± 0 ,1 с
Важным параметром, характеризующим качество функциони*
рования гидросистем управления уборкой и выпуском шасси,
закрылков, тормозных щитков, торможением и растормаживанцем колес, установленных в правой и левой частях самолета,
Шасси
Убранное
Выпущенное
Закрылки
Тормозные
Торможение а растормаживание
Рис. 7.31. Электрическая схема стенда для^контроля времени торможе
ния и растормаживания, уборки и выпуска закрылков, шасси и тормоз
ных щитков
является синхронность их действия, которую можно установить
путем сравнения электрических сигналов, поступающих из левой
и правой частей. Во многих случаях может оказаться полезным
автоматическая запись на ленту результатов контроля времени
выпуска и уборки, синхронности действия и т. д.
7.9.2. Стенды для дистанционного
измерения углов отклонения
От точности углов поворота управляемых плоскостей во многом
зависит качество управления летательного аппарата. Измерение
углов отклонения управляемых плоскостей на самом летательном
15 А. в. Черныш ев
225
аппарате не обеспечивает заданной точности измерения и не всегда
бывает безопасным для человека, выполняющего замеры. По
этому весьма важным является разработка высокоточных систем
дистанционного измерения углов отклонения рулей летательных
аппаратов.
Измерение углов отклонения горизонтальных и вертикальных
рулей, стабилизатора и других управляемых поверхностей можно
осуществлять с помощью потенциометрических датчиков-угло
меров, преобразующих с заданной степенью точности углы пово
рота поверхностей в пропорциональные электрические сигналы,
которые передаются на указатель.
Датчик-угломер с помощью зажимного устройства устанавли
вают на руль самолета (рис. 7.32). На выходном валике датчика
Это можно выполнить, если датчик снабдить специальным устрой
ством. Если движок потенциометрического датчика сместился
от своего среднего положения, то напряжение разбаланса посту
пает на электронный усилитель, а затем — на обмотку управле
ния электродвигателя, который, вращаясь, будет перемещать
корпус потенциометра до тех пор, пока не будут совмещены сред
ний вывод и подвижный контакт потенциометра, что будет соот
ветствовать нулевому положению датчиков. Отклонение рулей
осуществляется контролером с помощью органов управления, на
ходящихся в кабине летчика.
При проверке углов отклонения необходимо следить такж е за
тем, чтобы перекладка управляемых поверхностей из одного край
него положения в другое производилась с определенной скоростью.
С помощью одновременной проверки углов отклонения двух
синхронно действующих управляемых поверхностей и записи функ
ции с = / (061, а 2), где «1 и а з — соответствующие углы отклоне
ния первой и второй управляемой плоскости, можно измерить
степень синхронности действия управляемых поверхностей.
7.9.3.
Отработка и контроль усилий,
развиваемых элементами бортовых систем
Рис. 7.32. Схема стенда для дистанционного измере
ния углов отклонений рулей:
1 — датчик, 2 — п о л зу н о к , 3 — стрелка-отвес, 4 — на
мотка потенциом етра, 5 — указатель
укреплена стрелка — отвес, жестко связанная с ползунком,
скользящим при повороте руля по намотке потенциометра.
Упрощенная электрическая схема (см. рис. 7.32) стенда для
дистанционного измерения углов отклонения рулем представляет
собой измерительный мост, плечами которого служат сопротивле
ния потенциометра (^^1 и 1 ^ 2 ) и сопротивления
и Т?4, включен
ные в схему. Датчик-угломер закрепляется на руле таким обра
зом, чтобы в том случае, когда руль находится в нейтральном
положении, ползунок находился в середине намотки, в этом слу
чае
= ]? 2При повороте руля ползунок передвигается по намотке потен
циометра и в диагонали измерительного моста возникает ток,
который воспринимается микроамперметром, отградуированным
непосредственно в градусах поворота руля. Точность измерения
углов поворота рулей составляет 15 мин.
При использовании таких стендов необходимо тщательно сле
дить за соответствием «электрического нуля» потенциометра и
«механического нуля» отвеса датчика угломера, устанавливаемых
на подвижные рули. Поэтому перед началом измерений необхо
димо быстро и точно установить датчик в нулевое положение.
226
При отработке гидрогазовых систем в совокупности с систе
мами управления необходимо также отрабатывать и контроли
ровать усилия и моменты, развиваемые различными органами и
элементами систем, а именно:
— замер усилий на органах управления летательным аппара
том (колонках, штурвалах, педалях и т. д.); этот замер часто вы
полняется в зависимости от углов отклонения соответствующих
управляемых поверхностей с вычерчиванием графика;
—
замер усилий и моментов, развиваемых на управляемых
поверхностях;
— замер усилий трения в системе; этот замер выполняется
наложением пружинной тяги на характеристику усилия от угла
поворота.
,
Измерение усилий выполняется с помощью специальных дина
мометров и тензометрических датчиков, устанавливаемых на соот
ветствующие элементы систем.
7.9.4. Автоматизированные стенды для автономных
проверок участков гидрогазовых систем
Стенды для комплексных проверок с имитацией полетных усло
вий создаются как для отработки и контроля участков систем
в отдельных агрегатах и отсеках летательных аппаратов в цехах
агрегатной сборки, так и для отработки и контроля полностью
собранных систем в цехах окончательной сборки.
15*
227
в качестве примера стендов первого типа рассмотрим кон
струкцию и принцип работы стенда для отработки и контроля
стабилизатора в хвостовом оперении, несостыкованного с само
летом. Приближение к условиям эксплуатации достигается за
счет имитации аэродинамических нагрузок, действующих на
стабилизатор в процессе полета, с помощью специального нагружателя гидравлического типа.
Стенд обеспечивает отработку функционирования стабилиза
тора в основных эксплуатационных режимах, включая «пикиро
вание» и «кабрирование».
Рис. 7.33. Общий вид стенда для испытания механизма и перестановки
стабилизатора:
/ — стабили затор,
2 — п ередвиж н ая т ел еж к а , 3 — стапель,
ческий н агруж ател ь
4 — ги дравли
Электрическая и гидравлическая схемы стенда обеспечивают
неоднократные (примерно 20-кратные) повороты стабилизатора
с нагрузкой и без нее, обеспечивая приработку отдельных эле
ментов самолетной системы управления перемещениями стаби
лизатора, в процессе которых происходит нагревание гайки 1\#еханизма перестановки стабилизатора, температура которой не
должна выходить за заданные пределы. Время поворотов стабили
затора из крайнего верхнего положения в нижнее крайнее поло
жение также не должно превышать определенных пределов.
Автоматизированный стенд для испытания механизма переста
новки стабилизатора состоит из (см. рис. 7.33); передвижной те
лежки 2, специального стапеля для закрепления хвостового опе
рения <5, гидравлического нагружателя 4.
В передвижной тележке сосредоточена вся основная автома
тика стенда;
—
пульт управления с необходимыми переключателями, сиг
нальными лампами, указателем температуры гаек, секундомером
228
и т. д.; имеется выносная часть пульта, чтобы можно было бы
управлять работой стенда, находясь в непосредственной близости
к отрабатываемому стабилизатору; датчик — термопара вставля
ется в механизм перестановки стабилизатора, установленного на
стенде, и информация о температуре гаек в виде электрических
сигналов поступает в стрелочный указатель;
— насосная станция ■с гидронасосами, электродвигателями,
редукторами, муфтами и т. д., являю щаяся источником давления
рабочей жидкости АМГ как для самолетных гидроагрегатов, осу
ществляющих перестановку стабилизатора, так и для нагруж а
теля, являющегося составной частью стенда;
— силовая панель с пускателями, трансформаторами, предо
хранителями и т. д., обеспечивающая электропитание стенда;
— блоки электронного управления стендом, включающие
блоки реле и шаговых искателей, управляющие работой основной
и дублирующей гидравлических самолетных систем перестановки
стабилизатора на различных режимах *, а такж е различными элек
троцепями стенда, включающими электронные устройства, сопро
тивления, конденсаторы, диоды, преобразователи и т. д.; блок
реле времени для выдержки временных интервалов процессов
испытания механизма перестановки стабилизатора, а такж е для
сброса показаний самого секундомера, входящего в состав стенда;
— основная часть гидросистемы стенда, включая гидропа
нель, предназначенную для автоматического управления гидро
системой стенда, гидробак, радиатор, дроссели, клапаны (в том
числе электрические), гидроаккумуляторы, фильтры, редукторы,
регуляторы расхода, регуляторы давления, различные трубопро
водные коммуникации.
. Д ля установки и закрепления хвостового оперения, несосты
кованного с самолетом, служит специальный стапель, обеспечи
вающий регулировки положения хвостового оперения.
Нагрузки, воздействующие на стабилизатор в процессе экс
плуатации, имитируются с помощью гидравлического нагруж а
теля, работа которого управляется с пульта управления стендом.
Датчиками поворотов стабилизатора как при пикировании,
так и кабрировании, служат технологические концевые выклю
чатели на хвостовом оперении. Чтобы не повредить механизмов
поворота, отработка стабилизатора вначале производится без на
грузки.
Управление отработкой производится с помощью шагового
искателя по следующему циклу. Включается стенд. Поворотный
выключатель поворачивается в положение «автоматическая отра
ботка» и нажимаются кнопки «автоматическая отработка без на
грузки». В результате происходит подготовка релейной схемы
к работе.
*
Одновременное включение основной и дублирующей систем исключается
за счет применения специальной электрической схемы, вмонтированной в стенд.
229
После нажатия кнопки «Пуск» сигнал с первой ламели шагового
искателя подается на релейный блок, управляющий механизмом
перестановки стабилизатора, В результате стабилизатор повер
нется в крайнее нижнее положение и войдет в соприкосновение
с датчиком поворота. Сигнал от датчика подается обратно на элек
трический блок (рис. 7.34). Через промежуток времени, опреде
ляемый настройкой реле времени, составляющий обычно 2 —4 мин,
электронный блок снова дает команду на ШИ (который перево
дится на другую ламель) и на механизм перестановки, который
поворачивает стабилизатор вверх до упора. Снова сигнал от дат
чика подается на электронный блок, который через определенный
промежуток времени дает команду на ШИ (который пово
рачивается на следующую
ламель) и на стабилизатор,
который поворачивается вниз
до упора и так 20—30 раз
до полной отработки систе
мы *.
Затем нажимается кнопка
Рис. 7.34. Схема работы электронной
«Автоматическая отработка с
части стенда при автоматической отранагрузкой». В данном случае
, ботке:
с помощью
гидросистемы
/ — ламель, 2 — электронны й бл ок , 3 — ш а
говый искатель, 4 — м еханизм п ерестановки,
стенда жидкость под опреде
5 — датчик (концевой вы ключатель)
ленным давлением подается
в нагружатель, который соз
дает необходимое сопротивление поворотам стабилизатора. Схема
стенда построена таким образом, что в случае, если темпера
тура гайки превысит допустимую, то стенд автоматически оста
навливается, а на табло загорается лампа «Брак по температуре».
Стенд обеспечивает автоматическую проверку времени переста
новки стабилизатора из одного крайнего положения на другое
путем сравнения фактического времени перестановки, определяе
мого электросекундомером, с эталонными временными уставками
на реле времени по верхнему и нижнему пределам. В том случае,
если фактическое время будет не соответствовать верхнему и ниж-ч
нему пределу, стенд выдает сигнал «Брак по времени». При этом
по секундомеру можно проследить, за какой период времени от
клоняется стабилизатор, и сравнить его с заданным.
Таким образом, в данном случае программа работы стенда
задается шаговым искателем к реле; в качестве индикационных и
регистрирующих устройств применены сигнальные лампы и стре
лочные указатели; стимулятор представлен в виде гидромеханиче
ского нагружателя аэродинамических нагрузок; эталонные уставки
задаются в виде реле времени и сопротивлений; измерение факти
ческих величин контролируемых параметров производится с по
* Количество
230
циклов
отработки считается
специальным
счетчиком.
мощью датчиков (концевых выключателей* термопар) и приборов
(секундомеров и указателей температуры); сравнение сигналов
осуществляется нуль-органом, анализ — с помощью релейной
схемы, выдающей результаты в форме «Годен»—«Не годен».
Регистрация результатов в данном стенде не предусматривается.
7.9.5. Стенды для комплексной отработки
и контроля полностью собранных систем
Дефекты стыковки и соединения участков систем, смонтиро
ванных в отдельных агрегатах и отсеках летательных аппаратов,
выявляются с помощью стендов комплексной отработки полностью
собранных гидрогазовых систем.
Рассмотрим конструкцию и работу автоматизированного стенда
для отработки и контроля гидравлических систем управления
самолетом.
Напомним предварительно схему и принцип работы гидравли
ческих систем управления самолетов, включаемых в механическую
проводку управления.
Существует две схемы включения гидроусилителя в проводку
механического управления и в зависимости от этого шарнирный
момент руля может восприниматься гидроусилителем полностью
или частично.
Если большая часть шарнирного момента руля воспринимается
гидроусилителем и некоторая его доля воспринимается летчиком,
то такая система управления называется обратимой. В этом слу
чае усилия, передающиеся на ручку (штурвал) и педали, увели
чиваются с увеличением отклонения рулей. Летчик таким обра
зом «чувствует» самолет, что является непременным условием,
обеспечивающим нормальное управление самолетом.
Возможность применения обратимых систем ограничивается
резким увеличением воздушных нагрузок и значительным переме
щением центра давления на поверхностях управления при зву
ковых и малых сверхзвуковых скоростях.
■ При этом резко изменяются шарнирные моменты рулей и
усилия на ручку, штурвал и педали. Применение обратимой
системы управления самолетом не устраняет указанного явле
ния, так как на ручке (педалях) с некоторым уменьшением вос
производятся резкие изменения усилий. Поэтому в настоящее
время для самолетов с большим диапазоном скоростей применяют
^необратимую систему управления. В этом случае шарнирный
момент полностью воспринимается бустером. Летчик приводит
в движение лишь золотник, а усилия на ручке (штурвале) и педа
лях имитируются искусственно при помощи специальных загру
зочных устройств, меняющих определенным образом усилия при
изменении режима полета.
Д ля имитации усилий, возрастающих по мере увеличения
угла отклонения руля, и ощущения их летчиком при управлении
231
в систему, включается пружинный нагрузочный механизм. Т а
ким образом, летчик преодолевает усилия не От шарнирного мо
мента руля, а от сжатия или растяжения пружины нагрузочного
механизма.
К нагрузочному устройству присоединяется механизм так на
зываемого «триммерного эффекта». При включении этого меха
низма при длительном полете усилие с ручки снимается по ж ела
нию летчика. Получается эффект, равноценный действию трим
мера. Этот эффект достигается перемещением упора А пружины
нагрузочного механизма с помощью электромоторчика, вслед
ствие чего снимается деформация пружины, вызванная переме
щением ручки.
Д ля имитации изменения усилий на ручке при изменении ско
рости и высоты полета в систему включают добавочный загрузоч
ный автомат, к которому подводится скоростной напор воздуха.
Изменение последнего вызывает перемещение мембраны, связан
ной с дросселирующим маслозолотником. Масло подается в испол
нительный цилиндр, поршень которого связан с командным ры
чагом. В результате меняется усилие на командном рычаге. Ими
тация усилий в зависимости от перегрузки создается грузом,
устанавливаемым на ручке управления или на тяге системы упра
вления.
Д ля увеличения надежности применяются часто самостоя
тельные дублирующие друг друга системы. Кроме того, на неко
торых самолетах каж дая часть элерона и каждая из половин руля
имеют индивидуальные гидроусилители. Это позволяет (хотя и
с ограничениями) пилотировать самолет при отказе одного гидро
усилителя. Обычно в систему проводки управления гидроусили
телем включается и силовой привод автопилота.
Д ля снижения потребных мощностей, устанавливаемых на
самолете гидроусилителей, а такж е для повышения безопасности
аварийного перехода на ручное управление при выходе гидроуси
лителя из строя применяются аэродинамические средства компен
сации шарнирного момента. Аэродинамические средства компен
сации могут быть выполнены в виде серворуля, представляющего
собой часть поверхности руля у задней кромки, отклоняющейся
в зависимости от отклонения руля при помощи тяги.
Д л я улучшения управляемости, увеличения подъемной силы
крыла и других целей применяют различные средства механиза
ции и, в частности, закрылки для увеличения подъемной силы
крыла и интерцепторы для поперечного управления самолетом.
После монтажа системы управления ее отрабатывают и контро
лируют с целью выявления дефектов монтажа по ряду параметров:
усилиям на органах управления (колонке, штурвале, педалях),
углам отклонения и синхронности работы управляемых плоско
стей (руля высоты, элеронов, руля направления, серворулей,
интерцепторов, закрылков и т. д.), времени перекладки органов
управления и т. д.
Стенды для комплексной отработки и контроля систем упра
вления должны обеспечивать дистанционный контроль параме
тров с автоматической регистрацией результатов контроля, при
ближение условий испытаний к условиям полета, а также должны
обеспечивать возможность многократных включений и отключе
ний системы при ее отработке.
Схемы контроля и отработки параметров системы управления
приведены в табл. 7.3. Контроль параметров производится с по
мощью датчиков углов, устанавливаемых на управляемые пло
скости; датчиков усилий на органы управления, а такж е комплекса
индикационной и регистрирующей аппаратуры в виде дистанцион
ного регистрирующего прибора (ДРП) и стрелочных указателей,
оттарированных соответственно в величинах измеряемых усилий
и углов.
Приближение условий испытаний к условиям полета осуще
ствляется с помощью специального имитатора скорости полета,
подающего давление воздуха пропорционально скоростному на
пору на загрузочный автомат контролируемой системы. В резуль
тате усилие для перемещения устанавливается в соответствии со
скоростным напором воздуха.
Органы управления перемещаются специальным имитатором —
гидророботом, выполненным в виде гидроцилиндров, снабженных
микровыключателями для остановки гидроцилиндров в крайних
и средних положениях (при разовом перемещении) и для автома
тической перекладки органов управления (в автоматическом
цикле — при отработке) контролируемой системы.
' Перечень этапов проверки системы управления с помощью
рассматриваемого автоматизированного стенда для отработки и
дистанционного контроля системы управления приведен в виде
табл. 7.3.
Имитатор скоростного напора работает следующим образом.
Воздух под давлением 0,4—0,6 МПа подается от цеховой сети
к крану, затем к дросселю и попадает в ресивер, откуда может
иметь выход в атмосферу через дроссель и в подводящий шланг
трубки приемника давления через кран. Регулируя проходные
сечения двумя дросселями, добиваются необходимого показания
скорости на указателе. Лишь после этого давление подается
в трубку приемника давления загрузочного автомата контроли
руемой системы.
Стенд изготавливают в передвижном варианте и монтируют
на специальном шасси, на которое устанавливают панель управле
ния гидропневмосистемы, приборную панель, панель управления
электрической системой, насосную установку, имитатор скорости
и^дистанционный регистрирующий прибор (ДРП) и другую аппа
ратуру.
232
233
Продолжение табл. 7.3
Таблица 7.3
Проверка систем управления
Наименование
проверяемой
системы
ОО)
Этапы проверки
Я со
Схема
контроля
О)я
^1 :
т * я-
Управле
ние рулем
высоты и
серворулем
II
234
Управле
ние рулем
направле
ния и сер
ворулем
1. Замер усилий на
педалях в зависимо
сти от углов откло
нения серворуля;
а) при отключен
ном бустере
б) при
включен
ном бустере
2. Замер усилий на
педалях в зависимо
сти от углов откло
нения РМ (при вклю
ченном бустере)
а) при взлетно-по
садочном режиме
б) при
полетном
режиме
Эск. 36
- ДРП ;
2 — гидроци
линдр; 3 —
датчик усилий
4 — кнопка
МП; 5, 6 —
■ приборы ви
зуального кон
троля; 7 , 8 —
датчики; 9 —
серворуль;
10 — руль вы
соты; 11 —
бустер; 12 —
кинематика;
13 — загруж атель; 14 —
механизм ско
ростного на
пора; 15 —
колонка
Эск. 41
/ - Д Р П ; 2,
3 — приборы
визуального
контроля; 4 —
кнопка МП;
5 — датчик
усилий; 6 —
гидроцилиндр;
7 — датчик
углов РМ;
8 — датчик
углов серво
ру л я; 9 — сер
воруль; 10 —
руль напра
вления;
Эск
37
У п равле
ние рулем
направле
ния и сер
ворулем
Эск
38
III
Эск
39
Эск.
40
Эск.
42
Эск.
43
Этапы проверки
оЭ'2га
еп
Схема
контроля
л
0)
В
^
•а'^V
КК
С аз
II
1. Замер усилий на
колонке в зависимо
сти от углового от
клонения серворуля
а) при
отключен
ном бустере
б) при
включен
ном бустере
2. Замер усилий на
колонке в зависимо
сти от углов откло
нения РВ (при вклю
ченном
бустере)
имитацией
скорост
ного напора
3. Замер синхрон
ности работы;
а) левой и правой
плоскостей РВ
б) РВ и ссотнетствующего ему серворуля
4. Замер
усилий
трения в системе (на
ложением характери
стики пружинной т я
ги на характеристику
Р=/(а)
5. П роверка трим
мер но го эффекта
о1; Ь
Xй
о И
Н аименование
проверяемой
системы
Управле
ние элеро
нами, кине
матически
ми компен
саторами и
сервоком
пенсато
рами
3. Замер синхрон
ности работы
а) левой и правой
плоскости РН
б) РН и соответ
ствующего серворуля
4. Замер
усилий
трения в системе (на
ложением графиков)
5. П роверка трим
мер но го эффекта
11 — бустер;
12—кинематика;
13 — полетный
и взлетнопо
садочный загружатель;
14 — педаль
1. Замер усилий на
ш турвале в зависи
мости от углового
отклонения элеронов:
а) от нулевого по
ложения
б) от
положения
зависания при изме
няемом
скоростном
напоре
2. Замер синхрон
ности:
а) корневых
эле
ронов левой и правой
плоскости;
б) элерона с кине
матическим компен
сатором левого и пра
вого крыла от нуле
вого положения при
включенном бустере
в) элерона и кине
матического компен
сатора:
— в процессе за
висания элерона
— отклонения эле
рона от зависшего
положения
3. Замер углов от
клонения
сервоком
пенсаторов и элеро
нов при работе сер
вокомпенсатором
— от нулевого по
ложения элерона:
а) при
отключен
ном бустере
Эск. 46
1 - Д Р П ; 2,
3 — приборы
визуального
контроля; 4 —
датчик усилий;
5 — кнопка
МП; 6 — ги
дроцилиндр;
7 — датчик
углов элерона;
8 — датчик
углов серво
руля; 9 —
сервокомпен
сатор; 10 —
элерон; И —
гидроцилиндр;
12 — кинема
тика; 13 —
механизм ско
ростного на
пора; 14 —
штурвал
Эск.
44
Эск.
45
12
Эск.
47
Эск.
48
Эск.
49
235
Продолжение табл. 7.3
Продолжение табл. 7.3
. ^
Наименование
проверяемой
системы
III
Управле
ние элеро
нами, кине
матически
ми компен
саторами и
сервоком
пенсато
рами
фX
Этапы проверки
*л
5 " Я
О О О
» т о.
Схема
. контроля
<Ч
§-<1; X
л 8 я
РЭ и а"
я
0)
г
с
»
Эск. .77
«г!
Эск.
49
— при включенном
бустере
б) от
положения
зависания элерона
(—8°) при включен
ном бустере
Эск.
50
4. Замер синхрон
ности работы серво
компенсатора и* эле
рона при включен
ном бустере
Э ск. 38
А
а) от нулевого по
ложения элерона
^спр
Эск. 39
б) от положения за
висания элерона
5. Замер
усилий
трения в системе упра
вления сервокомпен
саторами
6. Проверка трим
мер но го эффекта
IV
Управле
ние интер
цепторами
1. Замер углов от
клонения
корневых
интерцепторов
2. Замер синхрон
ности работы корне
вых интерцепторов
3. Замер синхрон
ности работы правого
элерона и правого
закрылка
V
Управле
ние за
крылками
1. Замер углов от
клонения закрылков
2. Замер синхрон
ности управления ра
ботой правого интер
цептора и правого
закрылка
Эск. 51
1 - ДРП; 2,
3 — приборы
визуального
контроля ; 4 —
интерцептор;
5 — датчик
угловых от
клонений
Эск. 53
1 - ДРП; 2.
3 — приборы
визуального
контроля ; 4 —
закрылки; 5 —
датчик углов
Эск.
52
Эск. 4-5
Эск.
54
/
.
\/
а,
3. Замер синхрон
ности работы корне
вых закрылков
236
237
Продолжение табл. 7.3
О
Зси. 51
Глава 8
О
Эсн 52
ТЕХНОЛОГИЯ МОНТАЖА, ИСПЫТАНИЯ
И КОНТРОЛЯ ЭЛЕКТРОПРОВОДНЫХ СИСТЕМ
Эсн. 54>
8.1. КОНСТРУКТИВНО-ТЕХНОЛОГИЧЕСКАЯ
ха ра ктери сти ка
электро про во дны х
СИСТЕМ
с точки зрения получения, распределения и потребления элек
троэнергии все элементы электросистем можно разделить на три
группы:
источники электроэнергии (генераторы переменного и постоян
ного тока, аккумуляторы и др.);
потребители электроэнергии (различные электромеханизмы,
элементы дистанционного управления, осветительные и нагрева
тельные устройства, а также различные приборы и радиоаппара
тура);
электросеть летательного аппарата для подведения электриче
ской энергии от генераторов к потребителям электроэнергии, в ко
торую входят электрорадиокоммуникации и коммутационная
аппаратура.
В состав электрорадиокоммуникаций входят следующие эле
менты:
электрические провода низкочастотные (низковольтные и вы
соковольтные), высокочастотные (радиотехнические), экрани
рованные, силовые и слаботочные, теплостойкие;
коммутационная аппаратура: разъемы низкочастотные (низко
вольтные и высоковольтные), разъемы высокочастотные, реле,
контакторы, выключатели, переключатели, светотехническая ар
матура, наконечники, лепестки, болтовые и клеммные соединения;
конструкционные и защитные материалы: изоляционные ленты,
защитные ткани, герметики, трубчатые материалы, бирки, экраны,
плетенки и др.;
нормальные и специальные детали, предназначенные для за
крепления жгутов, отдельных кабелей и разъемов: хомуты, скобы,
ложементы, желоба, крепежные нормали и др.
В настоящее время в бортовых системах, в основном, приме
няют медные или алюминиевые провода. Они обладают одинако239
вой проводимостью, но алюминиевые провода легче медных, они
менее дефицитны и дешевле. Однако трудности присоединения
алюминиевых проводов, их меньшая механическая прочность
обусловили применение алюминия лишь для проводов сечением
в 35 мм^ и выше.
По характеру токопроводяш,ей жилы медные монтажные про
вода разделяются на одножильные и многожильные, состоящие
из отдельных тонких проволочек. Многожильные провода отли
чаются более высокой гибкостью и вибропрочностью.
Выбор сечения монтажных проводов производится в зависимо
сти от величины проходящего по ним тока..
