cahtНаучный вестник МГТУ ГАCivil Aviation High Technologies2079-06192542-0119Moscow State Technical University of Civil Aviation (MSTU CA)10.26467/2079-0619-2023-26-2-61-71caht-2172Research ArticleМАШИНОСТРОЕНИЕMECHANICAL ENGINEERINGИсследование воздействия нестационарных воздушных потоков на механические и эксплуатационные свойства элементов конструкции воздушных судовInvestigation of the impact of unsteady air flows on the mechanical and operational properties of aircraft structural elementsИвановД. А.IvanovD. A.

Иванов Денис Анатольевич, кандидат технических наук, доцент, доцент кафедры авиационной техники и диагностики

Санкт-Петербург

Denis A. Ivanov, Candidate of Technical Sciences, Associate Professor, Associate Professor of the Aviation Engineering and Diagnostics Chair

Saint Petersburg

ivanov.denis.71@mail.ruСанкт-Петербургский государственный университет гражданской авиации имени Главного маршала авиации А.А. НовиковаРоссияSaint Petersburg State University of Civil Aviation named after Air Chief Marshal A.A. NovikovRussian Federation2023020520232626171Copyright © Иванов Д.А., 20232023Иванов Д.А.Ivanov D.A.Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://avia.mstuca.ru/jour/article/view/2172

Использование обработки пульсирующим дозвуковым газовым потоком (газоимпульсной обработки) в процессе технического обслуживания и ремонта продолжительностью, не превышающей определенного значения, способствует восстановлению и повышению механических и эксплуатационных свойств элементов конструкции авиационной техники. В данной статье приводятся результаты исследования, направленного на определение оптимальной продолжительности газоимпульсной обработки авиационных деталей, в качестве которой была принята продолжительность обработки, обеспечивающая максимальное повышение показателей вязкости материала, являющейся препятствием для развития трещин, без снижения прочностных свойств. В результате исследования было оценено влияние различных факторов, таких как скорость дозвукового воздушного потока и частота колебаний, материал и геометрические параметры обрабатываемого изделия как на оптимальную, так и на приводящую к снижению механических свойств продолжительность обработки пульсирующим воздушным потоком элементов конструкции воздушного судна в процессе технического обслуживания и ремонта. Установлено, что механические волны, генерируемые пульсациями газового потока, способны оказывать существенное влияние на конструктивную прочность элементов конструкции воздушных судов, что позволяет повысить их надежность, а также точность прогнозирования технического состояния. Экспериментально установлен гармонический характер затухания отношения остаточных напряжений к исходным их значениям в зависимости от продолжительности газоимпульсной обработки, что позволяет управлять их величиной и знаком. Получена эмпирическая формула, позволяющая определять оптимальную продолжительность обработки для изделий различных материалов. В качестве показателя продолжительности газоимпульсной обработки было принято повышение вязкости материала без снижения прочностных свойств. Построены графические зависимости относительного времени газоимпульсной обработки, обеспечивающего повышение показателей механических свойств от относительной частоты колебаний газового потока. 

The use of pulsating subsonic gas flow treatment (gas pulse treatment) in the process of maintenance and repair for a duration not exceeding a certain value contributes to the restoration and improvement of mechanical and operational properties of aeronautical equipment structural elements. This article presents the results of a study to determine the optimal duration of gaspulse processing of aircraft parts, as which, the duration of processing was adopted, providing the maximum increase in the properties of material viscosity, which prevents crack development without reducing the strength properties. As a result of the study, the influence of various factors, such as the subsonic airflow velocity and the frequency of oscillations, the material and geometric parameters of the processed product, on both the optimal and leading to a decrease in mechanical properties duration of processing by pulsating airflow of aircraft structural elements during maintenance and repair, was evaluated. It has been established that mechanical waves generated by gas flow pulsations can have a significant impact on the structural strength of aircraft structural elements, which makes it possible to increase their reliability as well as the accuracy of forecasting the technical condition. The harmonic nature of the attenuation of the ratio of residual stresses to their initial values has been experimentally established, depending on the duration of gas pulse treatment, which allows us to control their magnitude and sign. An empirical formula has been obtained to determine the optimal processing time for products of various materials. As an indicator of the duration of gas pulse treatment, an increase in the viscosity of the material was adopted without reducing the strength properties. Graphical dependences of the relative time of gas pulse processing, which provides an increase in the mechanical properties of the relative frequency of the gas flow oscillations, have been constructed.

