Исследование воздействия нестационарных воздушных потоков на механические и эксплуатационные свойства элементов конструкции воздушных судов

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. 

1. Иванов Д.А. Воздействие нестационарных газовых потоков на структуру и свойства материалов, используемых в авиационной промышленности. СПб.: СПбГУГА, 2017. 328 с.

2. 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).

3. 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.

4. 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.

5. 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.

6. 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).

7. 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.

8. 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.

9. Далецкий С.В., Далецкий С.С. Графические модели процесса технической эксплуатации воздушных судов // Научный Вестник МГТУ ГА. 2017. Т. 20, № 1. С. 36–44.

10. 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.

11. 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.2019.361

12. Strohmeier 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.2016.2612584

13. Ben 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.2011.5931372

14. Зыбин Е.Ю., Косьянчук В.В., Сельвесюк Н.И. Электрификация и интеллектуализация – основные тенденции развития энергокомплекса воздушных судов // Авиационные системы. 2016. № 5. С. 45–51.

15. Шанявский А.А. Безопасное усталостное разрушение элементов авиаконструкций: монография. Уфа: Уфимский полигр. комб., 2003. 803 с.

16. Оболенский Е.П., Сахаров Б.И., Стрекозов Н.П. Прочность агрегатов оборудования и элементов систем жизнеобеспечения летательных аппаратов. М.: Машиностроение, 1989. 248 с.

17. 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.