Д ля монтажа бортовых систем применяются, в основном, изо
лированные провода, покрытые различными оболочками, обеспе
чивающими требуемую электр 1Тческую прочность и защиту про
вода от воздействия внешних факторов. Выбор изоляции произво
дится в соответствии с условиями эксплуатации и в зависимости
от величины напряжения, под которым находится изоляция. При
необходимости защиты монтажа от внешних электрических полей
применяют экранированные монтажные провода с наружной
оплеткой из медных или стальных проводов.
Наибольшее распространение для монтажа бортовых систем
имеет провод БПВЛ (бортовой провод с виниловой изоляцией
в лакированной оплетке).
Д ля прокладки электрических коммуникаций в зонах повы
шенных температур применяют теплостойкие провода типа ПТ Л
(провод теплостойкий лакированный). Теплостойкость проводов
достигается за счет покрытия жил никелем и другими металлами
и сплавами и использования в качестве изоляции стеклоткани
и других материалов. Характеристики основных типов монтажных
проводов представлены в табл. 8 . 1 .
К проводам, применяемым в бортовых системах, предъявляются
следующие требования:
низкое удельное сопротивление, позволяющее создавать жгуты
меньшей массы и объема для пропускания токов большой силы;
высокая гибкость особенно для жгутов, соединяющих подвиж
ные части отдельных элементов самолета (ручки штурвала, шасси);
высокая температурная стойкость, особенно для проводов,
проходящих в зонах высоких температур;
высокая стойкость к разрушающему воздействию атмосферных
осадков, горючего и минеральных масел.
В электросетях бортовых систем применяются различные виды
соединений (рис. 8 . 1 ): болтовые, винтовые и штепсельные отно
сятся к разъемным соединениям; соединения, образуемые пайкой,
сваркой, обжатием и накруткой относятся к неразъемным.
Там, где требуется обеспечить разборность соединения, приме
няют разъемные соединения. К недостаткам разъемных соединений
следует отнести некоторое увеличение переходного сопротивления
на конкретных поверхностях из-за появления пленки окислов под
240
Таблица 8.1
Характеристики монтажных проводов
М атериал
Марка
провода
изоляции
оболочки
М акси
мальное
нап ря
ж ение,
В
Д и ап азон
рабочих
тем п ер атур ,°С
от
до
220
—60
+ 70
220
—60
+70
Ш елковая л ак и
рованная оплетка
500
-5 0
+70
Хлопчатобумаж
ная пряж а, про
питанная лаком
БП В Л
Полихлорвинил
БП В Л А
Полихлорвинил
МГШВ
МГШВЭ
Ш елк и поли
хлорвинил
ПТЛ-200
1 ПТЛЭ-200
ПТЛ-250
ПТЛЭ-250
Фторопласт-4
Стеклоткань,
покрытая кремнийорганическим
лаком
250
250
250
250
—60
—60
—60
-6 0
+200
+200
+250
+250
МГТФЛ
МГТФЛЭ
Фторопласт-2
Оплетка из шел
ка лавсан, л ак и
рованная
500
—60
+ 200]
МРСТФ
МГСТФЭ
Фторопласт-4
—
250
—60
+220
То же
влиянием воздуха и влаги. Поэтому там, где это возможно, при
меняют более надежные соединения, выполняемые в большинстве
случаев пайкой или обжатием. Пайка — процесс соединения токо
ведущих элементов при помощи припоя. Соединение происходит
в результате взаимного растворения и диффузии припоя и поверх
ностных слоев детали; после затвердевания образуется монолитное
соединение.
К недостаткам паяных соединений следует отнести высоку!^
трудоемкость их выполнения в связи с трудностями механизации
и автоматизации процессов пайки.
Метод, основанный на использовании обжатия для получе
ния опрессованных соединений, не имеет этих недостатков. Труд
ности заключаются в получении таких опрессованных соедине
ний, у которых переходное сопротивление заделки не превышает
сопротивления соответствующего провода на длине, равной
длине контакта, а механическая прочность близка к прочности
целого провода.
Большие возможности для механизации М0нтал\ных работ
имеют соединения накругкой, образованные пятью-шестью вит
ками провода, навитого на штырьевую клемму.
16 А. в.
Черны ш ев
241
Качество электрического соединения характеризуется меха
нической прочностью на разрыв и переходным сопротивлением
контакта. Механическую прочность на разрыв можно характери
зовать коэффициентом, определяемым по формуле:
*м =
-Р с /-Р „ р .
(8 -1 )
где Рс — сила, разрушающая соединение, Н; Рпр — сила, разру
шающая целый провод, Н.
Качество соединения по переходному сопротивлению кон
такта можно характеризовать коэффициентом,определяемым
по формуле:
=
•
(8 -2 )
где Яс — электрическое сопротивление соединения. Ом;
—
электрическое сопротивление целого провода. Ом.
Надежность соединений характеризуется их стабильностью
во времени.
Рис. 8.1.
Виды соединений, применяющихся в электросе
т ях бортовых систем:
а — бол товое, б — винтовое, в — ш теп сельн ое,” г — образованное пайкой, д — образован н ое сваркой, е — образован н ое о б ж а
тием , ж — образован н ое накруткой
.
К внестендовым электромонтажным работам, проводимым вне
летательного аппарата, относятся изготовление электрожгутов
и сборка кабелей, а такж е внутриблочный монтаж электрораспре
делительных коробок, этажерок, приборных досок и пультов.
К стендовым электромонтажным работам, проводимым на
летательном аппарате, относятся: установка и крепление функ
циональных элементов (блоков); прокладка и стыковка жгутов
и кабелей между собой и с функциональными элементами (бло
ками), а такж е установка средств металлизации.
Опыт показывает, что в процессе производства наибольшие
трудности в электромонтажных работах связаны с изготовлением
электрожгутов, сложность которых увеличивается из года в год.
В связи с этим наблюдается ускоренное возрастание трудоем
242
кости жгутов, количественного состава работающих и занимаемых
под изготовление электрожгутов производственных площадей.
Это; вызывает необходимость внедрения передовых методов труда,
средств механизации и автоматизации, основанных на примене
ний наиболее совершенных методов техники числового программ
ного управления.
8.2. ТЕХНОЛОГИЯ И СРЕДСТВА МЕХАНИЗАЦИИ
И АВТОМАТИЗАЦИИ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ЭЛЕКТРОЖГУТОВ
8.2.1. Классификация электрожгутов
Электропровода, идущие в одном направлении (по одной трассе),
собирают и связывают в жгуты с учетом различных конструк
тивных, производственных и эксплуатационных соображений
на основе монтажно-фидерных схем электрических систем.
Электрожгуты бортовых систем можно разделить на две группы:
жгуты для межблочного монтажа, характеризующиеся боль
шими габаритами и массой;
жгуты для внутриблочного монтажа, характеризующиеся
малыми габаритами и массой.
Электрожгуты для межблочного монтажа можно также под
разделить на:
сложные жгуты, например, кабинные жгуты, характеризу
ющиеся большой разветвленностью, большим количеством вхо
дящих в них проводов и разъемов;
простые силовые жгуты, состоящие из группы силовых про
водов больших сечений, характеризующиеся, как правило, боль
шой длиной и прямолинейностью.
В состав электрожгутов, кроме проводов, обычно входят:
маркировочные бирки, электрические разъемы или наконечники,
защитные элементы: пластикатные трубки, з ^ и т н ы е ленты и
асбестовые шнуры, защитные ткани, металлические экраны.
Собранные электрожгуты должны обладать: минимальной
величиной переходного контактного сопротивления; высокой меха
нической прочностью соединенных концов проводов с различными
электрическими контактами; высокой электрической прочностью
изоляции.
При составлении схемы электрожгута необходимо учитывать
требования механизации его изготовления. Опыт показывает,
что, если при составлении схемы электрожгута не учитывать
этих требований, высокая степень механизации изготовления
сложных жгутов практически невозможна.
8.2.2. Метод членения электрожгутов
на прямолинейные трассы
Технологическое членение осуществляется путем выделения
из жгута отдельных типовых элементов — неразветвленных трассзаготовок.
15*
243
в процессе членения л^гута на трассы наносят базовые от
метки, которые являю тся размерной информацией для опреде
ления границ отделки трасс, обмотки и т .д .
По базовым отметкам производят сборку трасс в жгут заданной
конфигурации без использования размерных плазов.
На рис. 8.2, а схематично изображен разветвленный жгут
сложной конфигурации.
В результате технологического членения этого жгута
(рис. 8 . 2 , б) получены 12 неразветвленных трасс-заготовок, на
которые нанесены 8 базовых отметок в точках Т Т ...,■ Т^.
В соответствии с рис. 8.3 трассы 1—2, 4—5, 8—7 обматываются
с
I,
©
во,
м.
АЗТ'
Рис. 8.3. Неразветвленные
трассы-заготовки,
полученные членением, и их отделка
©
,^
0
-гт — ^7777/ / / / / / / ' / /
ЗКР
602
а — вариант ж гу т а сл ож н ой конф игурации: б — вариант технологи ч еск ого_членения ж гу та
тканью АЗТ (авиационный текстиль № 3), [на трассы 1—3, 1— 6
надевается экранирующая оплетка. Совместная отделка трасс
производится следующим образом (рис. 8.4): трассы 1—3 и 1— 6
на участке
+ 1п + 1з обматываются лентой ПХ Л-0,2 (полихлорвиниловая лента толщиной 0,2 мм), трассы 9—8 , 9 — 10
на участке /13 обматываются тканью АЗТ.
На этапе проектирования жгутов (при разработке принци
пиальных и монтажных схем, сборочных чертежей) необходимо
учитывать следующие технологические требования:
жгут должен иметь минимальное количество ответвлений,
для чего в конструкции необходимо предусматривать установку
рационального количества разветвлений, коробок;
в конструкциях изделий необходимо предусматривать доступ
к монтажу жгутов без протаскивания их через отверстия кон
струкций, что позволяет вынести пайку разъемов на верстак.
Технологичность конструкций жгута определяется по формуле:
(8.3)
где Т — ответвление жгута; / — трассы
п — разъемы или концы трасс.
244
или
участки
трасс;
©
ЗКР
©
©
Рис. 8.2. Общий вид разветвленного ж гута:
©
ПХЛ
ЛЗТ
бОг
бОв
бОг
Рис. 8.4. Схема отделки трасс
Рис. 8.6. Варианты установки разветвленных коробок
в жгуте
245
Ж гут без ответвлений {Т = 0) является оптимально техно
логичным. Это означает, что трассы такого жгута могут быть
изготовлены на универсальном оборудовании.
Ж гут с К ответвлениями является в К раз? нетехнологичным.
Это означает, что совместная отделка трасс такого жгута не
может быть выполнена на универсальном оборудовании; необ
ходимо использовать механизмы, производительность- которых
невелика, или производить отделочные операции вручную.
Рассмотрим типовую схему жгута (рис. 8.5). Оценивая тех
нологичность жгута по уравнению (8.3) при
9 и п = 8 , полу
чим 7 = 2. Следовательно, ж гут
является два раза менее техноло_
гичным, так как имеет два ответвления в точках
и Т 2 - Д ля
повышения технологичности жгута
1бао
Т-0,5^1
8.2.3. Основные способы изготовления электрожгутов
1-30X ^1
820
0>
780
_
7 ■37°-^^
4^
Г-0,5°^1
1'ЗЧ-°-^1
1600-ПХЛ
^
1600
----------^
2060
Ь 305°
7*
ЬЭГ
1100
Рис 8 7 Эскиз ж гута, подготовленного к членению: 1—2, 1—3, 1—4, 3 - 4 —
трассы
1-ЭЧ-^
Рис. 8.8. Эскиз трасс, подготовленных к механизированному изготовлению
в его конструкции рекомендуется предусмотреть установку разветвительных коробок Р^ и Р как показано на рис. 8 . 6 ,
После установки разветвительных коробок ^ = 5,
= 6 и / = 4,
/1 = 5 жгут становится оптимально технологичным.
В соответствии с методом технологического членения реко
мендуется разрабатывать технологические чертежи и сводные
карты изготовления жгутов. Технологический чертеж разраба
тывается на основании сборочного чертежа и технических усло
вий на жгут. Разработке технологического чертежа должно
предшествовать технологическое членение жгутов, выполняемое
в виде эскизов.
На эскизе жгута, подготовленного к членению (рис. б ./;,
разъемам и клеммам присваиваются технологические номера^,
на трассах проставляются размеры. Записывается состав каждой
трассы (количество проводов, сечение) и указывается направле
ние проводов от разъема к разъему.
246
Так, трасса 1—2 состоит из одного провода сечением 0,5 мм^,
двух проводов сечением 4 мм^ и одного экранированного провода
сечением 0,5 мм^. Все провода этой трассы идут в первый разъем.
На эскизе трасс, подготовленных к механизированному изго
товлению (рис. 8 . 8), указываются размеры, состав каждой трассы
и вид отделки. Поскольку в соответствии с техническими усло
виями на жгуты экранированные провода должны быть изготов
лены отдельно от неэкранированных, трасса 1— 2 разделена на
трассы 1— 2 и 1э— 2э, трасса 1— 3 — на трассы 1— 3 и 1э—Зэ.
На технологическом чертеже проставляются сечения проводов,
номера бирок и номера левого и правого разъемов. Указывается
окончательная отделка жгута в сборе.
Технологическому чертежу присваивается номер сборочного
чертежа с добавлением в скобках индекса «Т».
В настоящее время существует четыре варианта технологи
ческих процессов изготовления электрожгутов:
I. Ручная раскладка на плазе проводов из бухт, когда все
операции, начиная от резки и обработки концов проводов и кон
чая пайкой, производятся на одном рабочем месте — плазе груп
пой исполнителей, а иногда и одним исполнителем. Этот недиф
ференцированный технологический процесс изготовления элек
трожгутов имеет целый ряд недостатков:
низкий уровень механизации операций из-за трудностей при
менения механизированных устройств для выполнения операций
над жгутом, имеющим большое количество ответвлений;
необходимость использования рабочих высокой квалифика
ции, умеющих одинаково хорошо выполнять различные по харак
теру операции;
низкая производительность труда.
Применение такого технологического процесса изготовления
электрожгутов может быть оправдано только при опытном про
изводстве.
П. Ручная раскладка на плазе заранее нарезанных по мерке
проводов (заготовок) с заранее обработанными концами и с фик
сацией концов заготовок в приспособлениях, имитирующих
разъемы жгута. В этом случае заготовки проводов являю тся
техноуюгически самостоятельными элементами электрожгутов.
Такой тип технологических процессов позволяет механизировать
мерную резку проводов, а также обработку концов проводов
(заготовок), а такж е контролировать правильность раскладки,
так как в данном случае к обработанным концам проводов можно
подключить контрольно-измерительную аппаратуру.
П1. Ручная раскладка не отдельных проводов,' а " заранее
обработанных групп проводов (подсборок). В этом случае сборка
247
жгута производится не из отдельных проводов, а из подсборок
проводов, изготовленных самостоятельно, и может осуществляться
по специальным базовым отметкам на комплектовочном плазе
либо вовсе без плаза. Поэтому этот тип технологических процессов
изготовления электрожгутов иногда называют «бесплазовым».
Опыт показывает, что в большинстве случаев существующие
конструкции электрожгутов при соответствующей конструктивно
технологической отработке позволяют осуществить членение жгута
на прямолинейные подсборки, без ответвлений, что, в свою- оче
редь, позволяет применять средства механизации и автоматизации
для изготовления подсборки на основе группового метода. ^
IV. Автоматизированная раскладка проводов с применением
оборудования с числовым программным управлением; этот тип
технологических процессов применяется в настоящее время для
изготовления внутриблочных жгутов.
Отмер И резка проводов. Одним из основных требований к от*
меру проводов является точность отмера, а к резке проводов —
сохранение круглого сечения провода. Отмер проводов заданной
длины и их отрезка может выполняться на специальных авто
матах. Существует целый ряд конструкций автоматов для отмера
и резки проводов [32].
Автоматы для отмера и резки проводов состоят, как правило,
из ,загрузочного, протягивающего, отмеряющего и отрезающего
устройств.
8.2.4. Основные операции изготовления
электрожгутов
Состав операций независимо от способа изготовления элек
трожгутов за некоторыми исключениями остается, в основном,
одним и тем же и зависит от конструкции жгута. Различие может
состоять в последовательности выполнения операций, метода их
выполнения и степени механизации.
Технологический процесс изготовления электрожгутов со
держит следующие основные операции:
отмер и резка проводов, маркировка и резка бирок, резка
перемычек для металлизации и гравировка штепсельных разъемов;
раскладка проводов на плазе и маркировка проводов бирками;
вязка жгута и свивка проводов;
защита жгута; эластичные трубки, обмотка изоляционными
материалами (лентами, шнуром), обшивка или оклейка изоля
ционными материалами;
подготовка концов проводов под соединение: снятие изоляции
и экрана, зачистка окисной пленки, скручивание концов про
водов, лужение, заделка изоляции (лентами, трубками, бандажировкой);
соединение проводов с разъемом, наконечником, контактами
распределительных коробок (пайка, опрессование);
сборка и герметизация штепсельных разъемов (пеногерметик,
компаунд, виксинт и др.);
контроль жгута с выявлением возможных обрывов проводов,
перепутывания проводов, коротких замыканий между проводами
и проводов на «корпус», величины сопротивления изоляции,
прочности изоляции;
маркировка и упаковка жгута: раздельная упаковка штеп
сельных разъемов (ШР) и упаковка чехлами и бумажными лен
тами свернутого в бухту жгута.
248
Рис. 8.9. Схема автомата для отмера и резки проводов:
1 — катуш ка, 2 — провод, 3 — направляю щ ая втулка, 4 — счетный
ролик, 5 — отсекатель, 6 — ф отосопротивление, 7 — лампочки п од
света, 8 — направляю щ ая, 9 — приводной электромотор, 10 — ведущий
роли к , / / — п р уж и н а, / 2 —дисковой отрезной н ож , /5 — пневмопривод,
14 — электропневм оклапан, 15 — ролик, 16 — пневматическое уст
ройство, 17 — п р уж и н а, 18 — ролик, 19 — п руж и н а
Схема одного из совершенных автоматов с программным
управлением для отмера и резки проводов представлена на рис. 8 .9 .
В автомате в качестве загрузочного устройства использована
катушка 1 с проводом 2. Отмеряющее устройство состоит из
программного счетного ролика 4 с отсекателем 5; фотосчитыва
ющего устройства с фотосопротивлением 6 и лампочкой 7 под
света, а такж е механизма для отвода провода, в который входят
поворотная направляющая 8, пневматическое устройство 16,
ролик 18 VI пружины 19 и 17. Протягивающее устройство состоит
из ведущего ролика 10, ролика 15 и приводного электромотора 19.
Отрезающий механизм состоит из дискового отрезного ножа 12,
пневмопривода 13 и пружины 11.
, Автомат работает следующим образом. При пуске срабатывает
электропневмоклапан 14, срабатывает пневмопривод 13 и нож 12
отрезает провод. При этом срабатывает пневматическое устрой
ство 16, отводя ролик 18 и поворачивая втулку 8, с помощью
249
которой провод отводится от ролика 4. Сжатый воздух подаетсй
также в механизм сброса (не показанный на схеме), поворачивающий ролик 4 в положение, при котором отверстие в закреп
ленном на нем отсекателе 5 располагается под углом а относи
тельно фотосопротивления 6 и лампочки 7 подсвета. После вы
держки, обеспечивающей срабатывание указанных выше эле
ментов, клапан 14 отключается, создается выдержка для воз
врата механизмов в исходное положение пружинами И , 17, 19,
после чего включается электродвигатель 9. Ролик 10 осуще
ствляет протягивание провода через автомат. При этом вращается
счетный ролик 4, находящийся в сцеплений с проводом. При
повороте счетного ролика 4 на угол а через отверстие в отсека
теле 5 засвечивается фотосопротивление б, импульс тока с кото
рого посылается в счетчик импульсов- (не показанный на схеме).
Все последующие импульсы посылаются через каждый оборот
ролика 4. После того, как число импульсов сравняется с задан
ным, двигатель тормозится. После выдержки, в течение которой
ролик 10 полностью останавливается, включается клапан 14 и
цикл повторяется.
Таким образом, заданная длина провода выражается числом
импульсов. Каледому импульсу соответствует определенная длина
провода. Дробные части этой длины могут быть заданы углом а
поворота счетного ролика 4. Так осуществляется отмер про
вода.
На точность отмера влияет пробуксовка счетного ролика отно
сительно протягиваемого провода и другие причины. Однако
главным источником погрешностей является нестабильность выбега
при остановке ведущего ролика перед отрезкой, особенно при
колебаниях нагрузки загрузочного устройства. Погрешность
отмера у этого автомата составляет ± 5 мм при скорости протя
гивания 0,5 м/с.
% Если электрожгут может быть расчленен на прямолинейные
трассы, состоящие из групп различных проводов, то их раскрой
может такж е осуществляться с помощью автоматов аналогичной
конструкции, приспособленных для работы одновременно с не
сколькими проводами, сматывающихся с нескольких бухт.
Раскладка проводов на плазе. Жгуты обеспечивают соеди
нение большого количества оборудования, находящегося в самых
различных частях летательного аппарата. Поэтому жгуты, как
правило, имеют большое количество ответвлений различной длины,
оканчивающихся штепсельными разъемами.
Раскладку проводов в соответствии со схемой жгута произ
водят обычно на специальных плазах (шаблонах) (рис. 8 . 10).
Контур жгута в соответствии со схемой наносят на поверхность
плаза краской или тушью. После нанесения основного контура
жгута и разметки отводов проставляют обозначения и номера
наконечников, клемм и т. д. Иногда трассы раскладки проводов
жгута раскрашивают в цвета укладываемых проводов.
250
Д ля крепления проводов используют шпильки. В местах креп
ления концов проводов набивают концевые шпильки, а в местах
изгибов жгута и отводов — угловые шпильки. Последним при
ходится выдерживать довольно большую нагрузку, их делают
большего диаметра, чем остальные (от 1,5 до 5 мм). Длина шпилек
зависит от диаметра жгута и колеблется от 30 до 100 мм.
Раскладывая провода при изготовлении сложных жгутов,
легко ошибиться и провести провод не в ту точку. Поэтому одним
из основных требований, предъявляемых к операции раскладки
проводов, является отсутствие пропусков и перепутываний. Д ля
уменьшения вероятности ошибок при раскладке проводов можно
применять специальные электрофицированные плазы, снабжен
ные сигнальными лампочками, указывающими порядок раскладки
проводов и позволяющими проверять правильность раскладки.
-Следует отметить, что при рациональном расчленении жгута
на прямолинейные трассы, состоящие из групп различных про
водов, операция раскладки проводов в жгут значительно упро
щается, так как в последнем случае приходится иметь дело не
с отдельными проводами, а с ^прямолинейными^ подсборками,
состоящими из десятков проводов.
Ш Д ля сборки’особо ответственных жгутов сложной конфигура
ции, предназначенных для соединения элементов бортового обо
рудования, следует применять объемные макеты, имитирующие
условия прокладки жгута на летательном аппарате. Это исклю
чает перегибы жгутов при монтаже и существенно улучшает
качество прокладки жгутов на самом летательном аппарате.
Соблюдение этого требования особенно важно в тех случаях, когда
жгут собирается из проводов, обладающих высокой жесткостью.
Дальнейш ее'развитие электрофицированных плазов с ручной
раскладкой проводов основывается на применении систем чис
лового программного управления,^обеспечивающих (с помощью
световых табло и лампочек, расположенных по трассам прокладки)
выдачу необходимой последовательности операции по типам при
меняемых проводов, адресам и трассам их прокладки. Последо
вательность указаний кодируется в числовом коде и записывается
251
на перфоленту и может быть определена на основе обобщения
опыта рабочих и путем предварительного расчета на электрон
ных вычислительных машинах.
Плаз с программным управлением действий рабочего при сборке
электрожгутов. Принципы построения электрифицированных пла
зов излагаются в работе [32]. Рассмотрим одну из возможных
схем таких плазов с числовым программным управлением.
Плаз с программным управлением предназначен для сборки
электрожгутов из проводов различных марок. Плаз является
универсальным устройством и при смене программы, трассиро
вочной пленки и последующей перестановке комплектов блоков
33 вертикальных (ось абсцисс) шины, подключаемых к источнику
питания соответствующими ключами. Сигнальные лампы одним
полюсом подключены к одной из вертикальных шин, а другим —
к горизонтальной шине.
Пять горизонтальных шин А, Б, В, Г, Д предназначены для
подключения сигнальных ламп на раскладочной панели плаза,
а шестая Е—для подключения ламп светового табло «Марка про
вода» и «Конец» — на передней панели лентопротяжного меха-
г
А
0:
а
~~
то
Б
В
5^ 'У
«а
^ 5-
Г
й-о сз
Ч
Оо сз
3:
13
Со
II
о
Д
1 2 3
4 . . .
I
.20 2 1 ... 35
ТГ
700
Рис. 8.11. Конструктивная схема п лаза с программным управлением:
1 — лентопротяжны й м еханизм , 2 — к аркас п л аза, 3 — блок л оги к и , 4^— штыри,
5 — п ан ель раск л адочн ая, 6 — блоки заж и м а, 7 — блок питания, 8 — пленка
трассировочная
зажимов и деталей тракта обеспечивает раскладку любого по
количеству цепей и конфигурации электрожгута при условии,
что количество его разъемов не превышает количества разъемов
блоков зажимов (рис. 8 . 1 1 ).
Панель раскладочная служит для сборки жгута. На панель
устанавливают трассировочную пленку, блоки зажимов и штыри
для обозначения тракта прокладываемого провода.
Блоки зажимов используются для закрепления проводов при
прокладке. К корпусу блока прикреплена гребенка с косыми
пазами. При установке провода заостренные края косого паза
врезаются в изоляцию и тем самым удерживают провод от выпа
дания. Внутри корпуса блока собраны элементы его электрической
схемы: лампа индикации местоположения данного блока, загора
ющаяся, когда через блок проходит трасса прокладываемого
в данный момент провода, и микропереключатель.
В целях наиболее эффективного использования элементов
логики применяется двухкоординатная система адресов (рис. 8 . 12 ).
Адресная система содержит 6 горизонтальных (ось ординат) и
252
Рис. 8.12. Функциональная схема плаза с программным управлением
низма. Каждый блок зажимов и каждая лампа светового табло
имеет свой двухкоординатный адрес. Дорожки перфоленты с 1
по 4 используются для записи адреса по оси У (горизонтальные
шины), дорожки с 5 по 11 — для записи адресов по оси X (верти
кальные шины). Запись адресов производится путем пробивки
отверстий в программоносителе в комбинаторном коде. Для
записи по оси X используется трехэлементный код, а для записи
по оси У — двухэлементный.
|
' Количество адресов ау по оси У соответствует числу сочета
ний из 4 по 2, т. е. шести, а количество адресов ах по оси
X — числу сочетаний из 7 по 3, т. е. тридцати пяти. Общее
количество адресов равно произведению ауах = «V, т. е.
= 66*35 - 210.
253
Сигналы от программоносителя через фотодиоды считывающего
устройства поступают на пороговые элементы Р, обладающие
релейной характеристикой. С пороговыми элементами Р1—Р4
связан дешифратор, состоящий из шести схем совладения И34—И39
и предназначенный для преобразования адресного кода по оси У .
