ОЦЕНКА ТЕХНИЧЕСКОГО СОСТОЯНИЯ КОНСТРУКЦИОННЫХ МАТЕРИАЛОВ ДЕТАЛЕЙ ТУРБОХОЛОДИЛЬНОГО АГРЕГАТА СИСТЕМЫ КОНДИЦИОНИРОВАНИЯ ВОЗДУХА ВОЗДУШНОГО СУДНА ПО ИЗМЕНЕНИЮ УРОВНЯ ОСТАТОЧНЫХ НАПРЯЖЕНИЙ
Аннотация
Одной из частых причин авиационных инцидентов и происшествий является выход из строя технических устройств и разрушение конструкций воздушных судов (ВС) в результате недопустимых деформаций и разрушения материалов их деталей, работающих в условиях высоких механических нагрузок. Эксплуатация деталей, узлов и агрегатов авиационной техники в наиболее типичных случаях не допускает их пластической деформации. Так, в соответствии с нормами летной годности авиационная техника не должна эксплуатироваться в условиях, приводящих к возникновению в ее конструкциях опасных остаточных деформаций и усталостного повреждения материала. Вероятность указанных негативных факторов определяется напряженным состоянием материала элемента конструкции ВС в ходе эксплуатации. Важным фактором, определяющим напряженное состояние и, соответственно, техническое состояние объекта техники, являются остаточные напряжения, чаще всего присутствующие в материале детали. В частности, суммирование остаточных напряжений с напряжениями эксплуатационной нагрузки может привести к превышению показателем напряженного состояния критических значений, например предела выносливости или предела текучести материала. С учетом сказанного, весьма актуальной задачей представляется разработка новых технологий, которые обеспечат получение информации о фактическом техническом состоянии конструкции каждого экземпляра ВС во время его эксплуатации с учетом остаточных напряжений. В статье описан возможный подход к оценке и прогнозированию технического состояния конструкционных материалов узлов и агрегатов, работающих в условиях циклического нагружения, базирующийся на определении изменения уровня остаточных напряжений на поверхности деталей в процессе их эксплуатации. В качестве метода определения остаточных напряжений выбран рентгеновский дифрактометрический метод как отличающийся высокой точностью и достоверностью получаемых результатов. Разработанный подход опробован на деталях авиационной системы кондиционирования воздуха (турбохолодильного агрегата). Результаты оценки технического состояния деталей согласуются с фактами их эксплуатационного повреждения. При этом хотя предлагаемый подход в настоящее время не может быть непосредственно использован на борту ВС для постоянного контроля технического состояния конструкционных материалов ВС, его развитие представляется авторам перспективным для указанных целей.
Об авторах
Д. Б. Матвеев
Всероссийский институт научной и технической информации Российской академии наук
Россия
Россия
кандидат технических наук, старший научный сотрудник
Москва
И. Г. Роберов
Государственный научно-исследовательский институт авиационных систем
Россия
Россия
доктор технических наук, главный научный сотрудник
Москва
М. А. Киселев
Московский государственный технический университет гражданской авиации
Россия
Россия
доктор технических наук, профессор, заведующий кафедрой аэродинамики, конструкции и прочности летательных аппаратов
Москва
А. В. Котелкин
Национальный исследовательский технологический университет «МИСиС»
Россия
Россия
кандидат технических наук, старший научный сотрудник
Москва
Список литературы
1. 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.
2. Фигуровский Д.К. Оценка технического состояния тонколистовой трип-стали после силового воздействия / Д.К. Фигуровский, И.Г. Роберов, В.С. Грама, М.А. Киселев // КИМИЛА-2018: материалы III Отраслевой конференции по измерительной технике и метрологии для исследований летательных аппаратов. Жуковский, 5–6 июня 2018 г. Дом ученых ЦАГИ. Жуковский: ЦАГИ, 2018. С. 239–245.
3. Котелкин А.В. Остаточные напряжения и портативные рентгеновские дифрактометры для их определения / А.В. Котелкин, А.Д. Звонков, А.В. Лютцау, Д.Б. Матвеев // Прогрессивные технологии ОМД. М.: ИРИАС, 2009. С. 423– 435.