воздушный транспорттехническое обслуживаниегазоимпульсная обработкаair transportmaintenancegas pulse processingReferencesИванов Д.А. Воздействие нестационарных газовых потоков на структуру и свойства материалов, используемых в авиационной промышленности. СПб.: СПбГУГА, 2017. 328 с.Ivanov, D.A. (2017). The effect of unsteady gas flows on the structure and properties of materials used in the aviation industry. St. Petersburg: SPbGUGA, 328 р. (in Russian)Burhan I., Kim H.S. S-N curve models for composite materials characterisation: an evaluative review [Электронный ресурс] // Journal of Composites Science. 2018. Vol. 2, iss. 3. ID: 38. DOI: 10.3390/JCS2030038 (дата обращения: 17.09.2022).Burhan, I., Kim, H.S. (2018). S-N curve models for composite materials characterisation: an evaluative review. Journal of Composites Science, vol. 2, issue 3, ID: 38. DOI: 10.3390/ JCS2030038 (accessed: 17.09.2022).Лапаев А.В., Шапкин В.С. К вопросу оценки влияния коррозионных поражений планера на летную годность воздушных судов по условиям усталостной прочности // Научный вестник ГосНИИ ГА. 2014. № 4 (315). С. 17–21.Lapaev, A.V., Shapkin, V.S. (2014). To the question of the evaluation of influence of corrosion defeats of the airframe on the flight validity of aircrafts under the terms of fatigue durability. Scientific Bulletin of the State Scientific Research Institute of Civil Aviation (GosNII GA), no. 4 (315), pp. 17–21. (in Russian)Разиньков Ф.Ф., Акопян К.Э. Анализ изменения параметров коррозионных повреждений элементов конструкции центральной части фюзеляжа с увеличением сроков службы вертолетов типа Ми-8 // Научный вестник ГосНИИ ГА. 2020. № 32. С. 53–64.Razinkov, F.F., Akopyan, K.E. (2020). Analysis of changes in parameters of corrosion damage to structural elements of the central fuselage with an increase in the service life of Mi-8 helicopters. Scientific Bulletin of the State Scientific Research Institute of Civil Aviation (GosNII GA), no. 32, pp. 53–64. (in Russian)Роберов И.Г. Комплексная диагностика технического состояния и оценка работоспособности металлических материалов методами неразрушающего контроля / И.Г. Роберов, Д.К. Фигуровский, М.А. Киселев, В.С. Грама, Д.Б. Матвеев, В.О. Иванов // Заготовительные производства в машиностроении. 2020. Т. 18, № 4. С. 178–181.Roberov, I.G., Figurovsky, D.K., Kiselev, M.A., Grama, V.S., Matveev, D.B., Ivanov, V.O. (2020). Integrated diagnostics of technical condition and serviceability evaluation of metal materials by nondestructive testing methods. Zagotovitelnyye proizvodstva v mashinostroyenii, vol. 18, no. 4, pp. 178–181. (in Russian)Mishchenko A. Analysis of residual stresses resulting from the surface preparation forX-ray diffraction measurement / A. Mishchenko, L. Wu, V.K. da Silva, A. Scotti [Электронный ресурс] // Journal of the Brazilian Society of Mechanical Sciences and Engineering. 2018. Vol. 40, iss. 2. Article number: 94. DOI: 10.1007/s40430-018-1036-5 (дата обращения: 17.09.2022).Mishchenko, A., Wu, L., da Silva, V.K., Scotti, A. (2018). Analysis of residual stresses resulting from the surface preparation for X-ray diffraction measurement. Journal of the Brazilian Society of Mechanical Sciences and Engineering, vol. 40, issue 2, article number: 94. DOI: 10.1007/s40430-018-1036-5 (accessed: 17.09.2022).Акопян К.Э. Экспериментальная оценка влияния технологии восстановления материала конструкционных алюминиевых сплавов при коррозионном поражении на статическую прочность для решения задач по поддержанию летной годности воздушных судов / К.Э. Акопян, С.А. Грачев, А.В. Лапаев, В.К. Орлов, А.О. Титов, В.С. Шапкин, С.А. Школин // Научный вестник ГосНИИ ГА. 2015. № 8 (319). С. 7–15.Akopyan, K.E., Grachev, S.A., Lapaev, A.V., Orlov, V.Κ., Titov, A.O., Shapkin, V.S., Shkolin, S.A. (2015). Experimental assessment of influence of technology of restoration of material constructional aluminum alloys at corrosion defeat on static durability for the solution of tasks of maintenance of the flight validity of aircrafts. Scientific Bulletin of the State Scientific Research Institute of Civil Aviation (GosNII GA), no. 8 (319), pp. 7–15. (in Russian)Акопян К.Э. Экспериментальная оценка влияния коррозионного поражения на статическую прочность конструкционного алюминиевого сплава / К.Э. Акопян, С.А. Грачев, А.