Усиленные по напряжению усилителем У1—У 6 сигналы от схем
совпадения используются в качестве управляющих для элек
тронных ключей Кз4— Кз 9, с помощью которых адресные шины А,
Б, В, Г, Д подключаются к отрицательПр
ному полюсу источника питания.
На схеме рис. 8.14 горизонтальные пунктирные линии изоб
ражают штепсельные разъемы (ШР), название которых пишется
рядом с соответствующей линией слева. Провода проводятся
в виде сплошных вертикальных линий, соединяющих определен
ные ШР. Концы их запаиваются в клеммы и имеют соответству
ющий порядковый номер для каждого ШР. Стрелками на схеме
прокладки обозначается порядок прокладки провода от клеммы
к клемме.
.При составлении таблицы установки зажимов на третьем
этапе производится поочередное заполнение ее граф. В первой
ШЭ-7 2
3
4 4
5
6
7~*8
^ 0
15 13~7^1^ 7 ^ 5
/Т7б
71^9 МГШВ-1-0,35мм^
7
2
3
ц5
6
4 72 2и
ШЭ-^0
--
7/
7
8
9
1 0 -11
12
73
74‘ ----
*^73 22
77
Ш Э -2
ШЭ-1+1\
5'
77
Начало прокладки (НП)
2
22 77
73
Конец прокладки провода {КПП,
- ^ГШВ 3-7-0,35/ИМ^
15
1Б
17
78
79
2012дЧ -
Рис. 8.14. Схема прокладок ж гута
37 3833
X
Рис. 8.13. Схема раскладки ж гута на трассировочной пленке
Пороговые элементы Р5—Р11, усилители У7—У 13, схемы
совпадения И1—ИЗЗ используются для преобразования сигналов
адресного кода по оси X, управляющих электронными ключами
— Кзз- С их помощью вертикальные адресные шины подклю
чаются к положительному полюсу источника питания в соответ
ствии с записанным на перфоленте адресом. В результате на
раскладочной панели или световом табло загорается та сигналь
ная лампочка, которая оказывается одновременно подключенной
к отрицательному и положительному полюсам источника питания.
Первый этап программирования заключается в нанесении на
чертеже габаритных размеров панели и координатной сетки.
Трассы жгута наносятся таким образом, чтобы место установки
блоков зажимов концов проводов, т. е. места подпайки ШР, раз
мещались на пересечениях координатной сетки (50 X 50 мм^).
Такж е на пересечениях координатной сетки должны быть точки
изменений направления трасс, т. е. места установки ^штырей.
Пример чертежа раскладки жгута на трассировочной пленке
приведен на рис. 8.13.
На втором этапе составляется схема раскладок в виде прин
ципиальной схемы ж гута. Такие схемы готовятся отдельно для
каждой разновидности провода, отличающихся маркой, сечением
и окраской изоляции.
254
графе записывается номер или обозначение разъема проклады
ваемого жгута согласно его технологической документации; во
второй — номер кабеля, соединяемого с блоком зажимов, причем
соответствие кабеля данному блоку определяется местоположе
нием установленного ШР; в третьей графе даются координать
установки блока зажимов, в четвертой — вписывается тип зажима
(60-; 40-, 30-, 20-, 12-проводный).
Выполнение четвертого этапа программирования требуется
для подготовки к работе лентопротяжного механизма. Д ля этого
составляется таблица марок провода, в первой графе которой
ставится порядковый номер провода (не более 20), а во второй—
записывается марка провода, его сечение и при необходимости —
цвет изоляции.
Пятый этап разбивается на две ступени.
I. П о д г о т о в к а з а п и с и п р о г р а м м ы . Программа
составляется на основании результатов 2 , 3 и 4 этапов и содер
жит адрес установки блоков зажимов и технологические команды.
Адрес установки любого блока зажимов определяется номером
ответвления жгута на раскладочной панели, которое и подклю
чается к устанавливаемому блоку. На раскладочной панели
имеется 99 ответвлений под порядковыми номерами от 1 до 99 и,
следовательно, имеется 99 адресов установки блоков зажимов!
При программировании используется 21 технологическая команда,
из которых 20 команд определяют марку провода и одна — «Ко
нец» программы.
255
Программоноситель имеет И вертикальных дорожек, отсчи
тываемых справа налево. Адрес или одна технологическая команда
занимает одну горизонтальную строку. Адрес и технологическая
команда изображаются пятью разрядами одиннадцатиразрядного
двоичного числа, причем на первые постоянные для целых групп
ответвлений второго знака адреса и технологической команды
отводится 4 дорожки с № 1 по № 4 в связи с особенностью элек
тросхемы плаза. Коды этих команд приведены на табл. 8.2.
Таблица 8.3
Коды номеров ответвлений
4
Двоичное изображ ен и е переменной
части числа
Н ом ера
ответвлений
Т ехн ологи ческ ая команда
разряды
11
9
10
8
Таблица 8.2
1, 34, 67
1-я марка пров.
2, 35, 68
2-я марка пров.
V/
3, 36, 69
3-я марка пров.
X
20, 53, 86
20-я марка пров.
_ .21, 54, 87
Команда «Конец»
Коды технологических команд
Д воичное и зображ ен и е
части числа
Номера ответвлений
4
3
1—33
X
34—66
67—99
X
Технологическая команда
X
2
1
X
■X
X
X
X
X
6
5
X
X
X
X
X
X
X
X
X
X
X
X
33, 66, 69
Д л я плаза ППУ-1 в табл. 8.2 используются только первые
три строчки адресов по- 99-й номер ответвления.
Дорожки с 5 по 11 программо'носителя отводятся для изобра
жения переменной части числа оставшимися тремя знаками
(табл. 8 . 3), т. е. кодов номеров ответвлений и технологических
команд.
Технологические команды с 1 по 20, определяющие марку
провода, предназначены для оповещения прокладчика о марке
провода, его сечении и цвете, нанесенных на табло «Марка про
вода». Первая технологическая команда обеспечивает загорание
первой лампы табло, вторая команда — второй лампы и т. д,
Двадцать первая команда обеспечивает загорание лампы «Конец»,
означающей конец прокладки.
П . З а п и с ь п р о г р а м м ы . Программа прокладки запи
сывается на бланках определенной формы (табл. 8.4).
В первой строке записывается технологическая команда
«Марка провода» и ее код. Этой командой включается первая
лампа табло «Марка провода» и освещается табло с указанием
марки первого прокладываемого провода и цвета его изоляции.
Во второй и последней строках записываются адреса прокла
дываемых проводов и их маркировка согласно схеме прокладки,
причем код одного адреса блока зажима относится к двум прово
дам, т. е. к проводам, расположенным на левой и правой сторонах
одного и того же блока зажима.
256
1
7
X
X
X
После записи адреса последнего провода первой прокладки
аналогичным образом расписываются данные по проводам второй
прокладки и т. д. После записи последнего адреса последней
прокладки записывается команда «Конец» и ее код. Таблица
маркировок, составляемая на шестом этапе программирования,
служит для раскладки маркировочных бирок по своим гнездам
в пеналах стенда^ и привязки пеналов к соответствующим блокам
зажима. Седьмой этап программирования включает проверку
записи программы на перфоленту.
Благодаря быстрой перенастройке плаза на выпуск новых
изделий при готовой технической документации его использо
вание является экономически выгодным даже в мелкосерийном
производстве.
Связка электрожгутов. Д ля придания проводам, разложенным
на плазе и образующим электрожгут необходимой прочности их
связывают различными нитками и лентами.
При изготовлении электрожгутов применяют непрерывную,
прерывистую и пакетную связку (рис. 8.15).
Непрерывная связка — это процесс скрепления проводов в жгут
без перерыва по всей длине посредством наложения нР1точных
петель с определенным интервалом (рис. 8.15, а). Непрерывную
связку применяют для электрожгутов (в электрощитках, распре
делительных коробках, для монтажа пультов) и выполняют в одну
17
А.
в.
Черныш ев
257
Таблица 8.4
Продолжение табл. 8.4
Бланк записи программы
Программа прокладки
ж гу т а (ш ифр)
М арк и
ровка
И
10
9
8
МГШВ-1-0,35
1-ШЭ-41
2-41Э2
З-ШЭ-2
3-41ЭЗ
1-ШЭ-40
5-ШЭ-40
1-41ЭЗ
4-ШЭ-2
4-41Э11
4-ШЭ-2
4-40ЭЧ
5-ШЭ-41
З-ШЭ-41
3-41ЭЧ
6Э-ШЭ-2
6-41Э4
К од адресов
X
X
X
5
4
3
X
X.
X
X
X
X
X
X
X'
X.
X
X
X
X
X
X
X
X
X
X
X
X
X
X
1
.6
X
X
2
7
X
X
X
Адрес или
технологическая
команда
М арки
ровка
П
15-ШЭ-2
15-41Э15 X
^5-ШЭ-2
15-41Э6
9-ШЭ-40
9-41Э6
1З-ШЭ-2
13-40Э8
1Б-ШЭ-2
16-40Э8
16-ШЭ-2
16-40Э15
13-ШЭ-41
X
13-40Э15
^19-ШЭ-41
19-8В
. 19-ШЭ-2
19-8В
П-ШЭ-2
11-40Э14
22-ШЭ-40
22-40Э14
10
9
X
X
X
X
5-10Э
4--ШЭ-40
4-41Э8
X
4-ШЭ-41
4-41Э18
X
З-ШЭ-40
-3-41Э5
7-ШЭ-2
7-41Э5
8-ШЭ-2
8-41Э16
7-ШЭ-41
7-41Э16
7-ШЭ-41
7-41Э10
7ШЭ-40
11ШЭ-40
8ШЭ-2
10ШЭ-2
2ШЭ-40
8-40Э1
X
X
X
X
12-ШЭ-41
12-41Э12
X
X
12-ШЭ-40
12-41Э12
24-ШЭ-40
24-41Э10
24-ШЭ-41
24-41Э10
X
X
Конец
X
X
X
X
X
X
X
X
X
X
13-ШЭ-2
13-41Э9
X
X
X
X
X
X
X
X
X
X
X
X
X
X
X
X
2-41Э1
22-ШЭ-41
22-41Э9
13-ШЭ-2
13-41Э1
14-ШЭ-2
14-7В
17-ШЭ-41
17-7В
9-41Э1!
X
X
X
X
X
X
X
X
4
3
2
1
X
X
X
X
X
X
^X
X
X
X
X
X
X
X
X
X
X
X
X
X
X
X
X
X
X
X
X
X
X
5
X
две нитки. Через каждые 15—30 шагов непрерывной связки
петли необходимо завязывать узлом во избежание развязывания
жгута.
: Прерывистая связка — это процесс скрепления проводов
в жгут посредством наложения ниточных бандажей (рис. 8.15, б)
или бандажей из ленты ПХ Л (рис. 8.15, в).
Связанный непрерывной или прерывистой связкой ж гут дол
жен иметь в сечении форму круга.
Д ля увеличения срока службы жгутов, подходящих к разъемам
агрегатов, подвергающихся многократным расстыковкам, про
вода жгутов необходимо перед связкой свивать на участке не
менее 500 мм от входа в ШР.
Пакетная связка — это процесс скрепления проводов нитками
для придания жгуту плоской формы (рис. 8.15, г). Пакетную
связку применяют тогда, когда по конструктивным соображениям
ИЛИ
8-40Э1
14-ШЭ-2
X
6
X
X
МГШВЭ.1.0,35
10-40Э7
14-40Э17
258
X
X
7-40Э1
17-ШЭ-40
9-ШЭ-41
X
X
11-40Э11
10-40Э7
2ТПЭ-41
X
X
X
X
19-10Э
X
7
X
X
X
8
X
19-ШЭ-40
5-ШЭ-2
‘
X
1-4192
2-ШЭ-41
Индекс программы
' № д ор ож ек
К од адресов
№ дорож ек
А дрес или
технологи ч еск ая
команда
( Программа прокладки
ж гу т а (шифр)
Индекс програ^ммы
X
X
X
X
X
X
X
X
X
17*
259
жгуту необходимо придать плоскую форму. Д ля этого все провода,
входящие в жгут, разделяют на группы, количество которых
задается конструктором, в зависимости от требуемой ширины
жгута в месте пакетной связки. Обычно все виды связки выпол
няют вручную с применением средств малой механизации (спе
циальных пистолетов и челноков различной конструкции).
Связку электрожгутов, применяющихся в зонах высоких
температур (+ 250° С), следует производить стеклянными нитками.
Рис. 8.15. Виды связки электрожгутов
Связку электрожгутов, применяющихся в условиях тропи
ческого климата, следует производить капроновыми нитками или
стеклянной нитью.
Связка проводов может осуществляться с применением спе
циальных замковых лент. .
Процессы связки должны удовлетворять ряду общих требо
ваний. Важнейшие из них:
связка электрожгутов должна производиться так, чтобы по
всей длине не допускать перекрещиваний и провисаний проводов;
связка электрожгута должна быть тугой, а нитки, соединяющие
узлы, должны идти вдоль жгута по прямой линии во избежание
ослабления обвязки;
при изготовлении смешанных электрожгутов из экраниро
ванных и незкранированных проводов экранированные провода
должны быть расположены на наружной поверхности жгута и
при наложении бандажей на смешанные жгуты под ниточный
бандаж на жгут необходимо надевать хлорвиниловую трубку или
подкладывать лакоткань.
260
Защита жгутов. В участках летательного аппарата, где электро
жгуты могут подвергаться механическим повреждениям, воздей
ствию влаги, гидросмесей, масла и других жидкостей, воздей
ствию высоких температур и электромагнитных полей, предусма
тривается защита электрожгутов. От механических повреждений
электрожгуты защищают:
электроизоляционной лакотканью;
трубкой из полихлорвинилового пластиката (используется
й для защиты жгутов от воздействия влаги);
' прорезиненной материей;
текстовинитом;
кожзаменителем;
прорезиненным полотном;
лентой полихлорвиниловой (ПХЛ).
От воздействия влаги электрожгуты защищают прорезиненной
материей; от воздействия гидросмесей, масел и бензина — рези.новой трубкой.
В зонах высоких температур для защиты электрожгутов при
меняются лента из бесщелочного состава стекла (ЛАС-б — лента
авиационная стеклянная бесщелочная); лента стеклянная электро
изоляционная;
авиационный
стеклоизоляционный
материал
(АСИМ); авиационный невоспламеняемый зеленый материал
(АНЗМ); материя прорезиненная НТ-7; полотно асбестовое;
лента липкая изоляционная; фторопласт. Д ля защиты электро
жгутов применяется также металлическая плетенка.
В зависимости от условий, в которых работают электрожгуты,
а.-.- также характера применяемого защитного материала защита
производится различными способами: надевание защитных трубок,
чехлов и экранов, обмотка, обшивка и оклейка различными лен
тами и тканями (рис. 8.16).
^Надевание хлорвиниловых и резиновых трубок на прямоли
нейные участки жгутов производится с помощью пневматических
установок (рис. 8.17). Надевание трубок производится путем
протягивания жгута через трубку пулей под давлением воздуха
в 0,4 МПа. При этом подлежащий защите жгут помещается внутри
барабана.
Бандажировка облегченных проводов (БИФ) осуществляется
с помощью АСЭЧ (Б) [авиационный стеклянный электрочулок —
бандажный ],
^ Надевание экранирующих плетенок целесообразно произво
дить с помощью установки, показанной на рис. 8.18. Надевание
экранирующей плетенки на ж гут осуществляется за счет враще
ния в противоположные стороны роликов 2, проталкивающих
ж гут 7, и роликов 3, проталкивающих плетенку 5, проходящую
через направляющие ролики 4. Вращение роликов 3 и ;2 обеспе
чивается за счет привода 6.
Обмотка жгутов производится лентами, предварительно наре
занными из рулонов различных материалов: фторопласта, асбеста,
261
хлорвинила и т. д. Обмотка прямолинейных участков может
выполняться с помощью специальных станков (рис. 8.19).
На станке обматываются кабели типа КМВ, отдельные про
вода типа БП ВЛ, МГШВ и др.
Ведущий ролик 1 приводится во вращение электродвигате
лем 3 через редуктор 2 . Поджимные ролики 4 VI 7 свободно вра
щаются на пальцах, укрепленных на поворотной качалке 5. При
помощи пневмопривода 6, поворачивающего качалку 5, ролик 4
или 7 поджимается к ведущему ролику 1. Ролики 5 и 9 натягивают
Рис. 8.16. Виды защиты электрожгутов
подаваемый жгут, что исключает коробление ленты при обмотке.
Ролик 9 управляется пневмоцилиндром 10. Катушка 12 с мотком
ленты свободно вращается на обмотчике 11, соединенном с элек
тродвигателем 13. Электродвигатель управляется реостатом 14,
обеспечивающим плавную регулировку шага намотки. После
обмотки жгута лентой необходимо через 5 — 8 витков наложить
бандажи.
При обмотке жгутов лентой ПХ Л необходимо обеспечивать
зазор между обмоткой и жгутом во избежание возможных разры
вов защиты при изгибах жгутов. Д ля этого перед намоткой парал
лельно проводам электрожгута укладывают полихлорвиниловую
трубку с заваренным одним концом, предварительно натертую
парафином. Перед намоткой трубку надувают воздухом. После
намотки воздух спускают и трубку вытаскивают. Обшивку ж гу
тов производят вручную и с помощью специальных швейных ма
шинок.
При защите жгутов методом обшивки должны быть выдержаны
шаг обшивки и рисунок шва. При обшивке жгутов нельзя допу
262
263
Рис. 8.19. Станок для обмотки жгутов лентами:
I — ведущ ий роли к , 2 — редуктор подачи, 3 — эл ек тродви га
тель подачи, 4, 7 — подвижны й ролик, 5 — качалка, 6 — пневм оцнлиидр, 5 — неподвижный ролик, 9 — подвижный ролик,
—
пневмоцилиндр. II — обмотчик, 12 — катуш ка обмотчика, 13 —
привод обмотчика, 14 — электродвигатель, 15 — панель уп р авл е
ния. 16 — пневмокран
скать повреждения изоляции проводов обшиваемого жгута, а ма
териал обшивки должен плотно прилегать к жгуту.
Оклейка жгутов производится авиационным хлопчатобумаж
ным крученым материалом (АХКр) и стеклотеплостойким авиа
ционным материалом (СТАМ-1). Оклейка производится клеем 88Н.
При оклейке жгутов заш,итным материалом необходимо следить
за тем, чтобы не было подтеков клея.
Подготовка концов проводов к соединению — распайке. Перед
соединением концы проводов обычно подвергаются специальной
обработке, состояш,ей из таких операций, как снятие изоляции,
зачистка и скручивание концов проводов, лужение и заделка
изоляции.
Операция снятия изоляции состоит из двух переходов; надрезка изоляции на расстояние а, указываемое конструктором,
и сдвигание отделившегося изоляционного чулка.
Основное требование к переходу надрезки изоляции состоит
в, том, чтобы при выполнении этого перехода исключить надрез
токоведуш,их жил проводов, что приводит к изломам и обрывам
■проводов в местах соединений в процессе эксплуатации. Поэтому
в практике изготовления электрожгутов, предназначенных для
летательных аппаратов, не допускается использование приспо
соблений, основанных на применении чисто механических ножей,
которые обычно оставляют надрезы на заш,ищаемом проводе.
. Д ля надрезки изоляции проводов обычно пользуются только
электротермоножами или термоклещами, так как электрообжиг
больше гарантирует целостность токоведуш,их жил, чем надрезка
механическим путем.
Снятие теплостойкой изоляции осуществляется с применением
•специальных электрообжигателей (электротермоножей).
'Зачистка и скрутка жил на концах проводов обычно выпол
няются с помощью механизированных приспособлений, которые
должны обладать достаточной универсальностью с точки зрения
их применения для зачистки проводов различных марок и раз
личных сечений, минимальным временем, необходимым для
выполнения операции регулирования длины зачищаемого и скру
чиваемого участка, а также минимальной массой. Следы жиров
или масел удаляются с помои;ью растворителей.
Д ля облегчения припайки проводов после снятия изоляции,
зачистки и скрутки жилы] провода облуживают оловянно-свин
цовым припоем, т. е. покрывают их тонким слоем расплавленного
припоя. При лужении происходит сплавление припоя с основным
металлом, что облегчает пайку, так как при этом происходит
сплавление припоя со слоем полуды при меньшей температуре
нагрева, потому что полуда уже сплавлена с основным металлом.
Облул<:ивание производят окунанием конца провода в расплав
ленный припой.
Д ля расплавления припоев, используемых для лужения концов
медных жил проводов и кабелей, заделываемых в клеммы штеп-
264
265
сельных разъемов и кабельные наконечники, применяют электро
тигли различных конструкций. Делаются попытки комплексной
механизации операций снятия изоляции зачистки, скручивания
и лужения концов проводов.
Во время выполнения данных операций изоляция в концевой
части провода обычно нарушается (подгорает, разлохмачивается
и т. д.) и поэтому нуждается в специальной заделке.
Заделка изоляции, а такж е оплеток и экранов выполняется
следующими способами: клеем, бандажом из ниток, электроизо
ляционной трубкой, бандажом из проволоки и припоем.
Заделка электроизоляционной трубкой заключается в наде
вании на оплетку зачищенного конца провода электроизоляцион
ной трубки из полихлорвинилового пластиката для нетеплостой
ких проводов и резины для теплостойких проводов.
В настоящее время разработаны более совершенные методы
заделки изоляции на концах проводов с помощью термоизоля
ционных трубок. Один из этих методов основан на применении
термоусадочной электроизоляционной трубки.
Раздувка трубок производится специальным приспособлением,
после чего они свободно надеваются на провода. Надетые трубки
нагреваются специальным термопистолетом, после чего трубка воз
вращается к первоначальному диаметру и плотно охватывает провод.
Концы экранированных проводов заделывают бандажом из
проволоки либо спайкой припоем. Пайка и лужение проводов. Одним из наиболее распространен
ных способов соединения является пайка, которую применяют для
соединения как медных, так и алюминиевых проводов.
Пайка осуществляется введением расплавленного припоя в за
зор между специально, подготовленным проводом и нагретыми
металлическими деталями (наконечниками, клеммами и т. д.)
с последующим охлаждением. Затвердевание припоя при охлаж
дении приводит к получению прочного соединения.
В качестве припоев применяют в большинстве случаев оло
вянно-свинцовые припои для нетеплостойких проводов и сереб
ряные припои для пайки теплостойких проводов. К припоям
предъявляют эксплуатационные (высокая механическая проч
ность припоя в условиях нормальных, высоких и низких темпе
ратур, хорошая электропроводность и теплопроводность, герме
тичность, стойкость против коррозии и др.) и технологические
(жидкотекучесть при температуре пайки, хорошее заполнение
швов — зазоров между спаиваемыми деталями) требования.
Электропроводность оловянно-свинцовых припоев зависит от
содержания олова и составляет от 8 до 14% электропроводности
чистой меди. Таким образом электропроводность соединений пони
жается с увеличением зазора между проводом и наконечником.
Механическая прочность припоев сохраняется только в опре
деленном интервале температур, с повышением и понижением
температуры механические свойства ухудшаются.
266
Припой применяется в виде прутков, проволок и трубок.
Трубчатый припой представляет собой пустотелую трубку, на
полненную канифолевым флюсом. Трубчатый припой обеспечи
вает подачу к месту пайки надлежащего количества припоя и
флюса за один прием, дозировка которых определяется конструк
цией трубчатого припоя. Применение трубчатого припоя способ
ствует улучшению качества пайки (за счет устранения возможности
случайного загрязнения флюса, более точного дозирования коли
чества припоя и флюса), повышению производительности труда
^паяльщиков и уменьшению потерь припоя и флюса в процессе
пайки.
Места пайки покрывают флюсом, а затем при помощи паяль
ника наносят расплавленный припой. В качестве флюса чаще
всего применяют раствор канифоли в спирте или кусковую кани
фоль, которая при температуре + 150° С имеет свойство раство
рять окислы меди, не разъедая при этом металла. Флюс способ
ствует удалению окислов с поверхности металла, защищает металл
ох окисления при нагреве, способствует лучшему смачиванию и
растеканию припоев в процессе пайки.
- ,( Применение для пайки проводов бортовых систем кислотных
флюсов недопустимо, так как оставшаяся после пайки кислота
способствует образованию электрических пар и разрушению
соединения в процессе эксплуатации.
. Существенное влияние на качество паяного соединения ока
зывает температура пайки. Температурный режим паяльника
устанавливается до начала пайки и указывается в специальных
инструкциях. Учитывая неизбежные потери тепла, его устанав
ливают обычно несколько выше температуры плавления припоя.
До тех пор пока припой не затвердеет полностью, соединяемые
•части должны быть совершенно неподвижны относительно друг
друга. Поэтому при пайке проводов к клеммам штепсельного
разъема последний должен быть надежно закреплен в удобном
для работы положении. Малейший сдвиг шва в период затвер
девания припоя нарушает его целостность и приводит к непроч
ному соединению.
Время, в течение которого спаиваемые провода с деталями
должны быть неподвижны для получения прочного соединения,
зависит от температурного интервала кристаллизации: чем больше
этот интервал, тем больше время требуется для затвердевания
припоя в соединении. Пайку соединений проводов с наконечни
ками и клеммами штепсельных разъемов выполняют с помощью
паяльников. Во избежание недогрева мест пайки или перегрева,
когда припой на паяльнике не удерживается и нагревательные
элементы паяльников перегорают, паяльники снабжаются спе
циальными регуляторами температуры. Пайка медных наконеч
ников к медным силовым проводам производится путем нагревания
наконечников до необходимой температуры, вставки в наконечник
зачищенных концов провода и заливки припоем.
267
Лужение проводов осуществляется погружением облуживаемых
концов проводов в ванну с расплавленным припоем. При этом
могут применяться ультразвуковые ванны или специальные уста
новки с кольцевыми излучателями. Погруженный в ванну с рас-
Пайка электроконтактным методом состоит в закреплении
наконечника в вертикальном положении между электродами
клещей 4 (рис.^ 8.23). Затем наконечник заполняют кусочками
припоя. Припой расплавляют путем пропускания электрического
тока от низковольтного трансформатора 1 через наконечник 4
с проводом 5, который располагается между угольными электро
дами клещей 2. В наконечник вводят облуженный провод и нагре
вают полученное соединение в течение 10 с.
. .
звукового луж ения с_.кольцевыми излу
чателями;
плавленным припоем [конец про-
I — ул ьтразвук овой генератор, 2 — обмотка вибратора, 3 — м агнитостриктор, 4 —
провод, 5 — кольцевой излучатель, 6 —
элек тронагреватель, 7 — ж идкин припои,
пт п о п ^ и п я р т р я Я
В Т РВОДЯ В Ы Д 6 р Ж И В 8 0 Т С Я В Нч.И Ь 1 с
Ч С Н И е О П р еД б Л еН Н О Г О
В рем еН И ,
г ^
8 —ванна
указываемого в специальных
таблицах. После выдержки в
ванне жилы провода необходимо немедленно скрутить специаль
ным приспособлением, с последующим погружением в ванну скру
ченного концд для дополнительного лужения.
Схема установки с кольцевым излучате
лем показана на рис. 8.20. Провода с нике
лированной жилой (БФС) предварительно
обслуживаются в растворе, состоящим из
50% канифоли и 50%. спирта.