4. James M.R. The relaxation of residual stresses during fatigue // Residual Stress and Stress Relaxation: Sagamore Army Materials Research Conference Proceedings. Boston, MA: Springer, 1982. Vol. 28. Pp. 297–314. DOI: 10.1007/978-1-4899-1884-0_16
5. Berkley S.G. Method for measuring and extending the service life of fatigue-limited metal components. Patent US No 5490195A, 06.02.1996.
6. Rezende A.B. Residual stress characterization by x-ray diffraction and correlation with hardness in a class railroad wheel / A.B. Rezende, S.T. Fonseca, D.J. Minicucci, F.M. Fernandes, P.F.S. Farina, P.R. Mei // Journal of Materials Engineering and Performance. 2020. Iss. 9. Pр. 6223–6227. DOI: 10.1007/s11665-020-05097-x
7. Mishchenko A. Analysis of residual stresses resulting from the surface preparation for X-ray diffraction measurement / A. Mishchenko, L. Wu, V.K. da Silva, A. Scotti // 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
8. Luo Q., Yang S. Uncertainty of the x-ray diffraction (XRD) sin2 ψ technique in measuring residual stresses of physical vapor deposition (PVD) hard coatings [Электронный ресурс] // Coatings. 2017. Vol. 7, iss. 8. ID: 128. DOI: 10.3390/coatings7080128 (дата обращения 10.09.2020).
9. Xu X., Yu H., Lin Z. Study of residual stress variation with depth of friction stir welded aluminium plates with different thicknesses // Science and Technology of Welding and Joining. 2020. Vol. 25, iss. 4. Pp. 297–302. DOI: 10.1080/13621718.2019.1693722
10. Prevéy P.S. X-ray diffraction residual stress techniques. In: Metals Handbook. Vol. 10. Metals Park. OH: American Society for Metals, 1986. Pp. 380–392. DOI: 10.31399/asm.hb.v10.a0001761
11. Уманский Я.С. Кристаллография, рентгенография и электронная микроскопия / Я.С. Уманский, Ю.А. Скаков, А.Н. Иванов, Л.Н. Расторгуев. М.: Металлургия, 1982. 580 с.
12. Котелкин А.В. Применение метода рентгеновской дифрактометрии для оценки состояния элементов конструкций авиационной техники / А.В. Котелкин, А.Д. Звонков, А.В. Лютцау, Д.Б. Матвеев, И.Г. Роберов // Техника воздушного флота. 2012. Т. 86, № 4. С. 21–25.
13. Сосновский Л.А. Механика усталостного разрушения: словарь-справ. Ч. 2. Гомель: НПО «ТРИБОФАТИКА», 1994. 340 с.
14. Сосновский Л.А. Механика усталостного разрушения: словарь-справ. Ч. 1. Гомель: НПО «ТРИБОФАТИКА», 1994. 328 с.
Рецензия
Для цитирования:
Матвеев Д.Б., Роберов И.Г., Киселев М.А., Котелкин А.В. ОЦЕНКА ТЕХНИЧЕСКОГО СОСТОЯНИЯ КОНСТРУКЦИОННЫХ МАТЕРИАЛОВ ДЕТАЛЕЙ ТУРБОХОЛОДИЛЬНОГО АГРЕГАТА СИСТЕМЫ КОНДИЦИОНИРОВАНИЯ ВОЗДУХА ВОЗДУШНОГО СУДНА ПО ИЗМЕНЕНИЮ УРОВНЯ ОСТАТОЧНЫХ НАПРЯЖЕНИЙ. Научный вестник МГТУ ГА. 2021;24(1):62-75. https://doi.org/10.26467/2079-0619-2021-24-1-62-75
For citation:
Matveev D.B., Roberov I.G., Kiselev M.A., Kotelkin A.V. TECHNICAL CONDITION EVALUATION OF CONSTRUCTION MATERIALS OF A TURBO-REFRIGERATION UNIT PARTS OF AN AIRCRAFT AIR CONDITIONING SYSTEM BY CHANGING THE LEVEL OF RESIDUAL STRESSES. Civil Aviation High Technologies. 2021;24(1):62-75. (In Russ.) https://doi.org/10.26467/2079-0619-2021-24-1-62-75
Просмотров: 261
Послать статью по эл. почте 