В. Лапаев, В.С. Шапкин // Научный вестник ГосНИИ ГА. 2016. № 12 (323). С. 7–14.Akopyan, K.E., Grachev, S.A., Lapaev, A.V., Shapkin, V.S. (2016). Experimental assessment of corrosion defeat on static durability for constructional aluminum alloy. Scientific Bulletin of the State Scientific Research Institute of Civil Aviation (GosNII GA), no. 12 (323), pp. 7–14. (in Russian)Далецкий С.В., Далецкий С.С. Графические модели процесса технической эксплуатации воздушных судов // Научный Вестник МГТУ ГА. 2017. Т. 20, № 1. С. 36–44.Daletskiy, S.V., Daletskiy, S.S. (2017). Graphical models of the aircraft maintenance process. Civil Aviation High Technologies, vol. 20, no. 1, pp. 36–44. (in Russian)Ицкович А.А. Повышение эффективности процессов поддержания летной годности воздушных судов на основе методологии управления проектами / А.А. Ицкович, А.О. Чернов, Г.Д. Файнбург, И.А. Файнбург // Научный Вестник МГТУ ГА. 2017. Т. 20, № 1. С. 26–35.Itskovich, A.A., Chernov, A.O., Faynburg, G.D., Faynburg, I.A. (2017). Increasing the aircraft airworthiness maintenance efficiency based on the project management methodology. Civil Aviation High Technologies, vol. 20, no. 1, pp. 26–35. (in Russian)Vaskic L., Paetzold K. A critical review of the integrated logistics support suite for aerospace and defence programmes // Proceedings of the Design Society: International Conference on Engineering Design. ICED, 2019. Vol. 1, iss. 1. Pp. 3541–3550. DOI: 10.1017/dsi.2019.361Vaskic, L., Paetzold, K. (2019). A critical review of the integrated logistics support suite for aerospace and defence programmes. Proceedings of the Design Society: International Conference on Engineering Design. ICED, vol. 1, issue 1, pp. 3541–3550. DOI: 10.1017/dsi.2019.361Strohmeier M. On perception and reality in wireless air traffic communication security / M. Strohmeier, M. Schäfer, R. Pinheiro, V. Lenders, I. Martinovic // IEEE Transactions on Intelligent Transportation Systems. 2017. Vol. 18, no. 6. Pp. 1338–1357. DOI: 10.1109/TITS.2016.2612584Strohmeier, M., Schäfer, M., Pinheiro, R., Lenders, V., Martinovic, I. (2017). On perception and reality in wireless air traffic communication security. IEEE Transactions on Intelligent Transportation Systems, vol. 18, no. 6, pp. 1338–1357. DOI: 10.1109/TITS. 2016.2612584Ben Mahmoud M.S., Larrieu N., Pirovano A. A risk propagation based quantitative assessment methodology for network securityaeronautical network case study // 2011 Conference on Network and Information Systems Security. LaRochelle, 2011. Pp. 1–9. DOI: 10.1109/SARSSI.2011.5931372Ben Mahmoud, M.S., Larrieu, N., Pirovano, A. (2011). A risk propagation based quantitative assessment methodology for network security-aeronautical network case study. 2011 Conference on Network and Information Systems Security, La Rochelle, pp. 1–9. DOI: 10.1109/SAR-SSI.2011.5931372Зыбин Е.Ю., Косьянчук В.В., Сельвесюк Н.И. Электрификация и интеллектуализация – основные тенденции развития энергокомплекса воздушных судов // Авиационные системы. 2016. № 5. С. 45–51.Zybin, E.Yu., Kosyanchuk, V.V., Selvesyuk, N.I. (2016). Electrification and intellectualization are the main trends in the development of the aircraft power complex. Aviatsionnyye sistemy, no. 5, pp. 45–51. (in Russian)Шанявский А.А. Безопасное усталостное разрушение элементов авиаконструкций: монография. Уфа: Уфимский полигр. комб., 2003. 803 с.Shanyavsky, A.A. (2003). Tolerance fatigue failures of aircraft components: monograph. Ufa: Ufimskiy poligraficheskiy kombinat, 803 p. (in Russian)Оболенский Е.П., Сахаров Б.И., Стрекозов Н.П. Прочность агрегатов оборудования и элементов систем жизнеобеспечения летательных аппаратов. М.: Машиностроение, 1989. 248 с.Obolensky, E.P., Sakharov, B.I., Strekozov, N.P. (1989). Strength of equipment aggregates and elements of life support systems of aircraft. Moscow: Мashinostroyeniye, 248 p. (in Russian)Tomblin J., Seneviratne W. Determining the fatigue life of composite aircraft structures using life and load-enhancement factors // Report DOT/FAA/AR-10/6, June 2011. 155 p.Tomblin, J., Seneviratne, W. (2011). Determining the fatigue life of composite aircraft structures using life and load-enhancement factors. Report DOT/FAA/AR-10/6, 155 p.

The authors declare that there are no conflicts of interest present.