Во избежание пережога и спекания изо
ляции при обслуживании концов проводов
целесообразно применение специальной дер
жавки (рис. 8 . 21 ), обеспечивающей отвод
тепла и тем самым чрезмерное нагревание
Рис. 8.22. Схема рас
провода.
положения провода с
Пайка алюминиевых проводов с наконеч
наконечником при
никами.
Известно несколько способов пайки
пайке погружением:
алюминиевых
проводов с наконечниками;
/ — ванна с эл ек трон а
гревом, 2 — жидкий при
пайка погружением в ванну с расплавлен
пой, 3 — медный н ак о
ным припоем, пайка электроконтактным
нечник, 4 — провод
методом, абразивная пайка и пайка в печи.
Пайка погружением состоит в следующем. В ванну с припоем,
нагретым до температуры + 280° С, погружают наконечник,
обезжиривают луженый конец провода в спирте или раствори
теле СД и вводят луженый конец провода в прогретый наконеч
ник. Полученное соединение прогревают в ванне в течение 5 — 8 с
при температуре + 280° С (рис. 8.22).
268
/
//
/ ..у
Рис. 8.24. Соединение наконечника с про
водом, изолированное термоусаживаемой
трубкой:
I — наконечник, 2 — терм оусаж и ваем ая т р у б
ка, 3 — провод
Рис. 8.23. Схема
расположения
провода с наконеч
ником при пайке
электроконтакт
ным методом:
/ — трансф орм атор,
2 — клещи; 3 — эл ек
трод, 4 — наконеч
ник. 5 — провод
Рис. 8.25. Нагреватель;
/ — рефлектор, 2 — вентилятор с
электром отором , 3 — ш нур эл ек т р о
питания, 4 — выключатель, 5 — терм о
усаж и ваем ая трубк а
Абразивное лужение и пайку производят одновременно: по
догрев провода под лужение, лужение жил провода, пайка алю
миниевого провода в наконечник.
После заделки конца провода наконечник соединения целе
сообразно изолировать термоусаживаемой трубкой из специаль
ных полимеров (рис. 8.24), повышающей качество соединения.
Д ля нагревания термоусаживаемых трубок применяют специаль
ные нагреватели, снабженные вентилятором, который прогоняет
поток воздуха над разогретой спиралью, направляя его в зону
нагрева (рис. 8.25).
В процессе лужения и пайки необходимо следить за тщатель
ным соблюдением режимов лужения и пайки, так как от этого
в значительной степени зависит качество паяного соединения.
Одним из основных показателей, характеризующих качество
паяного соединения, является переходное сопротивление кон
такт—провод—наконечник. Переходное сопротивление паяного
269
соединения указывается в специальных инструкциях. Измерение
переходного сопротивления можно производить вольтамперным
методом (рис. 8.26).
Д ля этого контролируемую цепь подключают к установке,
обеспечивающей получение силы тока в схеме в пределах 10—
120 А. Переходное сопротивление определяют по указанию мил
ливольтметра, который с помощью щупа подсоединяется к нако
нечнику, а с помощью специального хомутика — к оголенному
концу провода.
Величину переходного сопротивления определяют по формуле
Я = ^ 100, где Н — сопротивление, мкОм; / — сила тока. А;
и — напряжение, мВ. Измерение переходного сопротивления
можно производить такж е микро
омметром типа М-246 с примене
нием щупов.
^М' т т ^
Важным показателем, харак
теризующим ' качество
паяного
соединения, является такж е меха
ническая прочность контакта про
Рис. 8.26. Схема замера переход
вод-наконечник.
ного сопротивления:
Трасса прокладки
проводов
I — хом утик, 2 — п ровод, 3 — нак о
нечник
проходит в различных плоскостях
в связи с большим количеством
различного оборудования.. Электрожгуты и отдельные силовые
провода, как правило, подвергаются многократным изгибам.
Изгиб многожильных проводов Ё непосредственной близости
от места соединения вызывает смещение отдельных проволок и
стренг жилы соединений с наконечником, что может привести
к нарушению пайки и, следовательно, контакта между проводом
и наконечником. Поэтому если провод, заделанный в наконечник,
будет иметь, радиус изгиба при монтаже, то его зачистку, луже
ние и заделку в наконечник следует выполнять на конце провода,
заранее изогнутого под этот радиус. Тогда смещение проволок
и стренг жилы происходит до пайки и не вызывает напряженного
состояния соединения и нарушения контакта в эксплуатации.
Величину смещения ^ проводов при изгибе можно подсчи
тать по формуле: I = гф, где г — радиус изгиба провода; ф —
угол изгиба.
Опрессование наконечников. Н аряду с паяными соединениями
широкое распространение в электросистемах ЛА получили опрессованные соединения. Опрессованные соединения получаются
путем обжатия специальным пуансоном трубчатой части нако
нечника с введенной в него жилой провода. В результате об
ж атия окисные пленки в значительной степени разрушаются,
что способствует возникновению чистых металлических контакт
ных поверхностей, возникает взаимная диффузия металлов, что
приводит к прочному монолитному соединению.
270
Опрессованные соединения получают обычно местным или
общим обжатием.
Местное обжатие производится путем местного вдавливания
пуансона в наконечник с введенной в него жилой провода. Общее
^ обжатие обычно производится электродинамическим методом де' формирующего давления, возникающего в специальном индукторе
за счет взаимодействия магнитных полей при прохождении тока
в несколько килоампер в соленоиде индуктора и вихревого тока,
наводимого в заготовке (наконечнике с проводом).
Механическая прочность и переходное сопротивление опрессованных соединений зависят от целого ряда конструктивных,
технологических и эксплуатационных факторов, из которых отме
тим следующие.
1 Качество подготовки поверхности соединяемых элементов
(провода и наконечника) существенно влияет на электрические
свойства опрессованного соединения и, главным образом, на его
переходное сопротивление, так как окисные пленки являются
изоляторами и уменьшают контактную площадь соединения.
_ Особое внимание необходимо уделять алюминиевым проводам,
на которых окисные пленки, препятствующие прохождению тока,
образуются в течение нескольких минут. Поэтому при соединении
алюминиевых жил дополнительное разрушение окисной пленки
достигается тем, что перед опрессованием в наконечник вводится
паста, состоящая из механической смеси мелких твердых частиц
окиси цинка и вазелина. Твердые частицы разрушают пленку
окиси алюминия, а вазелин предотвращает вновь образование
пленки окиси.
Качество опрессованного соединения зависит от степени за^полнения поперечного сечения трубчатой части наконечника
металлом жилы провода, степень заполнения определяется глуби
ной вдавливания пуансона.
Степень деформации при опрессовании можно характеризо
вать коэффициентом к опрессования: к = 5^/5оп, где 5^ — пло
щадь поперечного сечения наконечника до опрессования; 5 дп —
площадь поперечного сечения наконечника после опрессования.
Степень опрессования должна быть такой, при которой все
пустоты между отдельными проволочками жилы заполняются
металлом. При плохом заполнении наконечника металлом жилы
получается рыхлое соединение, обладающее пониженной меха
нической прочностью и недостаточной электрической надежностью,
так как контакты образуются только в некоторых точках соеди
няемых проволок жилы.
' Необходимая степень опрессования достигается за счет вдав
ливания пуансона в наконечник на необходимую глубину. Д ав
ление, площадь и глубина вдавливания пуансонов зависят от
механических свойств материалов соединяемых частей, сечения
жилы и размеров трубчатой части наконечника. При этом глубина
вдавливания должна иметь некоторое оптимальное значение,
271
так как недостаточная глубина вдавливания не обеспечивает
получение необходимой степени опрессования и приводит к неплот
ному заполнению наконечника металлом жилы провода, в то
время как чрезмерная глубина вдавливания пуансона в тело на
конечника приводит к утонению основания вдавленной части
наконечника, а в ряде случаев и к просечкам- основания вдав
ленной части наконечника и обрыву отдельных проволок жилы
провода. Необходимая глубина вдавливания определяется свой
ствами металлов.
Так же, как и в случае паяного соединения, провода, имеющие
изгибы, при монтаже необходимо обжимать в наконечниках
в предварительно изогнутом состоянии. Изгиб провода при этом
должен быть равен монтажному радиусу. Д ля обжатия мелких
наконечников и тонких проводов применяют различные ручные
клещи специальной конструкции. Д ля обжатия крупных нако
нечников с проводами больших сечений (от 10 до 95 мм^’) приме
няют пневматические и гидравлические прессы. После выпол
нения операции обжатия проверяют глубину вдавливания пуан
сона и переходное сопротивление заделки.
Глубину вдавливания пуансона проверяют глубомером с ин
дикатором.
После проверки переходного сопротивления оголенный уча
сток провода между наконечником н изоляцией герметизируют
уплотнительной лентой, .которую туго наматывают на открытую
часть до полного заполнения свободной части. Поверхность
бандажа припудривают тальком и надвигают на нее виниловую
трубку. Таким образом производят герметизацию заделки, кото
рая предохраняет соединение от попадания влаги, коррозии и
преждевременного разрушения.
Герметизация штепсельных разъемов (ШР). Штепсельные
разъемы электрожгутов специально не защищаются от воздей
ствий внешней среды. Вода, горючее, пыль, грязь и масло могут
попадать внутрь разъема по проводам и разьбовым соединениям,
что вызывает замыкание между клеммами ШР. Во избегжание
замыкания обычный ШР молено герметизировать, залив его гер
метизирующим материалом, к которым относят теплостойкие
компаунды, виксинт, пеногерметики и др. Основная цель заливки
ШР герметизирующими материалами ~ создание высококачествен-,
ной монолитной изоляции, надежно защищающей клеммы от
внешних температурных, атмосферных и прочих вредных воздей
ствий, а такж е обеспечивающей достаточную механическую проч
ность соединения.
Существуют различные приспособления для заливки ШР,
принцип действия которых показан на рис. 8.27.
К герметизирующим материалам предъявляются следующие
требования: отсутствие усадки при затвердевании; отсутствие
корродирующего действия на металлы и их сплавы; высокие ди
электрические свойства; минимум длительности отверждения;
272
небольшой удельный вес; невосприимчивость к действию повы
шенных и пониженных температур и влажной среды; высокая
механическая прочность; хорошие заливочные свойства.
К недостаткам герметизированных ШР следует отнести: не
возможность перепайки ШР в случае ремонтов, замены оборудо
вания и т. п. Д ля неполностью отработан'некоторый запас длины жгута для трех-,
пятикратной перепайки.
8.2.5.
Автоматизированные станки
*с числовым программным управлением
для изготовления электрожгутов
, Высокая трудоемкость изготовления
электрожгутов, а также стремление повы
сить качество привели к созданию автома
тизированных станков с числовым програм-мным управлением, позволяющим автома
тизировать выполнение целого ряда основ Рис. 8.27. Принципиаль
ных операций изготовления и, в первую ная схема заливки Ш Р
мате
ойередь, раскладки и маркирования про герметизирующим
риалом:
водов.
I — пневмош приц, 2 —
. Значительный эффект применения обо ж гут , 3 — ш тепсельный
, 4 — полость за
рудования с программным управлением разъем
ливки, 5 — компаунд
дает автоматизация процессов программи
рования и получения программ изготовления жгутов с помощью
рВ М . Автоматизацию программирования с получением оптималь
ных программ изготовления можно сочетать с процессом проекти
рования жгута на ЭВМ. Этого можно достичь, если воспользо
ваться схемой движения информации при проектировании и
изготовлении любых объектов, в которых элементы соединяются
электрожгутами (рис. 8.28).
В этом случае ЭВМ обеспечивает проектирование жгута с вы
дачей ^конструкторской документации на компоновочный чертеж
устройства автоматики, чертежей на монтажную схему жгута и
таблицы соединений, а также перфолент или других носителей
информации, необходимых для работы оборудования с программ
ным управлением, автоматов маркировки и автоматических
станков для раскладки проводов. Интерполятор и координатограф
используются соответственно для перевода информации на магни'шую ленту и воспроизведения конструкторской документации.
Если полная автоматизация процессов получения конструк
торской документации и оптимальных программ изготовления
по каким-либо причинам не удается, данная схема предусматри
вает участие конструктора, который работает с ЭВМ в диалоговом
варианте.-Задавая ЭВМ различные исходные данные и производя
изменения в программе, конструктор и технолог добиваются оп18
А. в. Черныш ев
273
тимальных решений по получению конструкторской документации
на устройства автоматики и программ их изготовления с учетом
технологических особенностей оборудования с числовым про
граммным управлением.
В настоящее время известен целый ряд станков с числовым
программным управлением для изготовления жгутов [38, 40].
Рассмотрим принципы построения таких станков на примере станка с элек
трическим приводом.
Станок, схемы которого представлены на рис. 8.29, состоит из следующих
основных узлов: станина /, на которой смонтированы верхнее 3, 4 V. нижнее 5, 6
.
.
Рис. 8.29. П ринципиальная схема станка с числовым про
граммным управлением для раскладки проводов в жгут:
' / — станина, 2 — направляю щ ая ш танга, 3, 5 — к аретка, 4,
6 — подвиж ная траверса, 7 — стол, 8 — раскладываю щ ий палец
координатные устройства, имеющие перемещения по осям X и V; стол 7; при
воды перемещений; механизм подъема стола и система управления станком.
Верхнее координатное устройство состоит из подвижной траверсы 4 и
перемещающейся по ней каретки 3, на которой закрепляется головка техноло
гических команд с катушечным устройством и направляющей штангой 2. Го
ловка технологических команд содержит в себе магазин с различными марками
проводов, механизмы смены марки провода, выпуска провода, отрезки провода
и опускания направляющей штанги.
Нижнее координатное устройство состоит из подвижной траверсы 6 и пере
мещающейся по ней каретки 5 с раскладывающим пальцем 8, который приводится
в колебательное движение, необходимое для облегчения выхода провода.
Оба координатных устройства имеют самостоятельные приводы, принци
пиальные кинематические схемы которых одинаковы, одна из схем приведена
на рис. 8.30. Траверса 1 и перемещающаяся по ней каретка 2 расположены
над столом 3. Траверса и каретка приводятся в движение независимыми приво
дами б и 10, состоящих из приводного барабана^, редуктора 5 и шагового дви
гателя 8. Приводные барабаны связаны с траверсой и кареткой системой тросов 8
и блоков 9. Концы тросов неподвижно закреплены на барабанах и при их вра
щении происходит одновременное наматывание одного конца ветви и сматывание
другого, чем и достигается преобразование вращательного движения двигателя
18=“
275
в поступательное перемещение траверсы и каретки. Н уж ное количество катушек
с проводами различных марок устанавливается на головке технологических команд
и концы проводов заправляю тся в отверстия магазина. Магазин имеет возможность
горизонтального шагового перемещения, которое позволяет устанавливать
в нужный момент определенную марку провода напротив канала направлякгщеи
штанги.
После заправки проводов в отверстия магазина подается команда на уста
новку нужной марки провода. Затем при помощи электропривода происходит
опускание направляющей штанги до совмещения ее со втулкой раскладывающего
пальца в нижнем координатном устройстве. По команде на привод подачи про
вод опускается в отверстие ш аблона (см. рис. 8.10) на ,30—40 мм ниже его пло
скости. Н аправляю щ ая штанга отводится вверх и раскладывающий палец совер
шает два обхода вокруг ш пиль
ки, расположенной рядом с от
верстием в шаблоне, куда опу
щен конец' провода. Ш пильки
являю тся крепящим элементом
для|расклады ваемого провода.
Нижнее координатное уст
ройство начинает производить
координатные перемещения в
соответствии с заданной про
граммой. П оскольку конец про
вода закрепляется на начальной
шпильке, то провод, проходя
щий через втулку пальца, вытя
гивается из головки технологи
ческих команд и укладывается
между шпильками. Провода од
ной марки раскладываются не
Рис. 8.30. Принципиальная кинематическая
прерывно без обрезки на адрес
схема привода координатного устройства:
ных ш пильках, для чего все
провода, подлежащие раскладке,
/ — т р а в е р с а , 2 — каретка, 3 — стол, 4 — при
водной б а р а б а н , 5 — редук тор, 6, 10 — приводы,
объединяются в непрерывную
7 — ш аговый двигатель, 8 — система тросов, 9 —
цепочку, где конец одного про
блок .
вода является началом следующего За несколько секунд до окончания укладки данной марки провода подается
команда на отрезание провода быстродействующим ножом при помощи электро
магнита Оставшийся на шаблоне конец провода закрепляется на конечной
шпильке путем обхода вокруг нее. К этому моменту верхнее координатное устрой
ство должно закончить перемещение, которое началось в момент укладки данной
марки провода. В станке применена позиционная шагово-импульсная система
числового программного управления (ЧПУ) с использованием магнитной ленты
в качестве программоносителя.
8.3. ТЕХНОЛОГИЯ ВНУТРИБЛОЧНОГО
ЭЛЕКТРИЧЕСКОГО МОНТАЖА
Внутриблочный монтаж используется при изготовлении элек
трораспределительных коробок (ЭРК), щитков автоматов защиты
сети (АЗС), этажерок с установленными-на них электрическими
элементами, приборных досок, пультов и т. д.
Внутриблочный монтаж включает все основные операции
монтажа, указанные на рис. 1.4, а также регулировку и контроль
качества монтажа и функционирования.
Существует три основных способа внутриблочного монтажа:
жесткая проводка проводов и внутриблочных жгутов с креп276
Лбнибм их ко дну или стенкам корпуса или плат с помощью хо
мутов или скоб;
свободная верхняя проводка проводов и внутриблочных
жгутов без дополнительного крепления;
последовательная укладка проводов с обратной стороны
плоскости (платы), в отверстия которой выведены штырьевые
клеммы (наконечники), принадлежащие монтируемым элементам,
с последующей установкой смонтированных плат в корпус.
; преимущество первого способа заключается в высокой дина
мической прочности изделий, т. е. прочности к воздействиям
вибраций, ударов и линейных перегрузок. К недостаткам следует
отнести дополнительный вес элементов крепления, хомутов,
скоб, а также винтов и т. п. В данном случае удобна плоская
форма жгута, получаемая, например, пакетной связкой. В на
стоящее время для внутриблочного монтажа могут быть исполь
зованы специальные ленточные коммуникации.
Преимущество второго способа заключается, наоборот, в мень
шей массе монтажа, так как не требуется дополнительных
крепежных элементов и необходимая жесткость проводки обес
печивается только жесткостью соответствующих проводов, при
паянных к клеммам элементов изделия. Недостатком такого
способа является относительно меньшая динамическая проч
ность, так как в данном случае усилия, которым подвергается
провод или жгут, передаются непосредственно на клеммы и оконцовки проводов.
Третий способ используется в том случае, когда монтируемые
элементы имеют штырьевые клеммы, которые, будучи пропущены
через плату, образуют с обратной ее стороны поле контактов,
расположенное в одной плоскости. Последовательную укладку
проводов ^между^ клеммами и соединение проводов с клеммами
накруткой и пайкой можно производить отдельно вне корпуса.
Д ля расчета кратчайших трасс прокладки проводов может быть
использована ЭВМ, а для механизации укладки могут приме
няться специальные монтажные машины с программным управ
лением. В настоящее время известно большое количество машин,
использующих различные координатные системы для перемещения
плат и рабочих органов, а также различные системы шагового
программного управления.
8.4. ТЕХНОЛОГИЯ МОНТАЖА ЭЛЕКТРОПРОВОДНЫХ
СИСТЕМ НА ЛЕТАТЕЛЬНОМ АППАРАТЕ
К основным электромонтажным работам, проводимым на ле
тательном аппарате или его технологически самостоятельных
элементах, относятся: установка и крепление функциональных
элементов, прокладка, крепление и стыковка между собой ж гу
тов, шин и кабелей и присоединение жгутов, шин и кабелей к функ
циональным элементам (приборам, электроагрегатам и т. д.).
277
Применяются различные способы крепления функциональных
элементов: замками, винтами и хомутами.
Д ля крепления электрожгутов применяются скобы, хомуты и
замки.
Основное требование к монтажу электрооборудования — это
точность, так как неточный монтаж вызывает напряжения в про
водах и их усталостное разрушение при наличии вибрации в про
цессе эксплуатации, а также нарушение электрических контактов.
Зл вкт ро к о м м у н и к а ц и о н н а я
8.5. ТИПОВЫ Е ДЕФ ЕКТЫ
ЭЛЕКТРОСИСТЕМ
ц епь
И ОТКАЗЫ
Отказ электрической бортовой системы, т. ё. событие, заклю
чающееся в нарушении ее работоспособности, происходит, в ос
новном, в результате неисправностей коммуникаций и выходов
из строя отдельных блоков электросистем.
С ростом объема и сложности электрокоммуникаций на лета
тельном аппарате возрастает количество их нейсправностей
в эксплуатации.
Из всей совокупности неисправностей, выявленных в про
цессе эксплуатации летательного аппарата, можно выделить
совокупность неисправностей, возникших по производственным
причинам, которую можно разбить на следуюш,ие группы:
механические повреждения электрожгутов (перетирание изо
ляции или защитных материалов, подрез токонесущих жил, тре
щины в паяном соединении, изломы наконечников или клемм
разъемов);
наличие посторонних веществ, включений и предметов на
электрокоммуникациях (микровключения в паяном или обжа
том состоянии; следы масла, горючего, а также грязи и пыли на
электрожгуте; куски припоя, песок, лак, клей, электролит в разъ
емах и т. д.);
изменение электрических параметров и свойств электроком
муникации: снижение сопротивления изоляции или электропроч
ности изоляции между изолированными друг от друга цепями,
повышение переходного сопротивления в месте соединения про
вода с наконечником или клеммой разъема.
На рис. 8.31 представлена классификация отказов электрокоммуникационных цепей по видам.
Постоянная потеря связи в цепи представляет собой либо
обрыв провода вместе с изоляцией, либо разрыв в месте соеди
нения, либо обрыв отдельных перемычек, экранов и т. д; Второй
вид отказа встречается наиболее часто. При этом разрыв разъем
ного соединения (болтового при соединении минусовых проводов
с «массой» летательного аппарата или типа «розетка—вилка»
при сочленении электрожгутов разъемами) чаще всего происходит
из-за плохой герметизации разъема (коррозия контактов), скры
тых дефектов материалов, механических повреждений. Разрыв
П от еря связи
{мепрохо»(демие сигнала)
П ост оянная
П ерепут ы В ание
с д р у ги м и цепями
В рем ен н ая
(нарушение контакта)
{разрыв цепи )
Короткие замыкания
с д р у ги м и цепям и
С минусовыми
цепями
(с обратным проводом)
С другими цепями
поло/нительного
потенциала
1 -,
1
1
1
0Г
3
'Ъ
Б
^ 1§
Обрыв н<илы провода в месте
снятия изоляции
Рис. 8.31.
Разрыв 8 месте соединения пайкой
или обтатием
Классификация отказов
видам
электрокоммуникаций по
потеря связи представляет собой нарушение кон-
в паяном Х инеГ и!\а® стиг,^Г кТ Г еГ Г н~
гайки р а Х 1 “ “иГи“ ‘’йп
"Р " ‘'■"'•бой затяж ке н ^ и д н о й
278
279
Из коротких замыканий наиболее часто встречается замыка
ние на «массу» летательного аппарата (при однопроводной схеме
распределения электроэнергии) и замыкание в разъеме электро
жгута из-за наличия там кусков припоя, электролита, стружки.
Д ля первого вида короткого замыкания наиболее критичными
являются технологические операции прокладки, защиты и креп
ления жгута, а для второго — операции пайки, герметизации
разъема, а такж е соблюдение правил консервации электрожгута.
Основные неисправности являются непосредственной причи
ной отказа электрокоммуникационной сети.
Однако необходимо заметить, что связь между различными
видами отказов и неисправностей носит сложный неоднозначный
характер.
Так, например, пробой или местное нарушение изоляции про
вода может привести к любому виду короткого замыкания; излом
или коррозия клемм разъема может привести как к временному,
так и к постоянному разрыву цепи; напряжения растяжения
в проложенных ж гутах — к обрывам различного вида (в умень
шенном сечении провода); касание электрожгута острых кромок—
к короткому замыканию в жгуте (срезание изоляции) и к обрыву
цепей (подрез жил).
Большинство из вышерассмотренных производственных не
исправностей могут быть зависимыми от нескольких технологи
ческих операций, что делает связь между технологическими опе
рациями -и отказами электрожгутов в эксплуатации особенно
слол^ной.
8.6. КОНТРОЛЬ ЭЛЕКТРОСЕТИ
И
Наличие такого рода электроцепей усложняет управление
автоматическим стендом и снижает его степень автоматизации,
так как перед включением этих элементов должна происходить
остановка стенда в соответствии с программой проверки.
.. Ко второму классу относятся электроцепи, не содержащие
элементов коммутации; для их контроля набора проверяемой
..цепи не нужно, а необходимо лишь подключение соответству
ющих входных и выходных точек этих цепей. Однако в общем
случае эти цепи могут включать в себя различные элементы, для
Э л е и т р о ц с; п и
----------------К ласс
без элем ент ов ком м ут ации
не содерн<аа{ие
Подкласс электросопротив
лений
с элем ент ам и коммут ации
содертащие
электросопротив ления
включаемыми
автоматически
включаемыми
вручную
--------- _____
Г руп п а
^ ^
»
■ч
<а
г
$§
я»
5Й*^ ?
И
II
«о §
I
II
I
=11
Со С5
«11
Номер
групп ь!
Ш
/7/
Э ски з
цепи
<
ЛП11
04
1-^
1а
С1
0— 1 1 ^
^ ^ 1 -0
л
А З С -2
т
0 -0 = = ^
^ 1 | о —о
0-<»
ЕЕ ЭЛЕМЕНТОВ
В общем случае всю совокупность проверяемых электроце
пей можно разделить на два класса: цепи, содержащие коммута
ционные элементы, и цепи, не содержащие их, т. е. выполняющие
только коммуникационные функции. Контролировать цепи с эле
ментами коммутации сложней, так как прежде чем подавать
контрольное напряжение на входные точки и снимать его с вы
ходных точек проверяемых цепей, необходимо «набрать» эти
цепи, включив или наоборот выключив соответствующие эле
менты коммутации.
Если эти элементы представляют собой электромагнитные реле
или контакторы, то процесс «набора» цепи можно произвести
автоматически путем подачи соответствующих напряжений на
их обмотки.
Если эти элементы представляют собой выключатели, пере
ключатели или кнопки, то набор цепи в объекте контроля при
ходится производить вручную, так как делать управляемую
по спецпрограмме механическую руку (робота), замыкающую или
размыкающую в нужный момент эти элементы, сложно и эконо
мически вряд ли целесообразно,
Рис. 8.32. Классификация электроцепей с точки зрения их^ контролепригодности
контроля которых от автоматического стенда требуются различ
ные измерительные и логические функции.
С^этой точки зрения всю совокупность проверяемых электро
цепей можно разбить на определенные группы (рис. 8.32).
Первую группу составляют транзитные, т. е. простые, неразветвленные цепи, не содержащие никаких элементов, и обычно
составляющие ту часть электросети, которую проверяют ручными
прббниками перед проверкой сети под током.
Вторую группу составляют простые разветвленные или пуч
ковые цепи. При контроле этих цепей последовательность под
ключения входных и выходных контрольных точек описывается
более сложной логической функцией. Так, например, нужно
держать подключенной одну входную точку и поочередно под
ключать выходные точки или наоборот. Это приводит к необхо
димости изменения того поочередно-шагового режима работы
стенда, который характерен для проверки транзитных цепей.
281
280
0-с
о-Р-Ц-О-о
Третью группу составляют цепи, состоящие из вставных или
съемных низкоомных элементов — лампы или предохранители,
которые необходимо проверять в два этапа: при наличии встав
ленных элементов в цепь, исключая при этом возможные обрывы,
и при отсутствии этого же элемента в цепи, исключая при этом
возможные замыкания двух оставшихся изолированных друг от
друга участков цепи.
•> . •
Четвертую группу составляют цепи, содержащие активные
сопротивления. Д ля контроля таких цепей необходима реализа
ция не только логических, но и измерительных функций для коли
чественной оценки величины активных сопротивлений в пределах
заданных допусков.
Цепи с активными сопротивлениями и с диодами довольно
широко распространены и их надо контролировать перед вклю
чением электросети под ток.
Пятую группу составляют цепи, содержащие реактивные
сопротивления, — индуктивные или емкостные.
Д ля контроля этих цепей необходимо использование измери
тельных мостовых схем на переменном токе средней или высокой
частоты.
Т ак как такие цепи встречаются сравнительно редко и, глав
ным образом, в радиосистемах, то целесообразно их проверять
в процессе автономной отработки на функционирование.
Шестую группу составляют цепи, содержащие контакты элек
тромагнитных реле или контакторов и не связанные с обмотками
этих автоматических коммутационных элементов.
Контроль таких цепей производится после предварительного
набора проверяемой цепи и обычно не встречает затруднений^,
так как операция набора цепи сводится к включению конкретной
совокупности этих релейных элементов в соответствии с общей
программой проверки.
Седьмую группу составляют электроцепи, содержащие кон
такты электромагнитных реле и в ряде- случаев связанные с об
мотками реле (или контакторов). При контроле таких цепей
вышеуказанный набор цепи происходит одновременно с кон
трольными операциями, что усложняет процесс проверки.
Например, при контроле цепи может включиться реле, которое,
может сделать какие-то нежелательные переключения в объекте
контроля.
При обработке результатов контроля от автоматического
стенда требуется более глубокий и разветвленный логический
анализ, так как возможно появление сложных взаимосвязанных
отказов.
Увеличивается при этом и трудоемкость составления программы
проверки, так как все варианты подачи контрольного напряжения
в другие непроверяемые на данной операции цепи, а также ва282
рианты включения реле, должны быть предусмотрены при проверках такого рода цепей.
Несмотря на вышеуказанные трудности эти электроцепи
чнеобходимо проверять перед включением сети под ток, так как
,на дальнейших этапах производства бывает еще труднее конкретно
, выявить и локализовать их дефекты.
Восьмую группу составляют цепи, включающие в себя ручные
коммутационные элементы — выключатели, переключатели, АЗС,
Э л ек т р о ж гут
-
[
1
М ат ери алы ,
гтрименяемые при
изгот овлении т еут а
Сооглветстбие
ГОСТ, ОСТ, ТУ
Соответствие
чертету
конкретного
т гут а
к онст рукт иВ но т ехнологические
х а р а кт ерист ики
Количестбенные
Качествен
ные
С п о со б ы ;
вязки, защиты,
маркировки
к ач ест во:
паяного или
обтатого
соединения
ПоследоВа тельность
располотения
защитных
слоев
Отсутствие
Тип
Р азм ерн ы е:
механических
Марка
Шае вязки
Размеры
жгута
Длина зачистки
Радиусы
површдений
Чистота
Качество
покрытий
Маркировка
Сечение
Цвет
изгибов
гпувина лунки
Безразмерные'.
Число ветвей.
Число
проводов
Число перекре
щиваний
П арам ет ры
гот ового т гу т а
Электра монтажные
Электро(ризические
проводов
Число защи
щенных слоев
Число марки
ровочных
бирок
Рис. 8.33. Классификация контролируемых характеристик и параметров элек
трожгутов
кнопки. Необходимы специальные операторы для включения
этих элементов, расположенных, главным образом, в кабине,
а также специальные оперативные (выносные) пульты управления
и индикации и гибкая двусторонняя связь между главным опе
ратором центрального пульта управления и специальным опе
ратором (или операторами). Кроме того, перед включением этих
элементов автоматический стенд должен останавливаться, что
удлиняет время проверки и снижает общую степень автоматизации.
Контролируемые параметры электрожгутов и сети в целом
показаны на рис. 8.33. Проложенная электрокоммуникационная
сеть подлежит приемке со стороны БЦ К . При этом контролируется
взаимное расположение электрожгутовых трасс и других элемен283
тов монтажа путем сличения с фотографиями эталонного монтажа,
отработанного на первых изделиях, а такж е чистота и отсутствие
стружки, пятен масла, горючего или каких-либо посторонних
предметов.
Проложенная электрокоммуникационная сеть в цехе оконча
тельной сборки должна быть проверена перед включением под
ток на отсутствие обрывов цепей, а также перепутываний и корот
ких замыканий.
емом проверок (количеством цепей, который можно проверить
по одной программе), количеством проверяемых параметров
способом ввода программы и регистрации результатов контроля
некоторыми другими характеристиками.
Принципы работы контрольно-испытательных стендов с чис
ловым программным управлением для контроля электросетей и
их элементов рассмотрим на конкретном примере.
■ Стенд, схема которого приведена на рис. 8.34, по заданной
программе автоматически:
8.6.1. Стенды с числовым программным
управлением для контроля электросетей
и их элементов
От качества изготовления и монтажа электрожгутов, ЭР К
и щитков зависит работоспособность и надежность всех электри
ческих и связанных с ними гидрогазовых и механических систем
летательного аппарата. Поэтому контроль качества монтажа всех
коммуникационных и коммутационных элементов бортовых элек
тросетей производят на всех основных этапах производства:
на этапе верстачного изготовления (монтажа) электрожгутов,
ЭРК, щитков, пультов и т. д.;
в цехах агрегатной сборки для проверки качества монтажа
отдельных зон и участков электросистем, смонтированных в уз
лах и агрегатах планера;
цехах окончательной сборки и в аэродромных цехах для
проверки качества монтажа полностью смонтированных систем
перед включением их под рабочее напряжение.
Ручной контроль качества монтажа производится обычно
отдельными приборами: мегомметром, омметром и пробником.
Ручные проверки, как правило, трудоемки и утомительны,
а результаты их субъективны, т. е. зависят от индивидуальных
особенностей контролера: его квалификации, внимательности
и т. п. Поэтому в настоящее время большинство заводов исполь
зует для проверки качества монтажа электроцепей автоматизи
рованные стенды.
Автоматизированные стенды по заданной программе обеспе
чивают: автоматическое подключение нужных цепей к измери
тельным приборам; выполнение в автоматическом режиме замеров
и выдачу результатов контроля на индикацию и автоматическую
регистрацию.
В настоящее время известны различные автоматизированные
стенды для проверки качества изготовления электрожгутов,
ЭРК, для проверки качества монтажа зон и участков электро
систем, смонтированных в отдельных агрегатах планера, а также
стенды для проверки качества монтажа полностью смонтированных
на летательном аппарате электросистем ‘ перед включением их
под рабочее напряжение. По принципу действия эти стенды во
многом аналогичны друг другу и отличаются между .собой объ
284
^ ~ стенд, 2 — объект контроля
• подключает контролируемые цепи к измерительным приборам
(мегомметру и нуль-органу) и логическому устройству;
выполняет в автоматическом режиме операции контроля цепей
по соответствующим параметрам, включая подачу в проверяемые
цепи контрольных и управляющих сигналов, фиксацию ответ
ных реакции контролируемых цепей, подачу эталонных сигналов
в соответствующие устройства стенда, сравнение реакций с эта
лонными сигналами;
выдает результаты контроля на панель управления и индиКЗ.ЦИИ]
переходит на контроль следующей цепи в случае годности
контролируемой в данный момент цепи по оценке «норма» и оста
навливается в случае брака.
■ Стенд, схема которого представлена на рис. 8.35, состоит из
следующих основных блоков и устройств: устройства ввода про
граммы, блока коммутаторов, блока дешифраторов, блока из285
мерения, логического устройства, блока управления, панели
управления и индикации.
Устройство ввода программы предназначено для: перемещения
(транспортировки) перфоленты; считывания и преобразования
команд, нанесенных на перфоленте, в электрические сигналы (тре
буемой формы, амплитуды и длительности); передачи электри
ческих сигналов в соответствующие блоки и устройства стенда
для управления ходом процесса контроля.
Блок коммутаторов предназначен для подключения любого
выхода объекта контроля к измерительным приборам (нуль-органу
и мегомметру) и анализатору, а также для подключения на любой
I
I
Ш ина
16локир^юбки
У
У
Р2
ри
Р1
~Г
Р2/
Р2
Р1
7
Общая измерительная шина
Шина цпраВления
сигналов
.^■27В
\
уа
Р2
Ри
Р1
Р2\
гг;::!
На схем!/ сравнения
Переключающее
реле
Рис. 8.36. Схема ячеек блока коммутаторов
ВХОД объ ек та к он тр оля к он тр ольн ы х и у п р а в л я ю щ и х си гн ал ов .
Блок коммутаторов состоит из одинаковых ячеек, которые при
необходимости могут подключаться:
к общей измерительной шине, которая в зависимости от вида
проверок может быть связана с нуль-органом (при проверке оми
ческого сопротивления цепей), с мегомметром (при проверке
сопротивления изоляции) или с «корпусом» (при проверке пра
вильности соединений);
к шине управляющих и контрольных сигналов, которая
в зависимости от вида проверок может обеспечивать подачу управ
ляющего напряжения + 2 7 В при проверках омического сопро
тивления цепей, или контрольных напряжений + 2 7 В, необхо
димых при проверке правильности соединений;
к шине блокировок.
Каждая ячейка блока коммутатора содержит два реле Р1
и Р2. Отдельно две ячейки коммутатора показаны на рис. 8.36.
287
Реле Р^ служит для подключения объекта контроля к общей
измерительной шине. Реле Р2 служит для подключения объекта
контроля к шине управляющих и контрольных сигналов. Д ругая
группа контактов реле Р1 и Р2 связана с шиной блоки
ровки.
Команды на включение реле Р1 соответствующих ячеек блока
коммутатора поступают с дешифратора ДШ I, а команды на вклю
чение реле Р2 — с дешифратора Д Ш П .
Группа переключающих реле служит для подключения выходов
объекта контроля к реле Р2 ячеек логического устройства при
контроле правильности соединений.
Блок дешифраторов предназначен для управления включе
нием именно тех реле ячеек коммутатора и ячеек логического
устройства, адрес которых числом в двоичной системе счисления
записан на’ перфоленте. В блок дешифраторов входят три дешиф
ратора ДШ I—ДШ III , каждый из которых построен по схеме
контактной пирамиды.
ДШ I используется для управления включением реле Р /
ячейки коммутатора, указанной в адресе, записанном в виде
двоичного числа на перфоленте:
при проверках сопротивления изоляции для подключения
через общую измерительную шину соответствующего выхода
объекта контроля к мегомметру;
при проверках омического сопротивления цепей для подклю
чения через общую измерительную шину соответствующего вы
хода объекта контроля к нуль-органу;
при проверках правильности соединений для подключения
через общую измерительную шИну соответствующего выхода
объекта контроля к обратному проводу («корпусу»), когда на
другой выход подается контрольное напряжение.
ДШ II используется для управления включением реле Р2
ячейки коммутатора, указанной в адресе, записанном в виде
двоичного числа на перфоленте:
при проверке сопротивления изоляции для подключения управ
ляющего напряжения + 2 7 В к обмоткам реле для размыкания
соответствующих контактов, входящих в контролируемую цепь;
при проверке омического сопротивления для подключения
управляющего напряжения + 2 7 В к обмоткам реле для замыкания
соответствующих контактов, входящих в контролируемую цепь;
при проверках правильности соединений для подключения
к соответствующему входу объекта контроля контрольного напря
жения + 2 7 В.
ДШ III используется для управления включением реле
ячейки логического устройства, указанной в адресе, записанном
в виде двоичного числа на перфоленте. С состоянием реле Р1
логического устройства сравниваюгся состояния реле Р2, вклю
чаемого сигналами, получаемыми от объекта контроля. Так что
сигнал, включающий Р1, может считаться эталонным.
288
Логическое устройство предназначено для контроля цепей по
параметру «правильность соединений» с тремя оценками: «лиш
няя цепь» (перенутывание), «нет цепи» (обрыв) и «норма».
Блок логического устройства состоит из одинаковых ячеек
(рис. 8.37), каждая из которых включает в себя два реле Р1
и Р2 типа РЭС-9 и две сигнальные лампочки. Обмотки реле Р2
всех ячеек соединены через коммутатор с выходами объекта
контроля, а обмотки реле РУ — с выходами ДШ III. Каждая
ячейка выполняет логические операции в соответствии с табл. 8 .5 .
Работа ячеек (рис. 8.37)
Реакция
логического устройства проис
цепи
ходит следующим образом.
1.
При приходе эталонного
сигнала на реле Р1 ячейки ло
гического устройства последнее
‘Срабатывает, в результате чего
замыкаются контакты 7— 6 (кон
такт 5 не задействован в данной
схеме). При поступлении поло
жительной реакции цепи на реле
Р2 оно срабатывает, в резуль Рис. 8.37. Схема ячейки логического
тате контакты 4— 3 Р2 размы
устройства
каются. Нетрудно заметить, что
цепи сигнальных ламп Л Ц («лишняя цепь»), Н1Д («нет цепи»)
окажутся разомкнутыми, что говорит об исправном состоянии
проверяемой цепи, т. е. о том, что все элементы цепи соединены
правильно. Об исправном состоянии проверяемой цепи говорит
и тот случай, когда в соответствующую ячейку логического
устройства^ не поступает сигнал с ДШ III или с объекта конт
роля, ^^ейка остается в исходном (обесточенном) состоянии и
лампы Л Ц и НЦ не горят.
2.
Если при подаче контрольного напряжения на вход про
веряемой цепи на ее выходе это напряжение не появилось (что
говорит об отрицательной реакции контролируемой цепи) то
в соответствующей ячейке сравнения реле Р2 останется обесто■ Таблица 8.5
Операции ячейки логического устройства
Эталонный сигнал, заданный про
граммой и поданный с выхода ДШ 111
на реле Р /
Реакция цепи на контрольный
сигнал, поданный с коммутатора на
реле Р2
Результат сравнения реакции це
пи с эталонным сигналом
19
А . В. Черны ш ев
0
1
0
1
0
0
1
1
«Норма»
«Лишняя
цепь»
«Нет
цепи»
«Норма»
289
ченным, а реле Р / окажется включенным от поступившего с ДШ III
эталонного сигнала. В результате загорится сигнальная лампа НЦ,
сигнализируя о дефекте — «нет цепи».
3. Если на каком-либо выходе объекта контроля появится
ненужный сигнал из-за ошибки соединения при монтаже, то
в соответствуюш.ей ячейке логического устройства сработает
реле Р2, а реле Р / будет обесточено. В результате загорится
сигнальная лампа Л Ц , сигнализируя о наличии «лишней цепи».
Блок управления служит для переключения основных блоков
и цепей стенда в процессе контроля и выполнения ряда^ вспомо
гательных операций, связанных с обеспечением надежной работы
стенда.
Блок управления (см. рис. 8.35) имеет:
группы реле «вид проверок»;
группы реле «включение индикации» по параметру правиль
ности соединений;
схемы управления ШД (шаговым двигателем) устройства
ввода программы и сброса блокировок, а такж е ряд дополни
тельных реле (на схеме не показаны): реле опроса (реле «разре
шение на замер»); реле окончания проверки (реле «контроль
окончен»); реле блокировки индикации (ИН-1) и др.
Группа реле «вид проверок» состоит из:
реле Риз (реле «сопротивление изоляции»), которое своими
контактами подключает общую измерительную шину к мегом
метру;
реле Ром (реле «омическое сопротивление»), подключаюш>ее
общую измерительную шину к нуль-органу;
реле Рпс' (реле «правильность соединения»), подключающее
общую измерительную шину к «корпусу» и включающее напря
жение + 2 7 В на группу переключающих реле, соединяющих
своими контактами выходы ячеек коммутатора со входами логи
ческого устройства.
Команды на реле «вида проверок» записываются на перфо
ленте и подаются от распределительного устройства ввода про
граммы. Группа реле «включение индикации» по параметру
«правильность соединений» (ПС) служит для включения ламп
панели управления и индикации, показывающих результаты
контроля, а также для передачи соответствующих команд на
схему управления ШД.
Схема управлением шагового двигателя выдает команды на
ШД для перемещения перфоленты на одну строку в случае, если
результат контроля параметра — «норма». В случае брака команда
на передвижение ленты на следующую строку не поступает и
лента останавливается.
Схема сброса блокировок управляется реле «сброс» вида про
верок, получающего команду с перфоленты. Это реле снимает
питание с шины, с блокировки реле вида проверок и блокиро
вочных цепей других блоков.
290
Окончание контроля фиксируется специальным реле, которое
срабатывает по записанной на перфоленте команде «контроль
, окончен» и зажигает на панели управления и индикации лампочку
«контроль окончен».
При контроле разветвленных цепей необходимо считаться
с тем, что контролируемая цепь имеет несколько выходов, которые
подключаются к стенду. В этом случае на перфоленте отдельными
строками записываются адреса всех выходов проверяемой цепи.
Причем каждому выходу соответствует свой адрес. Панель инди. кации (ИН-1) может одновременно показать только одно число
соответствующее одному адресу проверяемой цепи. В качестве
такого числа принимается последнее число, соответствующее
последнему номеру адреса проверяемой цепи. Фиксация именно
этого числа на панели индикации осуществляется с помощью
реле блокировки индикаций. Это реле срабатывает по специаль
ной команде «блокировка» И Н - 1 , записываемой с перфоленты
перед строкой, где записывается последний адрес проверяемой
цепи. Предыдущие номера выходов высвечиваются только в мо
мент времени, когда строка с пробивками находится под фото
диодами, а в момент перехода перфоленты со строки на строку
информация номера цепи сбрасывается. Заблокированная инфор
мация, соответствующая последнему номеру цепи, сбрасывается
только по команде «норма», получаемой с измерительных прибо
ров и логического устройства.
Описание взаимодействия основных блокоз и устройства
стенда при проверке сопротивления изоляции. Нажатием кнопки
«Пуск» панели управления запускаются двигатели устройства
ввода программы и включается лампа «Контроль идет».
По команде «Вид проверки Р^з» срабатывает реле Р^з контроля
сопротивления изоляции, контакты которого подключают общую
измерительную шину коммутатора к первому входу мегом
метра.
г
^
^
Дешифратор ДШ I, получив команду с пер|)эленты в двоич
ном^ коде, подает напряжение -{-27 В на оЗмэтку реле Р7 той
ячейки коммутатора, номер которой соотвгтствует этому двоич
ному числу. Например, при команде 0ЭЭЭ0ЭЭ1 — единица в двоич
ном коде — напряжение будет на первом выходе ДШ I, следо
вательно, сработает реле Р / в первой ячейке коммутатора, под
соединив первый выход объекта контроля к о 5щей измерительной
шине и, следовательно, к мегомметру. Чтобы случайные пом ехи.
не были причиной ненужных переключений, РУ блокируется
второй группой своих контактов.
Все остальные выходы объекта контроля соединены с шиной
«Корпус» коммутатора через НЗ контакты реле Р /, Р2 и Р^,.
Шина «Корпус» коммутатора соединена со вторым входом мегом
метра. В результате сопротивление изоляции измеряемой цепи
проверяется одновременно относительно корпуса и относительно
всех электрически несвязанных с ней цепей.
19*
291
с выхода мегомметра результат оценки поступает на' инди
кацию пульта управления (лампочки «Норма» или «Меньше»).
Сигнал «Норма» идет также на схему управления шагового дви
гателя и сброса блокировок; при этом шаговый двигатель передви
гает перфоленту на следующую строку и, кроме этого, проходит
на сброс блокировки реле коммутатора. В случае брака сигнал
на передвижение перфоленты не поступает — программа контроля
останавливается. Дальнейший пуск происходит при нажатии
кнопки «Пуск».
Дором<ка
/
11 10 9
8
7
6
5
и
3
2
1
изоляции этой схемы нужно два теста — один для контроля цепи I другой —
для цепи II.
г
Анализ этих цепей показывает, что управляющее напряж ение + 2 7 В нужно
подать на первый вход № 13 для включения реле Р7, которое разомкнет контакт Р 1
и сделает возможным проверку цепей I и II. При этом на вход мегомметра
в первом тесте надо соединить вход № 5, а во втором — вход № 7.
Приступим к составлению первого теста. Начертим макет перфоленты и сразу
в первой строке на второй дорож ке зачерним два квадрата, что будет соответстаовать пробивкам, необходимым для подачи команды Рцз.
Закодируем число 13 в двоичную систему счисления: 1 3 ^ 00001101 и
запишем его на 2 4, 5-й дорож ках (2-я дорож ка 2 ° = 1; 4-я дорож ка 2^ = 4
и 5-я дорож ка 2 — 8; 1 + 4 + 8 = 13) второй строки. Н а 10-й дорожке
этой же строки запишем признак II канала. Эти команды обеспечат с помощью
ДШ И и коммутатора подачу управляющего напряж ения + 2 7 В на 13 вход
(клемму) схемы, показанной на рис. 8.39, а.
ианал
1110 9 8 7 6 5 ^^32 1
Признак
Е канал
дш и
Ш канал
Эталон
сопр.
иканала
5-
13
Т
1
.2
1тест < 3
□ □ □ □ □ □ □
Блокировка" 4
дш ш
Л1 к ан ал
Р1 \
\ Р1
Команды ви д а проверки
а
п
I
п
II
<^2
I
а
Признак
?
(1 ^
2
\
□ а
-П ризнак
/Vканала
□ □ □ □ □ □
□ 1 □ □ □ □ 1
Признак
IV канала
"5
3
Разреш ение
на замер
л
сз
Рис. 8.39. Схема расчета программы контроля сопротивления
а -
Рис. 8.38. Схема расположения команд,
на перфоленте
записываемых
Если проверяемые цепи содержат размыкающий контакт, то
размыкание в процессе контроля происходит путем подачи управ
ляющих сигналов для срабатывания соответствующих реле объ
екта контроля. Эти управляющие сигналы включают реле Н /
соответствующих ячеек коммутатора (адреса ячеек коммутатора
записываются на перфоленте и подаются на ДШ П , который и
производит необходимые включения). Контакты реле Р2 подкл!^
чают заданный программой вход объекта контроля к шине + 2 7 Б
коммутатора. При этом другой вход объекта контроля будет
автоматически подключен к шине корпуса через другую ячейку
коммутатора, которая остается невключенной.
Схема расположения команд, записываемых на перфоленте,
показана на рис. 8.38.
В качестве примера составим программу контроля сопротивления изоляции
схемы, показанной на рис. 8.39, а.
,
Анализ этой схемы показывает, что она может быть разделена на две цепи
и II, соединенные Н З контактом Р1. Очевидно, что для контроля сопротивления
292
□ □ □ □ □ □
_/ канала
2 тест <
15
□ □ □ □ □ □ □ □
схем а объекта контроля; 6 -
изоляции:
участок перфоленты с записью команд
Запишем команду на блокировку (саму команду— на девятой дорож ке и при
знак IV канала — на первой дорожке) на третьей строке. Закодируем число 5
в двоичную систему счисления: 5
00000101 и запишем его на второй и четвер
той дорож ках четвертой строки. Н а 11-й дорож ке этой ж е строки запишем при
знак I канала. Эти команды с помощью ДШ I и коммутатора обеспечат подч ем о Т ^ к мёг^^метру^ объекта контроля к общей измерительной шине, подклют.
«разрешение на замер» (сама команда на
и признак IV канала — на первой дорожке) на пятой строке. Эта
л яет производить замеры только после того, как все необходимые
ные операции, входящие в данный тест, выполнены.
ня
^ записью команд первого и второго
на рис. о.оУ, о.
пятой дорожке
команда позво
подготовитель
тестов показан
8.7. ИСПЫТАНИЕ И КОНТРОЛЬ РАБОТОСПОСОБНОСТИ
ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ СИСТЕМ
После контроля качества монтажа производится проверка
под током всех электрических систем: систем обогрева крыльев
и хвостового оперения, электрических пилотажно-навигационных
систем управления полетом (автопилота и др.), систем запуска
турбогенераторной установки, систем управления закрылками
293
Наибольшую сложность представляет проверка под током элек
трических пилотажно-навигационных систем управления полетом.
В основу схемы автопилота положен принцип регулирования
по углу и угловой скорости при наличии жесткой обратной связи.
Сигналы,
пропорциональные
Контроле
угловым отклонениям и угло
вым скоростям самолета, стаби
лизируют самолет относительно
центра тяжести, а жесткая
обратная связь обеспечивает
каждому суммарному управля
ющему сигналу пропорциональ
ное отклонение управляемых
плоскостей самолета.
Распространенные
методы
контроля системы управления
с помощью ручного стола зава
лов для ЦГВ, скоростного стола
для
БДГ,
комбинированной
проверочной установки для про
верки корректора высоты КВ-1
Гидрооколические
и механических угломеров для
агр ега т ы авт опилот а
Корректор
определения углов отклонения
Щкурс)
с^3> Высоты
управляемых плоскостей имеют
целый ряд недостатков, из ко
торых отметим следующие:
Т(^рем)У ^(танаат)
/....
, 'За(/аютса иалы"Задаютсп " За^ает сй'
недостаточная точность из
Задаются иелы отклонения и
угяы! скорх- Высота
опк/го^^ения и
угловые скорос- типа курсу
полета
угловые скороои та по курсу
и пюпеату
мерения углов отклонения уп
равляемых плоскостей механи
ческими угломерами с визуаль
ным отсчетом;
Сигналы, имитирующие
полёт ные у сл о в и я
возможность создания непра
вильных завалов и разворотов
гироскопических агрегатов изза возможных ошибок при ви
зуальных отсчетах^ углов по
нониусам при ручном управле
нии столов;
невозможность проверить ра
боту автопилота в динамических Рис. 8.40. Универсальная автоматизирова
режимах (т. е. в условиях не А — ун и версал ьн ая автом атизированная уста
прерывного изменения величи генераторов входн ы х сигналов; Б К — блок
К — ком
ны завалов по определенному
закону с контролем углов отклонения исполнительных органов);
большие неудобства контроля, связанные с тем, что при оценке
углов отклонения рабочий должен находиться непосредственно
около управляемых плоскостей и передавать значения углов
в кабину.
294
Требования повышения качества отработки контполя и нгпиг
контроля а,ектросистем самолетов-
”о Т а
Испытание и контроль работоспособности электросистем
тельных аппаратов производят с помощью универсальных
С числовым программным управлением (рис 8 40)
л е т я
с т е в п п и
сила
. -а тока,
потребляемая
обогрева крыльев проверяютсякаждым нагревательным элетентом|
295
последовательность включения нагревательных элементов; цикло
грамма работы программного механизма.
В процессе контроля автопилота имитируются воздействия от
порывов ветра, эволюции самолета, изменения высот полета
и т. д. При этом проверяются;
углы отклонения рулей;
работа автопилота от пульта управления;
работа автопилота по тангажу, крену и курсу;
работа автопилота от блока демпфирующих гироскопов;
работа автопилота от
корректора высоты;
отключение автопилота
от управления самолетом;
передаточные отноше
ния: а) по углам; б) по
угловым скоростям;
в) по перекрестным свя
зям; г) от корректора вы
соты;
временные параметры
автопилота;
работа автопилота в
условиях, имитирующих
порывы ветра, эволюции
самолета, изменения вы
сот и т. д.
Рис. 8.41. Система автоматизированного контроля и отработки радиоэлектронного оборудования самолетов:
системы запуска турбогенераторной установки ими-
®
I - стенд дл я контроля систем посадк и . 2 - стенд
для контроля ради освязн ого о б орудован и я; 5 —
стенд для контроля ради ол ок ац и он н ого о б о р у д о вания, 4 — стенд дл я контроля ради он ави гац и он к ого
оборудован и я,
5 - п рограм м но-изм ерительное и реги стри рую щ ее устрой ство
Т И р у Ю Т р а б О Т у СИСТеМЫ ОТ
аЭООДООМНОГО П И Т а Н И Я , ОТ
, ,
а К К у М у Л Я Т О р О В , Х О Л О ДН уЮ
П П Р К П аш еН И б
П рО К руТ К у,
прекращ сиис
запуска, работу в режиме
питания бортсети, работу отдельных электроагрегатов системы.
При этом проверяют:
последовательность и моменты включения и выключения агре
гатов системы в процессе запуска;
напряжение на агрегатах систем в определенные моменты
времени;
изменение напряжения на агрегатах по времени.
В процессе контроля системы управления закрылками ими
тируются отказы в работе двигателей механизма выпуска. При
этом проверяют:
углы отклонения;
время выпуска и уборки;
плавность выпуска и уборки.
296
Контроль проводится в условиях работы системы от одного
и двух двигателей механизма выпуска.
В процессе контроля системы запуска двигателей имитируется
/работа системы при запуске в воздухе, на земле (от ТГ-16 и от
аэродромного питания) при холодной прокрутке, при прекраще
нии запуска. При этом проверяются:
последовательность и моменты включения и выключения агре
гатов системы в процессе запуска;
напряжение на агрегатах системы в определенные моменты
времени;
изменение напряжения на агрегатах по времени.
В процессе контроля системы обогрева хвостового оперения
проверяются:
сила тока, потребляемая каждым нагревательным элементом;
последовательность включения нагревательных элементов;
циклограмма работы программного механизма.
Аналогичные стенды применяются и для контроля радио
электронных систем (рис. 8.41).
Составление оптимальных программ контроля электрических
и радиоэлектронных систем и получение перфолент для стендов
с числовым программным управлением производится с помощью
ЭВМ. Методы программирования изложены в 6 .3 .
Глава 9
ТЕХНОЛОГИЯ КОМПЛЕКСНЫХ
И АЭРОДРОМНОЙ ОТРАБОТКИ
СИСТЕМ
9.1. ТЕХНОЛОГИЯ ПРЕДПОЛЕТНОЙ
БОРТОВЫХ СИСТЕМ
ИСПЫТАНИЙ
БОРТОВЫХ
ОТРАБОТКИ
Контрольно-испытательные работы решают основную задачу
предполетной отработки летательного аппарата — проверку на
дежности бортовых систем.
Предполетная отработка самолетов и вертолетов начинается,
как правило, с взвешивания. Определяется «сухая масса» и поло
жение центра масс при «сухой .массе». Затем определяется масса
и центровка с невырабатываемыми остатками топлива. Определе
ние массы и центра масс изделий, заправленных топливом, прово
дится непосредственно перед испытательными полетами.
Одной из наиболее трудоемких и ответственных операций при
наземной отработке является проверка системы управления.
Система проверяется как для режима ручного управления, так
и для режима автоматического управления. Определяются углы
отклонения органов управления, передаточные числа, работо
способность всех агрегатов системы. При контроле шасси про
веряется кинематика всех движущихся агрегатов и деталей,
замеряется время выпуска и уборка закрылков, контролируется
работа механизмов поворота переднего колеса и тормозов.
При проверке топливной системы контролируется прежде
всего ее герметичность, для чего на 6— 8 ч система подвергается
воздействию избыточного давления порядка 15—20 Па.
Контроль системы высотгюго оборудования заключается в про
верке работоспособности агрегатов и в определении температур
и расходов воздуха в различных точках магистралей. Проводятся
также проверки гидравлической, пневматической, электрической,
радио-, радиолокационной и других систем.
В период предполетной отработки летательных аппаратов
завершаются работы по выпуску и заполнению эксплуатационной
документации, так как нельзя проводить следующий этап — лет
ные испытания.
298
Основными документами эксплуатационной документации яв
ляются: техническое описание, инструкция по эксплуатации,,
формуляры и паспорта.
Техническое описание предназначено для изучения изделия и
должно содержать сведения об его устройстве и принципе дейст
вия, а также технические характеристики и другие сведения,
необходимые для обеспечения полного использования технических
возможностей изделия.
Инст рукция по эксплуатации содержит сведения, необходимые
для правильной эксплуатации летательного аппарата и поддер
жания его в постоянной готовности к действию.
Формуляр является документом, удостоверяющим гаранти
рованные предприятием-изготовителем основные параметры и тех
нические характеристики изделия и отражающим техническое
состояние данного изделия. Формуляр выпускают на весь лета
тельный аппарат в целом и на основные комплектующие изделия
(например, двигатель, радиолокационная станция и т. п.), т. е.
на такие изделия, для которых необходимо вести учет их техниче
ского состояния и данных по эксплуатации (время работы, неи
справность и т. п.).
На изделия, технические данные которых необходимо сооб
щить потребителю, составляют паспорт. Если на изделие в целом
составляют формуляр, а на полученные в готовом виде составные
части изделия — паспорта, то технические данные из паспортов
включаются в формуляр изделия. При составлении формуляра
на конкретное изделие паспорт не составляют.
Различные данные, полученные при предполетных отработках
(например, сухая масса самолета, масса несливаемого топлива,
масса полностью заправленного самолета), вносят в соответствую
щие формуляры.
При всех видах предполетных отработок и осмотров составляют
дефектные ведомости, в которых указываются замеченные де
фекты. Закрытие дефектных ведомостей происходит после устра
нения дефектов и только после этого дается разрешение на испы
тательный полет.
9.1.1. Задачи и автоматизированные системы
комплексного контроля
После автономного контроля электропроводных, трубопро
водных и механических систем их контролируют в комплексе^,
чтобы выявить влияние систем друг на друга при совместной ра
боте.
Современные летательные аппараты представляют собой слож
ные комплексы технических устройств. Д ля правильного опреде
ления их работоспособности требуется большое количество диаг
ностической информации. Применяемые неавтоматизированные
системы инструментального контроля требуют больших затрат
299
времени и труда высококвалифицированных .специалистов. Эти
системы контроля, являясь громоздкими и несовершенными, не
обеспечивают объективного контроля и быстрого • нахождения
неисправностей.
Одним из возможных путей решения этой проблемы является
автоматизация всех процессов контроля. В качестве одного из
первых шагов на этом пути можно рассматривать комплексные
аналоговые системы автоматизированного контроля. На рис. 9.1
представлена укрупненная блок-схема одного канаста, такой
системы.
В данном случае блок управления (программное устройство):
в соответствии с циклограммой контроля выдает в определенную
цепь объекта контроля соответ
объект контроля
ствующий стимулирующий сиг
нал, который вызывает появ
ление необходимого контроли
Компара
Эталон
руемого параметра в виде соот
Геператор
тор
пара
стимулов
ветствующего
сигнала. Этот сиг
метра
нал поступает на два компара
тора, на один из которых из
Компара
тор
генератора эталонного значения
поступает наибольшее допусти
Блок
Блок
мое значение контролируемого
управления
индикации
параметра, а на другой — на
именьшее. Таким образом, срав
Рис. 9.1. Укрупненная блок-схема
нивая предельные значения па
одного канала комплексной аналого
вой системы автоматического контроля
раметра с его текущей величи
ной, компараторы выдают сиг
нал, «больше» — «норма»—«меньше», т. е. проводят качественную
оценку параметра. В зависимости от результата каждый блок
управления либо продолжает дальнейшие проверки, либо пре
кращает их.
Однако аналоговым системам контроля присущи некоторые
серьезные недостатки. Во-первых, такие системы автоматизирован
ного контроля имеют жесткую структурную схему, что делает их
узкоспециализированными, так что незначительные изменения
объекта контроля могут привести к необходимости существенной
переделки системы. Во-вторых, такая система не позволяет про
водить количественную оценку сигнала.
Цифровые информационно-логические системы автоматического
контроля лишены этих недостатков. На рис. 9.2 представлена
общепринятая блок-схема простой цифровой системы автомати
ческого контроля.
Работа приведенной системы сводится к следующему. Вся
информация, необходимая для проведения данной операции
контроля (номинал параметра, допуск, адреса команд на ком
мутаторы, время контроля и т. д.), записана на программоноси
теле и переносится с помощью фотосчитывающего механизма
300
В оперативное запоминающее устройство. Н а основе полученной
информации управляющее устройство выдает команду на подклю
чение какого-либо генератора стимулов к одной из входящих
цепей объекта. Генераторы стимулов предназначены для выработки
заданных сигналов напряжения, силы тока, давления, линейных
и угловых перемещений, скоростей и ускорений, временных
интервалов и т. п.
объект конт роля
Далее с помощью ком
мутаторов датчиков сни
II 1 1ц
1 1 1 1 1 ,, 1
мается сигнал, который
Коммутаторы
Коммутаторы
необходимо проконтроли
датчиков
стимулов
ровать. Если вид снимае
__ . 1 1
мого сигнала отличается
генератор
от вида, необходимого для
Нормализаторы
ст и м ул о в
переработки на аналогоцифровом преобразовате
ле, то необходимо исполь
А налого-цисрровой
зовать различные норма
преобразователь
лизаторы. Поскольку ана
лого-цифровые преобразо
ватели обычно требуют
Арисрметическое
Устройство
и логическое
входного воздействия в ви
ввода
устройство
программы
де напряжения постоян
ного тока или последова
тельного ряда импульсов,
Устройство
то все контролируемые
Регист рат ор
управления и
сигналы с помощью нор
индикации
мализаторов приводятся к
т
этим видам. После нор
мализации сигнал посту Рис. 9.2. Блок-схема цифровой системы авто
матического контроля
пает на вход аналогоцифрового преобразовате
ля, который предназначен для преобразования сигналов ана
логовой формы в цифровой код.
Преобразованный в цифровой код сигнал поступает в ариф
метическое и логическое устройство. Это устройство обеспечивает:
сравнение (с учетом допусков) сигнала, характеризующего реак
цию объекта, с его номинальным значением, задаваемым програм
мным устройством; анализ результатов сравнения; определение
места неисправности; подачу сигнала в устройство управления
и индикации на дальнейшую проверку или на прекращение ис
пытаний. Методы программирования изложены в 6.3.
Если необходимо, то с обрабатываемым сигналом проводятся
определенные арифметические и логические операции (например,
когда ряд параметров позволяют косвенно определить какой-то
третий параметр, который не может быть замерен непосред
ственно). Логическое устройство может осуществлять и прог
нозирование надежности системы.
и
301
После отработки сигнала данные контрольной операции по
ступают на индикацию и на регистратор. Индикация необходима
оператору для контроля работы системы и для визуального наблю
дения за результатами контроля. На индикацию поступает та же
самая информация, что и на регистратор, только в последнем
случае происходит ее запись на буквопечатающем аппарате или
(если в последующем предполагается обработка записей на вы
числителе) на перфоленту или на магнитную ленту. '
Устройство управления служит для общей координации ра
боты системы и для задания режима контроля.
Обычно у системы бывают следующие режимы работы:
автоматический режим контроля (когда контроль идет по
следовательно в строгом соответствии, с программой контроля);
выборочный режим (когда оператор по своему усмотрению
выбирает и проводит ту или иную операцию контроля);
режим непрерывного контроля одного параметра.
Кроме того, устройство управления может переводить си
стему на вспомогательные подпрограммы контроля в том случае,
если необходима более детальная локализация места неисправ
ности.
Поскольку системы автоматического контроля являются
весьма сложными системами, то и они сами, естественно, могут
оказаться -неисправными. Поэтому необходимо осуществлять их
самопроверку в процессе испытания. Д ля этого служит система
самоконтроля, которая выдает заранее известные выходные сиг
налы реакции на типовые входные сигналы. В логическом устрой
стве эти сигналы сравниваются со стандартными сигналами,
задаваемыми программирующим устройством. В результате этого
определяется исправность системы автоматического контроля.
К современным тенденциям развития систем автоматизирован
ного контроля (САК) можно отнести:
1. Широкое применение вычислительной (главным образом,
цифровой) техники, которая позволяет не только оценить работо
способность контролируемых систем, но и отыскать и локали
зовать неисправные элементы, а в ряде случаев и прогнозировать
работоспособность контролируемых систем на определенный срок.
Одна из простейших форм прогнозирования поведения системы
заключается в изменении цвета цифр и условных обозначений^
высвечиваемых на индикационной панели САК: от зеленого
(полностью годная система), желтого (параметр находится за
пределами допуска, но система в целом еще может функциониро
вать) до красного (дальнейшее функционирование системы не
возможно).
2 . Повышение степени конструктивной универсальности САК
за счет стандартизации составляющих ее блоков. Конструктив
ная универсальность позволяет использовать узлы и агрегаты
САК при смене объекта контроля и проектировать новые стенды
с использованием унифицированных узлов и блоков. Стандарти
.302
зации поддается подавляющая часть блоков САК, составляющих
ее программно-измерительную часть. Специальную часть САК
практически должны составлять только согласующие устройства
и генераторы стимулов, так как конструкция этих блоков в боль
шинстве случаев целиком зависит от структуры и характера
контролируемого объекта. Однако в настоящее время наблюдается
прогресс стандартизации и в этой области. Например, создаются
стандартные и универсальные генераторы электрических стимулиСпециальные блоки
Униберсальные блоки
Контроль ракеты
Контроль
электронного
наземного оборуШ ания
Рис. 9.3. Блок-схема стенда автоматизированного контроля
рующих воздействий, обеспечивающих воспроизведение электри
ческих сигналов заданной формы и частоты. Применение прогрес
сивной технологии и интегральных схем позволяет объединять
большое количество функциональных элементов САК в малогаба
ритные и высоконадежные блоки.
3.
Повышение степени технологической универсальности САК,
оцениваемой по номенклатуре контролируемых объектов. Расши
рение возможностей технологической универсальности происходит
в направлении более широкого охвата проверяемых систем лета
тельного аппарата одного и даже различных классов, а также
наземного оборудования (рис. 9.3). Повышение степени техноло
гической универсальности возможно только при условии стандар
тизации входных и выходных сигналов, устройств питания и т. д.
303
4. Создание бортовых САК,, которые обеспечивают не только
контроль систем, выполняемый в полете, но и наземный предпо
летный контроль, выполняемый обычно в процессе аэродромного
обслуживания. Такие САК могут снабжаться специальным табло,
на котором автоматически в сокращенном виде, высвечиваются
слова, оценивающие ситуацию в случае обнаружения дефектов
в полете или непосредственно перед вылетом. Например, такая
система может дать информацию экипаж у о возможности выполне
ния того или иного задания в случае возникновения различных
дефектов в бортовом оборудовании.
со а>
О.'Ч С“ п
о Ь й « Iо. Й
О)
я
та о,
2 ® ®« I I 2
л з-
що
I
2р с
?
I
я о," о ®о ‘
I ч>о ^Ш
ь сс о. о «
_ оУ IIон н
га к
д
О
) >>55 Й
2
'-'я*'
® ш К 3
9.1.2. Оборудование для предполетной
отработки систем
На рис. 9.4 в качестве примера показан комплект оборудова
ния для предполетной проверки и отработки системы управления,
самолетом. Вся контрольно-испытательная аппаратура монтиру
ется на автомобильном прицепе. Установ
ка состоит из универсальной стойки (про
граммирующее устройство, измеритель-
0 -1 о
о
а д-р. 5
^3 &
г 3 к
я
1 О.СЭ о
си §
§<о
яшо л I 22
н
оX
и ял ^
2ч 1 Ш
сгйлгасо.
® Р.Д О о гй К
« к
й § I
IЧ
шя'
п
о Й
ф
а
Рис. 9.4. Комплект оборудования для проверки и отра
ботки системы управления самолета:
<3
-^
/ — тестер, 2 — источник электроэнергии, 3 — источник
воздуш ной эн ер ги и , 4 — источник гидравлической энергии
II5
ные блоки и компаратор) и вспомогательных блоков (генераторы
входных сигналов, входные и выходные селекторы, вспомога
тельные регулирующие устройства и датчики движения пло
скостей).
Контрольно-испытательная установка генерирует сигналы,
имитирующие условия полета и подает их в систему управления
самолета. Система управления отрабатывает сигналы, а потенцио
метрические датчики, установленные на рулях и закры лках само
лета, преобразуют перемещения рулей и закрылков в электриче
ские сигналы. Эти сигналы в дальнейшем преобразуются в цифро304
§ 51
II I
п
I
II
§
3:
С5 5:
(»:
<3 й
5
Со
51 «а
Со
51
(3
3:
51
э- 5:
51
'ч 41
41 ?:
00 Ч)
С1
о
Ь
йй
о о>
_
—
§ о
р-|
-
йг
•0
Чз
Со
Ч)
5(
3:
Ч)
<5
15
51
§
с: 5
'‘
20
А. В. Чернышев
305
вон код и сравниваются с запрограммированными допустимыми
отклонениями этих величин по, верхнему и нижнему пределам.
Результаты сравнения передакэтся на индикаторную панель
в виде сигналов «больше» — «норма»—«меньше» или «годен»
«негоден». Установка обеспечивает такж е поиск в испытываемом
объекте вплоть до отдельных блоков.
Рис.
9.6.
Схема
подключения контрольно-испытательного
оборудования к самолету:
I — прицеп с контрольно-испы тательной ап п аратурой, 2 — пульт
уп р а в л ен и я , 3 — науш ники оп ератора, 4 — накопитель, 5 — точки
подклю чения системы, 6 — силовые разъемы, 7
воздухоп ров од,
8 — установк а дл я кондиционирования в о зд у х а , 9 — источник эл ек
трической энерги и , 10 — вспомогательное регул и рую щ ее устройство
в кабине пилота, И — счетно-реш ающ ий уси л итель, 13 — кабель,
14 — закры лок, 15 — устрой ство для установки датчика в нулевое
п о л о ж ен и е, 16 — источник гидравлической энергии, 17 — соеди н и
тельный кабель
Схема контрольно-испытательной установки для проверки и
отработки систем автоматического управления самолетом пока
зана на рис. 9 .5 , а схема подключения контрольно-испытательной
установки к самолету — на рис. 9.6.
9.2. ТЕХНОЛОГИЯ ЛЕТН Ы Х
БОРТОВЫХ СИСТЕМ
ИСПЫТАНИЙ
ния, определяют основные летно-технические и эксплуатационные
характеристики. Далее летательный аппарат поступает на госу
дарственные испытания для выявления и регламентации усло
вий, обеспечивающих наибольшую надежность, безопасность и
простоту пилотирования летательного аппарата, определения
соответствия техническому заданию его реальных летно-техни
ческих данных и основных эксплуатационных характеристик для
решения вопроса о запуске его в серийное производство.
Затем проводятся эксплуатационные испытания опытной се
рии летательных аппаратов и испытания первых аппаратов серий.
Основная задача эксплуатационных испытаний состоит в выявле
нии всех наиболее характерных особенностей его наземной и
летной эксплуатации, пригодности и совершенства вспомогатель
ного оборудования и технических средств, в выявлении и регламен
тации условий, обеспечивающих наибольшую регулярность и
экономичность полетов на новом летательном аппарате в зависи
мости от назначения. В ходе эксплуатационных испытаний про
веряются и уточняются регламенты технического обслуживания,
руководства по его летной эксплуатации и технике пилотирова
ния и различные инструкции, трудоемкость обслуживания лета
тельного аппарата, потребная численность технического персо
нала, способы его эксплуатации и обслуживания [15Т.
Одной из главных особенностей, отличающих летные испыта
ния опытного самолета по сравнению с серийным, является нали
чие на опытном самолете специальной экспериментальной аппа
ратуры, позволяющей получить значительно больше информации
о летных характеристиках самолета и о работе бортовых систем
и планера.
Второй особенностью является допустимость проверки режи
мов, требующих от летчика исключительного мастерства, чрез
мерного внимания и большого физического напряжения. В силу
этого опытные самолеты нередко оборудуются специальными сред
ствами спасения, отсутствующими на серийных самолетах.
Третьей особенностью является необходимость замен и дора
боток отдельных элементов летательного аппарата по результатам
летных испытаний, т. е. изменение испытуемого объекта в процессе
испытаний.
Несмотря на возросшую роль наземных испытаний летательных
аппаратов, решающее значение при отработке и оценке остается
за летными испытаниями.
Каждый новый (опытный) летательный аппарат проходит^ряд
испытаний с момента его создания и до внедрения в серийное
производство. Вначале на летающих лабораториях проводится
отработка наиболее ответственных установок и агрегатов аппа
рата. Затем на заводских испытаниях проводят доводку до со
стояния, обеспечивающего безопасность выполнения полетов, ве
дут отработку и оценку систем бортового и наземного оборудова
9.2.1. Основные факторы, исследуемые
в процессе летных испытаний
Летные испытания позволяют определить летные характери
стики летательного аппарата. Так, например, для самолета наи
более важными характеристиками являются: максимальная ско
рость, практический потолок, дальность и продолжительность
полета, наивыгоднейшая скорость набора высоты, вертикальная
скорость и время набора высоты при наивыгоднейшей скорости.
Летные характеристики (летные данные) определяют технические
возможности самолета.
306
20*
307
Не менее важными факторами, определяемыми в летных
испытаниях, являются характеристики устойчивости и управляе
мости летательных аппаратов. Оценка, усто-йчивости и управ
ляемости должна производится в полном диапазоне допустимых
скоростей полета, высот, чисел Маха, углов атаки и скольже
ния, центровок, при полной и малой тяге двигателя, с автома
тикой и без нее.
Наиболее ответственными и сложными летными, испытаниями
являются полеты с целью определения предельных .скоростных
напоров и предельных чисел М летательного аппарата; при этом
ограничениями являются; общая прочность или жесткость кон
струкции, вибрация, устойчивость и управляемость, особенности
работы силовой установки и других систем, аэродинамический
нагрев.
К специальным летным испытаниям относятся испытания на
сваливание в штопор. Весьма важными являются летные испы
тания, проводимые с целью определения характеристик маневрен
ности летательного аппарата., Маневренность летательного аппа
рата в целом не может быть охарактеризована каким-либо одним
обобщающим критерием. Д ля оценки маневренных качеств необ
ходимо находить из летных испытаний характеристики, опреде
ляющие основные параметры маневров.
Летные испытания проводятся и для определения взлетнопосадочных характеристик летательных аппаратов, при этом оп
ределяются: длина и время разбега, скорость отрыва, длина и
время пробега, посадочная скорость и другие взлетно-посадоч
ные характеристики. Помимо определени-я взлетно-посадочных
характеристик, соответствующейх условиям нормальной эксплу
атации, при летных испытаниях по возможности проводят полеты
с имитацией аварийных ситуаций, например, посадка однодвига
тельного самолета с отказавшим двигателем, взлет и посадка
многодвигательного самолета с одним отказавшим двигателем и др.
Летные испытания проводятся для отработки всех бортовых
систем летательного аппарата в условиях нормальной эксплуата
ции и с имитацией отказов. Так, например, при испытаниях топ
ливной системы определяют «границу высотности» системы (т. е.
ограничения по кавитации), надежность подачи горючего к дви
гателю при всех возможных режимах работы двигателя (стацио
нарных и переходных) и всех возможных режимах полета, включая
резкие маневры и другие характеристики.
.. •
9.2.2. Специальное оборудование и приборы,
применяемые при летных испытаниях
Помимо собственного бортового оборудования самолета, обе
спечивающего его нормальную эксплуатацию, во время летных
испытаний, особенно первых экземпляров опытных изделий, ис
пользуется большое количество дополнительной эксперименталь
308
ной, бортовой и наземной аппаратуры и приборов. Аппаратура и
приборы предназначены для измерения и регистрации различных
физических параметров, характеризующих работоспособность сис
тем летательного аппарата [20 .
В зависимости от способа регистрации приборы можно раз
делить на визуальные и самопишущие. Отсчет показаний с визуаль
ных приборов производится испытателем в процессе полета или
при обработке фото- и кинокадров с изображением шкал и стрелок
или счетчиков приборов, В этом случае испытатель имеет воз
можность, используя показания приборов, наблюдать за ходом
полета и влиять на него. Приборы-самописцы автоматически
регистрируют показания в функции времени или в виде графика
зависимости одного параметра от другого. В настоящее время
измеряемые параметры, как правило, регистрируются комбини
рованными оптическими самописцами, осциллографами, магнит
ными самописцами и радиотелеметрическими станциями.
Измеряемые параметры преобразуются в электрический ток
или напряжение специальными датчиками. При летных испыта
ниях обычно регистрируется большое число параметров (скорость,
барометрическая высота, отклонение рулей, перегрузки, угло
вые скорости, усилия на ручке или штурвале и педалях, обороты
двигателя, расход горючего, углы атаки и скольжения, углы
тангажа, крена и курса, давление и температура в различных
точках летательного аппарата, деформации конструкции, ампли
туда и частота вибраций, ток и напряжение в автоматических
и полуавтоматических системах и т. п.).
Чтобы избежать ошибок при обработке полетных записей, до
и после каждого полета на земле производятся контрольные
включения самописцев. Применение электронно-вычислительной
техники, радиотелеметрии и магнитной записи открыло перспек
тивы в ускорении обработки материалов, полученных в полете.
Однако радиотелеметрическая аппаратура имеет все же огра
ниченные возможности как по числу одновременно регистрируе
мых передающих станций, установленных на летательных ап
паратах, так и по дальности. Поэтому при летных испытаниях
все большее распространение получают бортовые магнитные само
писцы (накопители). Внедрение магнитной записи объясняется
прежде всего тем, что ввод разработанной программы в вычисли
тельные машины, записанной на магнитную ленту, не* представ
ляет существенных трудностей, и, кроме того, программу надо
разрабатывать только один раз для данных конкретных испы
таний.
9.2.3. Летные испытания серийных самолетов
Основная особенность летных испытаний серийных летатель
ных аппаратов по сравнению с испытаниями опытных экземпляров
заключается в повторении полетов на аппаратах одного и того же
309
типа. Однако большой диапазон скоростей и других летных ха
рактеристик вызывают значительные различия в характеристиках
управляемости и в других характеристиках однотипных летатель
ных аппаратов, хотя при конструктивно-технологической отра
ботке прилагаются максимальные усилия к обеспечению полного
единообразия.
Смысл летных испытаний на серийном' заводе-состоит прежде
всего в выявлении правильности регулировочных работ с целью'
доведения всех параметров до пределов, ограниченных техниче
скими условиями. Кроме того, при летных испытаниях выявляются
и устраняются дефекты и отказы готовых изделий, а также
дефекты и отказы, появляющиеся в результате нарушения техно
логических процессов на серийном заводе.
Критерием экономичности работы по испытанию серийных
летательных аппаратов является количество испытательных поле
тов, приходящихся на один летательный аппарат. Поэтому каж
дый полет необходимо проводить по специально разработанному,
плану. Это вызывается тремя причинами. Во-первых, некоторые
виды испытаний должны проводиться при полной нагрузке в тече
ние всего цикла или до того, когда большая часть топлива будет
израсходована. Во-вторых, необходимо испытать прочность кон
струкции и аэродинамические качества сначала при средних вели
чинах нагрузки, а уже затем — при максимальной перегрузке,
т. е. проверку каждой характеристики необходимо проводить
в прогрессивно усложняющихся у с л о в и я х .В -т р е т ь и х , полет
должен быть спланирован таким образом, чтобы после выполнения
каждого пункта программы испытаний летатель-ный аппарат на
ходился на высоте, наиболее подходящей для начала следующего
испытания.
Первый испытательный полет серийного самолета (рис. 9.7)
начинается с наземного осмотра 1. Проверяется подвижность
и полнота отклонения рулей и триммеров. Проверяется действие
закрылков, воздушных тормозов, управление стабилизатором, про
веряется давление в пневмо- и гидросистемах. Необходимо про
верить действие механизма открывания и закрывания фонаря^
видимость через стекла фонаря. Пилотажные приборы и приборы
контроля двигателя, а также топливная система проверяются при
работающих двигателях [231. При рулении 2 проверяется работа
тормозов, для этого нужно развить предельно большую скорость
руления, а затем резко затормозить и еще раз провести общую
проверку систем самолета. Во время взлета 3 необходимо прове
рять работу двигателей, процесс уборки шасси и закрылков.
Во время набора высоты 4 проверяются обороты двигателя, дав
ление в системе подачи топлива, устойчивость и управляемость.
Затем проводятся проверки устойчивости и управляемости 5
при различных маневрах. Далее ведутся проверки на максималь
ной горизонтальной скорости 6, при проверке работы воздушных
тормозов 7, на режиме потери скорости 8. .
310
Проводится замер давления на ручку управления 9, пикирова
ние до максимальной скорости и проверка при этом работы ру
лей (испытания на пикирование проводятся только для легких
самолетов), а также замер давления на ручку управления при
выходе из пикирования на максимальной скорости.
м
15000
12000
П р и м е ч а н и е . Р адиоаппарат ура и при боры п роверя
ю т ся п е р и о д и ч е с к и 6 т е ч е н и е п о л е т а
Направление вет ра
<?
^ З д х од па посаЯкд
В зл ет
^
-
Рис. 9.7. График испытания серийного самолета_(первый полет):
I — осмотр самолета: рули уп равл ен и я, триммера, сиденье летчика, привязны е ремни,
система питания топливом, к репление фонаря кабины, закры лки, подача в озд уха в ка
би н у, система подачи кислорода, общий осмотр радиоаппаратуры ; 2 — руление: т о р
моза, носовое колесо (центровка, управлен и е), общ ая п роверка самолета; 3 — взлет:
двигатели, уравновеш енность, уп равл ен и е, закры лки, ш асси; 4 — набор высоты: о б о
роты мотора, тем пература в соп л е, давлен ие в системе подачи топлива, уп равлен и е и
уравновеш енность: 5 — управление: рул ь высоты, элероны , рул ь поворота, урав н ов е
ш енность, устойчивость; 6 — максимальная горизонтальная скорость: зам ер скорости,
мощности двигателя, температуры и давлен ия , подачи топлива; 7 — уп равл ен и е воз
душ ными торм озами вплоть до минимальной скорости; 8 — потеря скорости в разли ч
ных усл о в и я х п олета, уп равл ен и е на минимальной ск орости, устойчивость самолета;
9 — зам ер давлен ия на руч к у управления; 10 — проверка д авлен ия в кабине, система
питания к ислородом , приемистость двигателя; И — пикирование д о максимальной
ск ор ости , п роверка работы рулей уп равлен и я при прогрессивном возрастании скорости,
давл ен и е на р уч к у управл ен и я, уп равляем ость самолета; 12 — зам ер давления на ручку
уп равл ен и я при выводе самолета из пикирования на максимальной скорости
Основными задачами второго полета является определение
времени набора практического потолка, пикирование с этой вы
соты до достижения скорости, соответствующей максимальному
допустимому числу М , замер скоростей горизонтального полета
на высотах больших, чем при первом полете.
Приведенная схема первого испытательного полета серийного
самолета носит весьма приближенный характер. Д ля каждого
самолета выбирается своя строго специализированная программа
летных испытаний, зависящая от особенностей конструкции само
лета и степени отработки на серийном заводе.
311
Для пассажирских самолетов программа летных испытаний
определяется на основании действующих норм летной годности,
которые регламентируют все основные требования к летным ха
рактеристикам пассажирских самолетов. Так, напри_мер, проверка
соответствия характеристик устойчивости; и. управляемости са
молета, согласно нормам, должна производиться на всех основных
режимах полета. Методика проверки . должна предусматривать
выполнение полета, ряда контрольных маневров и имитаций
отказа двигателей, а также имитаций отказов одной из гидроси
стем управления рулями и элементов автоматики в системе управ
ления и других элементов системы управления.»
Предельные по условиям прочности режимы полета должны
согласно нормам быть проверены в летных испытаниях, если их
достижению не препятствуют ограничения по условиям аэродина
мики или конструктивные особенности самолета, делающие невоз
можным достижение этих режимов без чрезмерных усилий летчика
и особого мастерства пилотирования.
Вертолет на высоте 400—1000 м (отдаленность 30—50 км от
компараторного пункта) летает по кругу радиусом 3000—4000 м
с минимальным креном. Радиостанция на вертолете включена на
передачу без модуляции сигналом звуковой частоты. Оператор
по радиокомпасу через каждые 10 ° отсчитывает курсовые углы
вертолета и сообщает их по другой радиостанции на компараторный пункт. В течение всего полета по кругу на компараторном
пункте осуществляется запись сигналов вертолетного радиопере-
9.2.4. Определение диаграммы направленности
антенн передающих радиостанций на вертолете
Запись характеристик направленности антенных устройств
передающих радиостанций вертолета проводится с помощью
наземного компараторного пункта. Пункт оборудован вертолет-
190
180
Рис. 9.9. Диаграмма направленности антенны радиостанции
рабочая частота 125 мгц, расстоян и е 35 км, высота полета 4000 м,
сплош ная линия — правый вираж , пунктирная — левый вираж
-------------------------------Рис. 9.8. Блок-схема наземного компараторного пункта
ным радиоприемником, однокаскадным усилителем и шлейфовым
осциллографом. Блок-схема пункта приведена на рис. 9.8.
Передатчик на вертолете и приемник на компараторном пункте
настраиваются на три-четыре частоты и обязательно на две
крайние частоты. На настроенных частотах проверяется работа
радиостанции на двухстороннюю связь. Д ля исключения ошибок
запись характеристики направленности антенны производится
в полете.
312
датчика. После получения каждого сообщения о курсовом угле
вертолета оператор фиксирует его специальной кнопкой.
Д ля определения влияния кренов вертолета на диаграмму
направленности антенны запись ведется при полете как о пра
вым, так и с левым виражом. Таким способом записываются сиг
налы горизонтальной и вертикальной поляризации, для чего на
компараторном пункте диполь устанавливается соответственно
горизонтально или вертикально.
По окончании записи с помощью генератора стандартных
сигналов производится тарировка установки компараторного
пункта на каждой записанной частоте на тех же положениях пе313
реключателя, на которых делалась запись во время снятия ха
рактеристик направленности антенны вертолета. По результатам
тарировки для каждой частоты строится тарировочный график
зависимости отклонения луча шлейфа осциллографа от величины
напряжения сигналов. П ользуясь тариророчным графиком и
результа 1 ами записи сигнала на ленте, определяется напряжен
ность Е поля вертолетной антенны и относительные значения
напряженности поля
для различных курсовых углов вер
толета.
По полученным относительным величинам • напряженности
поля вертолетной антенны строжится график характеристик на
правленности антенн в полярных координатах (рис. 9 .9 ). * :
9.3. Л ЕТ Н Ы Е ИСПЫТАНИЯ БОРТОВЫХ СИСТЕМ
САМОЛЕТОВ НА НАДЕЖНОСТЬ
9.3.1. Качественная оценка надежности
Оценка надежности бортовых систем летательных аппаратов
производится при всех видах и на всех этапах летных испытаний
опытных серийных машин.
Летные испытания проводятся по специально составленным
программам и методикам и при обработке результатов испытаний
проводится качественная и количественная оценка надежности.
Эти оценки выполняются одновременно, взаимно дополняют
друг друга.
Главная задача качественной оценки — провести глубокий
анализ причин неисправностей, выявленных в процессе летных
испытаний. При этом прежде всего необходимо оценить влияние
выявившихся отказов на безопасность полета и функции, выпол
няемые летательным аппаратом и его бортовыми системами. При
летных испытаниях решаются задачи определения эффективности
применяемых средств резервирования, аварийных систем и уст
ройств, а также оценка средств контроля за техническим состоя
нием летательного аппарата.
При качественной оценке надежности необходимо проверять
соответствие фактических условий работы и нагружений задан
ным. Большое значение имеет анализ замечаний летного и техни
ческого состава о техническом обслуживании и эксплуатации ле
тательного аппарата.
С целью систематизации получаемой информации и для диффе
ренцированного анализа надежности производится членение лета
тельного аппарата на функциональные группы (см. гл. 1 ).
В процессе летных испытаний проводится сбор и регистрация
информации (в специальном журнале-дневнике) о неисправностях
и об условиях испытаний. При этом регистрируются условия по
лета, режимы полета, продолжительность полета на каждом р е
314
жиме и т. п.; приводится подробная характеристика неисправно
стей, описываются внешние проявления неисправностей, условия,
в которых они появились, последствия и способ устранения.
Одновременно проводится регистрация информации, необ
ходимой для количественного анализа надежности: суммарная
наработка и суммарный налет до появления неисправности;
наработка на земле; наработка в полете и т. д.
Д ля облегчения и систематизации качественного анализа
проводится классификация неисправностей, выявленных в полете.
При проведении классификации определяется принадлежность
неисправного агрегата к одной из функциональных групп и место
проявления (выявления) неисправности в полете или на земле.
Проводится классификация неисправности по ее качеству (отказ
или дефект) и по ее последствиям (летное происшествие, вынуж
денная посадка, невыполнение задания и т. д.). Классифицируются
также неисправности по причинам возникновения (конструк
тивно-производственные недостатки, ошибки наземного состава и
экипажа летательного аппарата, внешние воздействия). Необхо
димо классифицировать неисправности и по способам устранения
(замена неисправного агрегата, ремонт, регулировка).
При качественном анализе неисправностей необходимо учиты
вать условия испытаний: метеорологические и климатические фак
торы, качество взлетно-посадочной полосы (бетонная, грунтовая,
наличие воды, снега, и т. д.). Нагружение летательного аппарата
и его бортовых систем прежде всего определяется количеством
и продолжительностью полетов и особенно продолжительностью
полетов на наиболее нагруженных режимах; величиной вибра
ционных, температурных и других параметров и продолжитель
ностью их действия; величиной давления и расхода рабочей жид
кости, силой тока и других факторов, влияюш,их на работоспособ
ность и ресурс летательного аппарата.
С учетом перечисленных факторов проводится качественный
анализ надежности. Его результаты сопоставляются и корректи
руются с результатами количественного анализа для получения
обш.ей оценки надежности.
Количественная оценка надежности заключается в определении
показателей надежности самолета и его функциональных групп
на основании статистической обработки материалов летных ис
пытаний и качественной оценки надежности.
Оценка количественных показателей надежности самолета
в целом и его функциональных групп производится по следующим
показателям: наработка на отказ, выявленный на земле и в полете
(Т хо ф
наработка на неисправность
и др.
Летные испытания самолетов проводятся этапами, которые
различаются как целями, так и объемом испытаний. Оценка
количественных показателей надежности самолета и его функцио
нальных групп производится также поэтапно с последовательным
315
увеличением нормируемого уровня и расширением числа опреде
ляемых показателей.
Основными исходными данными для определения количест
венных показателей надежности являются суммарная наработка
и суммарное число отказов изделия (группьг изделий) за период
проведения испытаний.
Д ля проведения статистической обработки необходимо соста
вить таблицу со следующими основными графами:
наименование неисправного агрегата;
где выявлена неисправность (в полете или на земле);
внешнее проявление и условия, в которых выявлена неисправ
ность;
последствия неисправности;
причины неисправности;
способ устранения неисправности;
классификация неисправности;
наработка до появления неисправности.
9.3.2. Математические основы методов оценки
количественных показателей надежности
по результатам испытаний [34]
Методы оценки количественных показателей надежности по
результатам испытаний основываются на положениях матема
тической статистики и теории вероятностей. Основными разделами
математической статистики и теории веррятностей, которые
используются при исследовании надежности, являются:
теория оценок неизвестных параметров закона распределения;
теория статистической проверки гипотез.
Случайной величиной называется переменная величина X ,
значения которой зависят от случая; при этом для любого задан
ного числа X существует конечная вероятность события, заклю
чающаяся в том, что X принимает величину, меньшую х. Вероят
ность того, что X примет значение, меньше х, называется функцией
распределения случайной величины: Р {х) = Р {X < х).
При количественной оценке надежности, в основном, исполь
зуются следующие функции распределения:
а) нормальное распределение
Р{х)
о\^2п
•
ехр
2а 2
йх,
где М — математическое ожидание; сг —- среднеквадратичное
отклонение;
б) распределение Пуассона
1=0
где д; принимает значения 0, 1 , 2 ...;
316
в) распределение
Р{х)
где г — число степеней свободы; Г
- гамма-функция.
Величина х является решением уравнения Р (х) = 7 1 , назы
вается квантилью и обозначается через Ху^.
Задача определения количественных показателей надежности
по результатам испытаний сводится к нахождению функции
распределения случайной величины X по наблюдаемым значениям
XI, х^,
этой случайной величины.
На практике исходят из того, что вид теоретической функции
распределения случайной величины X заранее известен. Так,
например, число внезапных отказов изделия за фиксированный
промежуток наработки имеет распределение Пуассона; наработка
до отказа, вызванного износом, имеет нормальное распределение
и т. д.
Следовательно, если Р (х, © 1 , 02 , •••, ©5) — функция рас
пределения случайной величины X, где © 1 , © 2, •••, ©5 — неиз
вестные параметры (в случае нормального закона неизвестными
параметрами являются М и а; в случае распределения Пуас
сона — а и т. д.), то для нахождения функции распределения
необходимо найти такие функции ©* (х^, х^,
х^) от наблюдае
мых значений
х^,
х^, чтобы ©Г {х^, х^, •••, х^)
©1,
©2* {х^ Х^, ..., Х^) ^ © 2, ... ©5 (-^1, ^ 2.
^п) ^ 05функции ©1*, ©2 , ..., & 3 называются статистическими оценками
параметров ©^^ © 2, ..., ©5.
Ввиду того, что статистическая оценка © является случайной
величиной, при малом числе наблюдений (испытаний) приближен
ная замена 0 ^- на ©* может привести к существенным ошибкам.
Чтобы иметь представление о точности и достоверности статисти
ческих оценок, в математической статистике используют довери
тельные интервалы и доверительные вероятности.
Доверительным интервалом параметра © называется случай
ный интервал (©^, ©3), который включает в себя истинное значение
параметра © с вероятностью 72 » т. е. Р (©„ < © < © в) = Т 2Вероятность 72 называется двухсторонней доверительной ве
роятностью, ©л — нижней доверительной границей, а ©3 — верх
ней доверительной границей. Величина 8 = ©3 — ©„ характе
ризует точность оценки, а 72 — достоверность.
Кроме приведенного выше выражения, справедливы следующие
соотношения:
Я ( 0 ^ в н ) = (1 + 7 2 )/2 = 71:
Р (в < 0 .) =
(1 + ? 2 ) / 2 = VI317
1
Величина 71 называется односторонней доверительной ве
роятностью. Связь между односторонней и двухсторонней довери
тельными вероятностями выражается
соотношением: 70 =
= 2^1 — 1 .
.♦ "
9.3.3. Оценка наработки на о^каз по результатам
испытания самолета в целом . .
Методика оценки наработки на отказ Т определяется матема
тической моделью потока отказов изделия. В дальнейшем пред
полагается, что поток отказов изделия является, простейшим.
Тогда число отказов изделия за фиксированный период наработки
/2 распределяется по закону Пуассона с параметром а =
Если в процессе испытаний за период наработки
было
зафиксировано
отказов изделия, то статистическая оценка
и доверительные границы наработки на отказ Г определяются из
соотношений:
/г.
т* = и /п
(9.1)
(9.2)
чисел
где
— наименьшее из
^тах
••• . Ц ; ^2 — суммарное
наибольшее из чисел ^2,. ^2з, ^и2д,....
количество отказов всех систем изделия; г^, г 2 — коэффициенты,
которые определяются, как указано выше.
В том случае, когда
= О, нижняя доверительная граница
наработки на отказ изделия в целом определяется по формуле:
Тн =
''о определяется, как указано выше.
‘5 ’
9.3.5. Сравнение количественных показателей
надежности
Испытывается N изделий. При испытании первого изделия
было получено
отказов при общей наработке^^21; при испыта
нии второго изделия —
отказов при общей наработке
при испытании Л^-го изделия — соответственно
и
Пусть Т — наработка на отказ 1-го изделия (I = 1, N). Требу
ется проверить гипотезу, согласно которой Т 1 =
~ ... = Т ^.
Д ля проверки гипотезы необходимо вычислить величину х по
формуле
N
( " г , - “Ч У
(9.3)
где коэффициенты
и
находятся с помощью таблиц коэффи
циентов для распределения по закону Пуассона по входным вели
чинам доверительной вероятности 71 и числа отказов п.
В том случае, когда число отказов равно нулю (я^ — 0),
нижняя доверительная граница наработки на отказ
определя
ется по формуле:
~
(9.4)
где г о находится с помош,ью тех же таблиц по входной вели
чине 7 1 .
9.3.4. Оценка наработки на отказ по результатам
испытаний систем управления самолета
Исходная информация для оценки наработки на отказ Т изде
лия представляется в виде:
где ^2/ — суммарная наработка 1-й. системы;
— суммарное
число отказов ^’-й системы; 5 — количество систем, из которых
состоит изделие. Статистическая оценка и доверительные границы
наработки на отказ Т изделия определяются из соотношений
1= 1
Здесь
(9.5)
а( 2..
N
а=
1= 1
N
(9.6)
1= 1
Затем по данной величине 71 и по числу степеней свободы
N — 1 с помощью таблиц функции
определяется квантиль л:^^.
Если вычисленная величина
будет меньше или равна
то
следует
считать
(до
поступления
новой группы данных)
'■VI’
экспериментальные данные
однородными.
Если
то с вероятностью не менее 71 можно утверждать,
что гипотеза
... =
несправедлива, т. е.
экспериментальные данные неоднородны.
Неоднородность экспериментальных данных, как правило,
обусловлена тем, что среди испытуемых изделий имеются изделия,
результаты испытаний которых заметно отличаются от результа
тов испытаний остальных изделий. Д ля того чтобы выявить эти
изделия, исследуются составные части величины х^. т. е. величины
— о/
^‘2^•
1= 1
318
где ^
1,
319
Величина
приближенно распределяется по закону «хи-квад
рат» с одной степенью свободы. Следовательно, если
{Ху^ — квантиль распределения
с одной степенью свободы),'
то в данном эксперименте появилось событие с вероятностью
менее (1 — 7 1 ). Так как величина (1 — 7 1 ) мала, то можно утверж
дать, что наработка на отказ /-гр изделия значительно отличается
от наработки на отказ остальных изделий. - .
Таким образом, в результате исследования составных частей
величины
все испытуемые изделия разделяются на две группы:
I группа — изделия, для которых у} < Ху^\
II группа — изделия, для которых у} > Ху\.
Изделия II группы могут быть разделены на две подгруппы:
I подгруппа — изделия, для которых « 2 . —
<0;
II подгруппа — изделия, для которых
>0.
Наработки на отказ изделий I подгруппы больше, а у II под
группы меньше наработки на отказ изделий I группы.
9.3.6. Подтверждение заданных количественных
показателей надежности
Задача подтверждения требований по надежности на основе
результатов испытаний небольшого числа изделий сводится к про
верке гипотезы Н о том, что истинное знач^ение наработки на от
каз Т будет больше или равно минимальному допустимому значе
нию наработки на отказ То^ (величина Го, задается заказчиком).
Ввиду того, что объем испытаний ограничен, при выводах
возможны ошибки двух родов:
ошибка первого рода — гипотеза Я отклоняется, в то время
как она истинна;
ошибка второго рода — гипотеза Н принимается, в то время
как она ложна.
Вероятность ошибки первого рода называется риском постав
щика и обозначается через а. Вероятность ошибки второго рода
называется риском заказчика и обозначается через р.
Методы подтверждения заданных требований по надежности
дают критерий проверки гипотезы Я , при'котором вероятности
ошибок первого и второго рода меньше или равны заранее задан
ным величинам.
Среди данных методов следует рассмотреть метод доверитель
ных интервалов и метод последовательного анализа.
Метод доверительных интервалов. Подтверждение заданных
требований надежности методом доверительных интервалов з а
ключается в следуюш,ем:
определяется суммарная наработка
и суммарное число
отказов
изделий за рассматриваемый период испытаний;
определяются верхняя и нижняя доверительные границы нара
ботки на отказ по формулам (9.1)—(9.3) или (9.4).
320
•
выносится решение о подтверждении требований по надеж
ности.
Если Гв ^ Г о 1 , то требования по надежности подтверждены.
Если Гв с Т о 1, то требования по надежности не подтверждены.
Если
< Го! < Тд, то следует продолжить испытания, чтобы
принять решение о подтверждении требований по надежности.
Риск поставщика и риск заказчика при данном методе равны:
а = р = 1 — 71.
При использовании метода доверительных интервалов не пред
ставляется возможным заранее указать суммарную наработку,
необходимую для принятия решения о подтверждении требований
по надежности. Поэтому определяются минимальная наработка
и минимальная текущая наработка /тшНаработка
определяется как минимальная наработка,
которую необходимо иметь, чтобы подтвердить требования по
надежности.
Текущая наработка
определяется как минимальная нара
ботка, которую необходимо иметь для подтверждения требований
по надежности при условии, что получена суммарная наработка
^2 при суммарном числе отказов
но не принято еще решение
о подтверждении требований по надежности.
Минимальная наработка
определяется по формуле
=
— Го^о!, где коэффициент Гц находится по таблице по заданной
доверительной вероятности.
Минимальная текущая наработка / т 1п определяется из вы
ражения
где г 2 находится с помощью таблицы по входным величинам
и п =
Метод последовательного анализа. Д ля подтверждения задан
ных показателей надежности по методу последовательного анализа,
кроме параметров а, р и Г щ , задается параметр Т о В этом случае, если изделие имеет надежность выше Го, ошибка
первого рода будет не больше заданной величины а . Значение
То задается по согласованию между поставщиком и заказчиком
и всегда больше Г о 1 Подтверждение заданных требований по методу последователь
ного анализа заключается в следующем.
1.
По заданным величинам Го!, р, То и а строится график,
по вертикальной оси которого откладывается суммарное число
отказов п-^, а по горизонтальной — суммарная наработка изделий
(рис. 9.10). На графике проводятся параллельные линии
Ь
и
21
А. в. Чернышев
321
1п
Прямая ^о пересекает вертикальную в точке
=
1п
Прямая ^ — в начале координат, а прямая
1- Р
— в точке
1п
при расположении точки (/^э ^^2) выше точки О считают, что
требования надежности не подтверждены.
Планируемый (ожидаемый) объем испытаний (суммарная нара
ботка) по методу последовательного анализа определяется по
формуле:
= Т^М {п).
Ожидаемое число отказов М. (п) находится из выражения
П1
1п
• (9.7)
. Общий угловой коэффициент линий
1
1
ф=
.
То
Тп
1п
^ и Ьх равен 5 =
Максимальный и минимальный объемы испытаний определя
ются соответственно по формулам
1±
7 01
Координатами точки О, образованной пересечением линии Ь
и перпендикуляра к оси абсцисс, являются
~
Величина
(максимальная продолжительность испытаний)
определяется П(э формуле (9.7), указанной ниже.
1
1п
—
а
/2т а х = 2 /
01
9.3.7. Пример оценки показателей надежности
самолетов и функциональных групп
по результатам летных испытаний
В результате испытаний группы из пяти самолетов были полу
чены следующие данные для каждого самолета:
= 40 ч,
= 3; (2 ^= 60 ч,
= 0;
Ч = 80 ч,
= 1; <2 ^ = 70 ч,
= 1;
5
Рис. 9.10. График к расчету надежности ЛА в зависимости от
объема испытаний (метод последовательного анализа)
= 50 ч, «2 5 = 0.
Требуются оценить наработку на отказ, выявленный в полете.
1. Определяем величину а для пяти самолетов по формуле
(9.6)
-^ , + ” + 1 + ' + °
0,0167.
40 + 60 + 80 + 70 + 50
2. Точки (^2 > ^ 2 ) наносятся на рис. 9.10 по мере прохождения
испытаний. Если точка
п^) лежит на линии Ьо или ниже ее,
то требования надежности подтверждаются. Если точка
п^) лежит на линии
или выше ее, то требования надежности
не подтверждаются. При расположении точки (/ 2 ,
между
линиями Ао и I I испытания должны быть продолжены.
3. Если при ^2 = ^тах окончательное решение о подтвержде
нии требований надежности не принимается, то поступают сле
дующим образом:
при совпадении точки
^ точкой ^ или расположе
нии этой точки ниже точки б считают, что требования надеж
ности подтверждены;
2. По формуле (9.5) вычисляем величину
В результате
с л у ч а е м 5^2 _ ^2 ^2
+ ^5 = 8,141 + 1,002 + ... + 0,835 =
11,072,
3. Определяем по таблице квантиль лгод = 7,78 (по числу
степеней свободы г = 5 — 1 = 4 и 7 , = 0,9). Т ак как 11,072 >
> 7,78, то текущие данные неоднородны.
4. По таблице определяем квантиль хо.э для одной степени
свободы по входной величине 7 ^ == 0 ,9 , которая равна 2,71.
Полученные значения
меньше 2,71, за исключением уд.
5. Анализ материалов летных испытаний показал, что у пер
вого самолета полеты выполнялись с опытной системой радио
электронного оборудования. Поэтому оценку наработки на отказ,
322
21
323
выявленный в полете, проводим по результатам испытаний 2, 3,
4 и 5 самолетов по формулам (9.1)—(9.3) при
— 0,9:
74
=
=
и
60 + 80 + 70 + 50 ^
130
^
г„ = Г2 П ^ = 0,38 • 130 = -52 ч; ’
Гв =
СПИСОК Л И Т Е РА Т У РЫ
= 3 ,7 7 .1-30 = 490 ч.
Таким образом, на основе результатов данных испытаний
с вероятностью 0,9 можно утверждать, что наработка на отказ
самолета, выявленный в полете, будет не меньше 52 ч.
1. Абибов А. Л ., Бирюков Н. М., Бойцов В. В., Григорьев В. П., Ели
сеев С. В., Зернов И. А., Коноров Л. А., Чударев П. Ф, Технология самолето
строения, М ., «Машиностроение», 1970, с. 585.
2. Азгальдов Г. Г., Райхман Э. П. О квалиметрии М ., Из-во стандартов.
1970, с. 171.
« н
,
3. Блинов И. Н., Гаскаров Д. В., Мозгалевский А. В. Автоматический кон
троль систем управления. Л ., «Энергия», 1968, с. 144.
4. Бонни Э. А., Зукроу М. Дж., Бессерер К- У. Аэродинамика. Реактив
ные двигатели. П рактика конструирования и расчета. М., Гос. изд-во физ.-мат.
литературы, 1960, с. 584.
5. Бусленко Н. П. Моделирование сложных систем. М ., «Наука», 1968,
с. 355.
6. Верзаков Г. Ф. и др. Введение в техническую диагностику. М ., 1968.
7. Гаврилов А. И., Лебедев И. А, Технология систем управления летатель
ных аппаратов. М ., «Машиностроение». 1971, с. 484.
8. Голенкевич Т. А. Оценка надежности сложных технических систем в про
цессе производства. — В кн.; «О надежности сложных технических систем».
М ., «Советское радио», 1966, с. 324.
9. Горбунов М. Н. Основы технологии производства самолетов. М., «Маши
ностроение», 1976, с. 260.
10. Дубицкий Л. Г. Задачи служб надежности и управления качеством
в связи с проблемой внедрения неразрушающего контроля. — В кн.: «Надеж
ность и контроль качества». М., Изд-во стандартов. 1973, № 4, с. 22—29.
И . Карибский В. В., Пархоменко П. П., Сагомонян Е. С. — «Техническая
диагностика объектов контроля», М ., «Энергия», 1967, с. 3—21.
12. Колманович Г. Н. Испытательные стенды, моделирующие условия р а
боты системы управления торможения колес. — В кн.: «Материалы семинара
«Приборы и стенды для испытаний машин и узлов», М., М ДНТП им. Ф. Э. Д зер
жинского, 1965, с. 126— 138.
13. Котик М. Г., Павлов А. В., Пашковский И. Н., Щитаев Н. Г. Летные
испытания самолетов. М ., «Машиностроение», 1968, с. 423.
14. Литвак В. И. Автоматизация усталостных испытаний натурных кон
струкций. М., «Машиностроение», 1972, с. 16— 19.
15. Кринецкий Е. И., Александровская Л. Н. Летные испытания систем
управления летательными аппаратами. М ., «Машиностроение», 1975, с. 193.
16. Методы неразрушающих испытаний. Под ред. Р. М. Ш арпа. М .. «Мио».
1972, с. 494.
.
к .
17.^ Михайлов А. В. Эксплуатационные допуски и надежность в радиоэлек
тронной аппаратуре. М ., «Советское радио», 1970, с. 70—82.
18. Москатов Г. К- Испытания систем как процесс «обучения» с внешней
корректировкой. Основные вопросы теории и практики надежности. М., «Совет
ское радио», 1975, с. 294—305.
19. Налимов В^ В. Теория эксперимента. М ., «Наука», 1971, с. 208.
20. Павлов А. В. А ппаратура и методы измерений при летных испытаниях
самолетов. М., «Машиностроение», 1967, с. 215.
21. Павлов В. В. Основы автоматизации проектирования технологических
процессов сборки летательных аппаратов. М., МАТИ, 1975, с. 96.
325
22. Пархоменко П. П. Основные задачи технической диагностики. Техни
ческая диагностика. — «Труды Всесоюзного совещания по ^технической диаг
ностике». М ., «Наука», 1972, с. 7—21.
23. Пауэлл Г. П. Испытательный полет, М., И Л , 1959, с. 47—62.
24. Рожков В. Н., Чернышев А. В. Вопросы диагностики бортовых систем.
М ., МАТИ, 1975, с. 81.
25. Сапиро Д. Н. Монтаж и испытания электрорадиооборудования самолетов.
М ., «Машиностроение», 1969, с. 284.
,
'
26. Сапожников В. М. Монтаж и испытание гидравлических и пневматиче
ских систем на летательных аппаратах. М ., «Машиностроение», 1972, с. 282.
27. Сейфи Т. Ф., Ярошенко А. И., Бакаев В. И.' Система «КАНАРСПИ».
Гарантия высокого качества. М ., Изд-во Комитета стандартов мер и измеритель
ных приборов при СМ СССР, 1968, с. 147.
28. Таршиш М. С. Контроль гидравлических‘сопротивлений. М ., «Машино
строение», 1966, с. 8—20.
29. Тихомиров В. А. Основы проектирования самолетостроятельных заводов
и цехов. М ., «Машиностроение», 1975, с. 472.
30. Ткаченко В. В. Комплексная стандартизация — основа обеспечения
качества продукции. — В кн.: М атериалы XV конференции Европейской о рга
низации по контролю качества (Е О К К ), сессия 1, М., Изд-во стандартов, 1972,
с. 1 8 -2 9 .
31. Фролов Е. С., Русак Ф. А., Соколова Ё. Е. и др. Вакуумные системы
и их элементы .’— «Справочник-атлас», М ., «Машиностроение», 1968, с. 196.
32. Цибизов М. И. Средство механизации изготовления и контроля жгутов
электропроводов. М ., Оборонгиз, 1962, с. 237.
33. Чернышев А. В,, Прозоров В. С. Расчет программ испытаний изделий
на случайные нагрузки. М ., МАТИ, 1975, с. 80.
34. Шор Я. Б . Статистические методы, анализа и контроля качества и на
дежности, М .. «Советское радио», 1962, с. 552.
35. Якушев А. И. Основы взаимозаменяемости и технические измерения.
М ., Машгиз, 1959, с. 375.
36. Якушев А. И., Дунин-Барковский И. *В., Чекмарев А. А. В заимоза
меняемость и качество машин и приборов. М ., Изд-во стандартов, 1967, с. 519.
37. СоШег Е. О. КеНаЫШ у ш 1Ье 1Ыгс1 ^епега^оп. — «Ргос. Апп. З у т р .
оп КеИаЫШу», и З А , 1968, р. 84—96.
38. О и т т е г Ь. \^ . А. Е1ес1гоп1с соппесИоп 1есЬп1дие апй еди1ртеп1. 1оп(1оп, Р И т е п , 1969, р. 240.
39. Ке4о1а К. N. А {иИ—5са1е з1гис1ига1 Ы 1§ие 1ез1 р го ^ гат. — «Лоигпа!
А1гсгай», 1965, п. 5, р. 27—32.
40. К 1 ет К. Аи1;ота1131егип§заи!1а§еп, АиШаи ипй УегЫпс1ип§з1есЬп1с.
ВегИп, ТесЬп1с, 1972, з. 284.
41. 8Носк апй у!Ьгаиоп Ьапс1Ьоок. — М с01^А\^— Н 1ЬЬ ВООК СОМРАNV,
1ЫС., Ме\у—Уогк, Тогоп1о, Ьопс1оп, 1963, р. 2—26.
ПРЕДМ ЕТНЫЙ
А
Автоматизация
— контрольно-испытательных
бот 32, 152
— монтажных работ 32, 72
ра
проектирование
технологиче
ских процессов 71, 130
Агрегатирование элементов систем
Б
34, 56
Базирование
— в монтажном приспособлении 13
— по
координатно-фиксирующим
отверстиям 13
— по месту 12
— по разметке 13
— по сборочным отверстиям 12, 60
Бандаж ниточный 259
Барокамера 29, 100
Б лок 7, 64
В Вероятность 143
Взаимозаменяемость 10
— полная 10, 43, 52
— частичная 10
Вибратор
— кривошипно-шатунный 107
— кулисный 107
— маятниковый 107
— центробежный 107
— эксцентриковый 107
— электродинамический 107
Вибрация
— гармоническая 23
— полигармоническая 24
— случайная 24
— со сканирующей частотой 24
Воздействие
— стимулирующее дестабилизиру
ющее 7, 29, 41
—стимулирующее основное 29
Г Герметизация 248, 272
Герметичность
— внешняя 198
— внутренняя 198
Гидроробот 233
Д Дефект 18, 31, 50, 172, 222, 304
Д опуск 53
УКА ЗАТЕЛЬ
3
Зап равка систем 185
Защ ита жгутов 261
Зона систем 34, 77
И Измерение 14
Имитатор
— кабины 57
— полета 83
И нструкция производственная 130
Интенсификация технологических
процессов 189, 194, 198
Интерполятор 273, 274 ■
Испытания 14
— автономные 17
— акустические 28
— биологические 102
— вибрационные 16, 103
— входные 17.
— гидравлические 16, 28
— гидрогазовые 16, 28
— динамические 19
— климатические 16, 29, 99
— комплексные 16, 30
— коррозионные 17, 29
— летные 17, 84, 306, 307, 308
309, 315
— механические 16, 18
— многофакторные 30, 101
— наземные 306
— неразрушающие 17
— нормальные 17
— пневматические 16
— прочности 18, 212
— разрушающие 18
— ресурсные 18, 119, 120, 121
— тепловые 16, 18, 29
— ударные 17, 114
— ускоренные 17, 123, 127
— электрические 16, 28
К Камера
— бароудара 100
— вакуум ная 100, 209, 211
— дождя 101
— пыли и песка 101
— солнечной радиации 101
— соляного тумана 100
327
-
— тепла 100
— тепла и влаги 101
Качество 32, 48, 159, 161
Коммуникации 6, 7, 34
Комплекс систем 5
Контрмакет 67
Контроль 14
— автоматизированный 300
— автономный 31, 299
— входной 30
— герметичности 198
— качества монтажа 15, 17,. 31
— качества регулировочных и н а
ладочных работ 15, 31
— комплексный 15, 31, 299
Контрэталон 59
Координатограф 273, 274
Коэффициент
— конвективного теплообмена 96
— контролепригодности 40
— монтажа 37
— насыщенности 11
— опрессования 271
'
— панелирования элементов си
стем 36
— стандартизации 40
— трудоемкости верстачных работ
Крепление
13,
179,
277
Л Л ужение 266
М Макет
— блока 64
— ж гута 64
•
— кабины самолета 58
— трубопровода 65
М аркировка
— бирок 248
— ж гута 248
М атериалы
— директивные технологические 41
Машина
— технологическая 56
— электронновычислительная 32,
48, 73, 82, 110, 130, 135, 161,
273, 274, 277, 297
М ероприятия по повышению каче
ства систем 130, 162
Метод плазово-эталонный 53
— расчетно-аналитический 71
Моделирование 95
— масштабное 87
— математическое 80, 82
— физическое 80
— физическое аналоговое 85
Модель 72
— двухзначная логическая 136
— диагностическая 136
— причинно-следственная 137
— расчетная 131
328
Монтаж
— внестендовый 11
— внутриблочный 11,
— окончательный 11
— стендовый 11
177,
Н Нагрев
— конвективный 19, 97
— Кондуктивный 19, 98
радиационный 19, 98
Н агр у зк а '' .
— акустическая 28, ПО
— вибрационная 19, 103
— гидравлическая 28
— гидрогазовая 28
— динамическая Ю, 20
— инерционная 19, 20, 116
— механическая 18, 117
— переменная 19
— пневматическая 28
— постоянная 19
— случайная 109
— статическая 18
— тепловая 18
— ударная 20, И З
— электрическая 28
Н адежность 17, 49, 154, 301,
Н аработка на отказ 17, 318,
Н апряж ение монтажное 175,
Н ормаль технологическая 130,
— выходной 9
— геометрический 15
— контролируемый, 14, 15
— монтажный 30
• — физический 15
— функциональный 15
П лаз
— действующий 77
— плоский 55
— объемный 56, 57
— элекрофицированный 252
Приспособление
— комбинированное 69
— контрольно-регулировочное 66
— монтажное 68
— разделочное 68
— универсально-сборочное 67
— фиксирующие разъемы комму
никаций 70
П риработка 218
Прогнозирование 302
— надежности 153
— работоспособности 153, 154
Программа 110, 256, 292
Производство серийное 9
П рокладка коммуникаций 12, 217
Промывание 183, 184, 185
Процесс
— технологический 11, 13, 33
— маршрутный технологический
129
— рабочий технологический 129
276
314
323
176
217
О Оборудование
— бортовое 5
— технологическое 159
— прессование 212
Оснастка
— контрольно-эталонная 67
— монтажная 68
О тказ 11
— внезапный 153
— неразличимый 140
— постепенный 153
— системы 172, 278
— элемента 140
Отмер проводов 249
Отработка 77
— аэродромная 298
— взаимозаменяемости 11, 54
— объемная 59, 63
— систем 47, 54, 63, 85, 222
— технологичности 10
— предполетная 304
Отстыковка 69, 71
Оценка параметров 14
Оценка количественных показате
лей надежности 315
П Пайка 241, 266, 267, 268
П анелирование элементов систем 34
Параметр 14 ■
— входной 9, 30
Р
Работоспособность 16, 136
Районирование предпочтительное 38
Раскладка проводов 247
Расконсервация 12
Регулировка 217
Резка проводов 249
Ресурс 18
С Связка электрож гутов 257
Система
— автоматизированного контроля
— бездефектного труда 32
— выпуска и уборки шасси 5
— высотного оборудования 5
— гидравлическая 168
— гидрогазовая 5, 183, 222
— запуска двигателя 5, 295
— кинематическая 5
— кислородная 5, 168, 201
— комплексного управления 159
— кондиционирования 5, 168, 201
— масляная 168, 201
— механического управления 5, 215
— нейтрального газа 5, 168, 201
— обогрева крыльев 295
— пневматическая 5, 168, 201
— программного управления 158,
276
— противообледенительная 139, 5
— противопожарная 5, 168
— спасения 5
— топливная 5, 168, 201
— тормозная 89, 223
— трубопроводная 5, 168, 183
— управления
воздухозаборни
ком 5
— управления двигателем 5
— управления качеством 32, 41,
163, 167
— управления полетом 5, 81
— управления регулируемым соп
лом двигателем 5
— электрическая 5
— электропроводная 5
С Сирена
— динамическая 111
— статическая 111
Служба надежности 50
Соединение
— накруткой 241, 242
— неразъемное 169
— разъемное 7, 169
— тросов 214
— трубопроводов 170
— тяг 215
— электропроводов паяное 269
— электропроводов
опрессованное 270
Стандартизация бортовых систем 40
Станок автоматизированный с чис
ловым программным управлени
ем 273
Станция контрольно-испытательная
47, 48, 49
Стенд
— автоматизированный 228
— акустический 28, 111
— вибрационный 19
— динамический 83, 85
— комбинированный 67
— пилотажный 84
— продувочный 28
— проливочный 28
— промывочный 28
— тепловой 29
— ударный 19, 113
Сушка 198
Т Тарирование емкостей 190
Теория
— автоматического регулирования
—
—
—
—
вероятностей 316
взаимозаменяемости 52
информации 146, 147
планирования экспериментов 9
329
— Подобия II анализа размерностей 89
— статической проверки гипотез
316
— технической диагностики 136
Термобарокамера 29
Термокамера 29
Тест 125
— безусловный 125
— контрольный 125
— контрольно-локализирующ ий
125
— локализирую щ ий 125
.
— условный 125
Технологичность 10,. 33 '
Т ипизация технологических процес
сов 40
Точность 43
Трубка термоусаж иваемая 269
Трудоемкость 42, 45
Удар
— повторяющиеся 20, 113
— одиночный 20, 113
Узел монтажный 9, 11 34, 77, 105
Управление
— качеством продукции 32, 41,
162, 131
— программное 157, 163, 252, 277
Установка
— динамическая поворотная 84
— силовая 5, 168
Участок
— системы 7, 77
— цеха 44
,
Утечка 200
— эквивалентная 200
Фактор
— биологический 7
— дестабилизирующий 7, 9, 29
— естественный 7, 9, 18
— искусственный 7, 9, 18
— климатический 7
— конструктивны й 10, 130
— конструктивно-технологический
10
— окружаю щей среды 7
— основной 9, 18, 29
— технологический 10
— эксплуатационный 7, 10, 18, 130
Ф Ф иксатор. 6,9
•ФотоэтаЛон 65
■функция'
— логическая 137
— неисправностей 140
— целевая 131, 133
Ц Центр лабораторный 49
Центрифуга 116,' 118
Ц иклограмма 79, .101, 300, 297
Цех
— агрегатный 42, 44
— арматурный 42
— механосборочный 43.
— окончательной сборки 43, 44
— слесарно-сборочный 42
— трубопроводов и баков 42
Ч ^истота внутренних поверхностей
Членение технологическое 34, 43
Чувствительность метода контроля
герметичности 200
Ш Шаблон 65
Э Элемент
— крепежный 5
— промежуточный 6, 7
— универсальный крепежный 5
— технологический 5
— функциональный 5
Эталон
— базовый 57
— полный 63
— частичный 57, 63
О Г Л А В Л Е Н И Е
Стр.
Предисловие
...................................................................................................................
3
Глава 1. Классификация и осмовные требования, предъявляемые к борто
вым системам, их монтажу, испытанию и контролю............
5
1.1. Классификация бортовых систем и их э л ем ен т о в .........................
1.2. Факторы окружающей среды и их влияние на работу бортовых
с и с т е м ...............................................................................................................
1.3. Требования к технологичности и взаим озам еняем ости............
1.4. Особенности бортовых систем как объектов производства . . . .
1.5. Основные понятия и классификация монтажных работ . . . .
1.6. Основные понятия о испытаниях и к о н т р о л е .............................
1.7. Классификация контрольно-испытательных р а б о т . . . . . .
1.8. Особенности монтажных и контрольно-испытательных работ и
основные требования к ним
............................................................
1.9. Пути повышения качества и снижения трудоемкости изготовле
ния бортовых с и с т е м .............................................................................
32
Глава 2. Технологичность систем и методика составления директивных
технологических м а т е р и а л о в ............................................................
33
2.1.
2.2.
2.3.
2.41
Технологичность бортовых с и с т е м ...................................................
Рациональность размещения элементов бортовых систем . . . .
Понятие о стандартизации бортовых с и с т е м ..................................
Директивные технологические материалы на монтажные и кон
трольно-испытательные работы
.......................................................
2.5. Распределение монтажных и контрольно-испытательных работ
по основным цехам з а в о д а ................................................................
2.6. Повышение качества бортовых систем при серийном производстве
Глава 3. Обеспечение взаимозаменяемости и отработка систем по гео
метрическим п а р а м е т р а м ....................................................................
3.1. Основные п о л о ж е н и я .............................................................................
3.2. Сущность и основные этапы плазово-эталонного метода отра
ботки с и с т е м ..............................................................................................
3.3. Создание специальных эталонов элементов с и с т е м .................
3.4. Перенос информации с эталонов на монтажную оснастку . . .
3.5. Расчетно-аналитический метод увязки элементов систем по гео
метрическим параметрам
.............................. ......................................
Глава 4. Обеспечение взаимозаменяемости, испытание и отработка си
стем по физическим шараметрам...................................................
4.1. Основные особенности.............................................................................
4.2. Основные этапы отработки систем и принципы увязки бортовых
систем по физическим и геометрическим п ар ам етр ам .................
5
7
Ю
Ю
Ц
14
16
31
33
38
40
41
42
48
52
52
53
63
68
71
74
74
75
331
Стр.
4.3. Математическое и физическое моделирование в контрольно-испы
тательных стендах ......................................................................................
4.4. Методы математического и физического моделирования для
испытания и отработки систем управления п о л е т о м .....................
4.5. Методы физического аналогового моделирования для отработки
систем торможения колес
самолета . .
.
..
..
4.6. Теория подобия и анализа размерностей для выбора методов и
средств контроля гидравлических сопротивлений .....................
Глава 5. Испытание и отработка стабильности параметров бортовых
систем и их элементов при воздействии дестабилизирующих
....................................................................... .
. . .
факторов
5.1. Основные з а д а ч и ................................................................ ....
5.2. Испытания на
воздействие высоких температур .
.
5.3. Испытания на воздействие климатических и биологических фак
торов. Методы и средства климатических и сп ы тан и й .................
5.4. Испытания на воздействия механических и акустических ф ак
торов
.................................. ............................................................................
5.5. Испытания на долговечность (ресурсные испытания)
. . . .
Глава 6. Основы проектирования технологических процессов монтажа,
испытания и контроля бортовых си ст ем ...........................................
79
81
85 ^
298
93
9.1. Технология предполетной отработки бортовых с и с т е м ..............
9.2. Технология летных испытаний бортовых с и с т е м .......................
9.3. Летные испытания бортовых систем самолетов на надел<ность
Список л и т е р а т у р ы .......................................................................................................
Предметный указатель
..............................................................................................
298
306
314
325
327
93
. 94
99
103
119
129
Глава 7. Технология монтажа, испытаний и контроля трубопроводных
и механических с и с т е м ................................................................ ....
168
Глава 8, Технология монтажа, испытания и контроля электропроводных
систем
...........................................................................................................
8.1. Конструктивно-технологическая характеристика -электропровод
ных систем
..................................................................................................
8.2. Технология и средства механизации и автоматизации изготовле-ния э л е к т р о ж г у т о в .....................................................................
8.3. Технология внутриблочного электрического м о н т а ж а .................
332
.....
Глава 9. Технология комплексных испытаний и аэродромной отработки
бортовых с и с т е м .......................................................................................
151
156
Основные виды трубопроводных с и с т е м ...........................................
Классификация соединений т р у б о п р о в о д о в .......................................
Дефекты и отказы в гидросистем ах...............................................
Факторы, влияющие на надежность трубопроводных систем • • .
Технология внутриблочного монтажа трубопроводных систем
Технология монтажа трубопроводных систем на летательном '
аппарате
................................................................ ..................................
7.7. Методы и средства отработки, контроля и испытаний трубопро
водных с и с т е м ........................................................ ...................................
7.8. Технология монтажа механических систем управления . . . .
7.9. Отработка и контроль качества функционирования гидрогазо
вых и механических с и с т е м ................................................................ ....
277
278
280
293
89
6.1. Принципы разработки технологических процессов с учетом
данных э к с п л у а т а ц и и .............................. ...............................................
6.2. Машинное проектирование технологических процессов монтажа
испытания и контроля бортовых с и с т е м ......................................
6.3. Методы выбора состава и последовательности проверок при
контроле бортовых систем в серийном производстве . . . .
6.4. Основы механизации и автоматизации монтажных и контроль
но-испытательных работ . .......................... г ............................. ....
6.5. Основные виды систем у п р а в л е н и я ...............................................
7.1.
7.2.
7.3.
7.4.
7.5.
7.6.
Стр.
8.4. Технология монтажа электропроводных систем на летательном
аппарате
...............................................................................................
8.5. Типовые дефекты и отказы электроси стем ...................................
8.6. Контроль электросети и ее эл ем ен то в ............................................
8.7. Испытание и контроль работоспособности электрических систем
129
130
135
168
169
172
174
177
179
183
212
222
239
239
243
276
' . . . ..
1
ИЗДАТЕЛЬСТВО
«МАШИНОСТРОЕНИЕ»
планирует выпустить в 1977 году новые книги
Попов В. И. Системы ориентации и стабилизации космических аппаратов,
12 л. Цена ориентировочно 65 к.
В книге рассмотрены методы проектирования систем ориентации и стаби. лизации космических аппаратов.
Проанализированы вопросы повышения точности пассивных систем стаби
лизации вращением, систем стабилизации при помощи светового давления сол
нечных лучей, систем гравитационной стабилизации, а такж е активных систем,
использующих газореактивные сопла.
Бердников В. В. П рикладная теория гидравлических цепей. 10 л. Цена
ориентировочно 95 к.
В книге дан анализ широкого класса гидравлических устройств (механи
ческих, электрических, тепловых). Приведены методы теории цепей и теории
преобразователей энергии. Описаны примеры применения методов теории гидра
влических цепей для анализа систем регулирования расхода и давления
жидкости, гидравлических усилителей и следящих приводов.
Астроследящие системы. 18 л. Цена ориентировочно 1 р. 30 к.
В книге изложены основы теории и принципы построения астроследящих
систем. Описаны их свойства и области применения для управления различ
ными научными приборами на космических аппаратах.
' И Б № 1347Александр Васильевич Чернышев
Т ЕХ Н О Л О ГИ Я МОНТАЖ А, О ТРА БО Т К И , ИСП Ы ТА НИ Й
И К О Н ТРО Л Я БО РТ О В Ы Х СИСТЕМ Л Е Т А Т Е Л Ь Н Ы Х АППАРАТОВ
II
Редактор издательства Л . А . Ц вет кова
Технический редактор В . И . О реш кина
Х у д ож н и к А . Я - М ихайлов
К орректор Л . Е . Х охлова
Сдано в набор 7 /Х И 1976 г.
П одп и сан о к печа'ги 29/111 1977 т .
Т-02182
Формат 6 0 Х 9 0 ‘/1вБ умага ти пограф ская № 2 .
Печ. л. 21,0.
У ч .-и зд . л. 23,51
Цена 1 р. 18 к.
Т и раж 4000 эк з.
И зд. зак . 2 3 0 .
Тип. за к . 1418
И здател ьство «М ашиностроение», 107885, М осква, Б -78, 1-й Басманный п е р ., 3
Л ени н градск ая типограф ия № 6 С ою зполиграфпрома
при Государственном комитете Совета М инистров СССР
по делам и здательств, полиграфии и книж ной торговли
193144, Л ени н град, С -144, у л . М оисеенко, 10
Рождественский Ю. В., Вейнберг В. Б., Саттаров Д. К- Волоконная оптика
в авиационной и ракетной технике. 12 л. Цена ориентировочно 65 к.
В книге изложены перспективы применения волоконной оптики в авиацион
ной и ракетной технике. Рассмотрены теоретические основы передачи света по
волоконным элементам. Описаны современные достижения в области теории
световодов. Приведены оригинальные оптические системы и дан их расчет.
Сапиро Д. Н. Электрооборудование самолетов. Учебник для авиационных
техникумов. 22 л. Цена ориентировочно 1 р.
В учебнике изложены теоретические основы различного типа авиационного
электрооборудования и его элементов. Большое внимание уделено производству,
передаче и распределению электрической энергии на самолете. Описаны схемы
и принцип действия автоматических систем электрооборудования современных
самолетов и вертолетов.
Михайлов О. И., Козлов И. М., Гергель Ф. С. Авиационные приборы.
Учебник для вузов гражданской авиации. 30 л. Цена ориентировочно 1 р. 30 к.
В учебнике изложен принцип действия различных пилотажно-навигацион
ных приборов и автопилотов самолетов и вертолетов гражданской авиации,
рассмотрены их устройство и особенности летной эксплуатации.
Уважаемые товарищи!
Своевременно заказывайте и приобретайте в местных книж
ных магазинах литературу, выпускаемую издательством «Маши
ностроение».
Специализированный магазин «Техническая книга» (Москва, К-31,
ул. Петровка, 15) принимает предварительные заказы на новую
литературу, а также высылает пр почте наложенным платежом
литературу, имеющуюся в' е г о ассортименте.