1.3. Классификация повреждений и отказов изделий ат по принципу однородности физической сути процессов и характера их проявления

Перечисленные эксплуатационные факторы обуславливают протекание разных процессов, которые изменяют техническое состояние объектов и приводят к полной или частичной потере работоспособности. Выделяют три основных вида процессов, которые ухудшают работоспособность устройств: быстротекущие процессы, процессы средней скорости и медленнотекущие процессы.

Быстротекущие процессы имеют периодичность изменения, которое измеряется обычно долями секунд. Эти процессы заканчиваются в пределах цикла машины и опять возникают при следующем цикле. К ним можно отнести вибрацию узлов, изменение сил трения в подвижных соединениях, колебания рабочих нагрузок и другие процессы, которые влияют на совместное расположение узлов в каждый момент времени и искривляют цикл работы машины.

Возникновение быстротекущих процессов обусловлено сложными физическими взаимодействиями, которые возникают при работе механизмов, при трении в направляющих элементах и т.д.

На ВС к быстротекущим процессам можно отнести вибрации, вызванные неравновесностью масс двигателей и агрегатов, которые вращаются; вибрации трубопроводов, обусловленные как механическими колебаниями, так и параметрическим возбуждением; изменения сил трения в подшипниках, подвижных элементах агрегатов, например, насосов; пульсации давления рабочей жидкости в результате неравномерного представления ее насосом; акустические колебания, которые вызваны выхлопной струей газа.

Процессы средней скорости проходят за время непрерывной работы машины и их длительность измеряется обычно в минутах или часах. Они приводят к однообразному изменению начальных параметров машины. Этим самым обуславливается возникновение параметрических или медленных неисправностей и отказов.

В качестве примеров можно привести изменения температуры окружающей среды и рабочей жидкости в системах в полете; изменение температуры рабочих узлов двигателей и корпуса; изменение давления воздуха внутри и вне герметических кабин. Все эти изменения относятся к обратимым процессам.

Из необратимых процессов данного типа можно назвать процесс изменения физических свойств рабочей жидкости, ход которого ускоряется при повышении температуры; изменение физических свойств органических материалов, резины и другие процессы.

Медленные процессы проходят на протяжении всего периода эксплуатации машины. К таким процессам относят систематический износ всех рабочих элементов, которые испытывают трение; снос подшипников; элементов конструкции планера, агрегатов, трубопроводов, соединений; коррозию; старение резиновых изделий, пластмасс и др.

Эти процессы оказывают влияние на утомительную прочность материалов, точность работы агрегатов, механизмов, изменение КПД двигателей, насосов и других изделий.

Однако все эти изменения делаются относительно медленно. Все отмеченные процессы характеризуются случайными функциями, для которых характерно рассеивание значений соответствующих параметров. Потому для их изучения и анализа используют математический аппарат теории вероятностей, математической статистики и теории случайных функций.

Таким образом изменение параметров и характеристик элементов во времени является следствием физико-химических процессов, которые происходят в них. Процесс возникновения отказа являет собой, как правило, некоторый часовой процесс, внутренний механизм и скорость которого определяется свойствами материала, напряжениями, влиянием климатических и других факторов.

Многообразие и стохастический характер влияния эксплуатационных факторов на объекты авиационной техники приводят к тому, что при одной и той же наработке или длительности эксплуатации объекты имеют разное фактическое техническое состояние, что, естественно, должно учитываться при разработке стратегий технического обслуживания и ремонта этих объектов.

В зависимости от действующих нагрузок и физической сущности процессов, которые протекают, типичные отказы и повреждения изделий АТ можно классифицировать за такими группами:

1. Трещины, деформации и разрушения, вызванные действием многократно повторяющихся в эксплуатации нагрузок. Эти отказы и повреждения широко распространены в виде утомительных трещин. Они возникают в обшивке и элементах внутреннего силового набора. Очень опасные трещины на силовых панелях крыла в районе влияния сосредоточенных нагрузок (например, узлы навески шасси и закрылков), а также в местах концентрации напряжений (например, изменения толщин в лонжеронах).

В общем случае развитие трещин имеет характер, аналогичный износу, с тремя выраженными зонами интенсивности их развития.

  t

Рис.2.1. Типичный характер развития размера усталостной трещины в обшивке планера:

1 – размер трещины; t – наработка.

Первая зона характеризуется сначала высокой, а затем постепенно ниспадающей скоростью; вторая зона - период устойчивого развития трещины; третья зона - катастрофическое нарастание трещины, что заканчивается разрушением элемента.

В эксплуатации на основе тщательного анализа надежности и живучести конструкции устанавливаются предельно допустимые размеры трещин.

2. Повреждения в виде трещин, деформаций и разрушений, вызванные случаями избыточных нагрузок воздушных судов в эксплуатации. Они не являются локальными, а являют собой общие остаточные повреждения основных частей планера. Избыточные перегрузки могут возникнуть в результате грубых посадок, попадание в зону грозовой деятельности и турбулентной атмосферы, недопустимых маневренных перегрузок и др.

3. Коррозийные повреждения и разрушения лакокрасочных и других видов защитных покрытий.

4. Разные виды механического износа, которые возникают от длительного влияния переменных эксплуатационных нагрузок, например, люфты подвижных соединений и заклепочных швов, потертость элементов конструкции и др.

5. Неисправности, которые возникают в результате старения деталей, изготовленных из органических материалов (стекла, резины, пластмасс и др.). Процессу старения способствуют климатические факторы (осадки, температура и ее изменения, солнечная радиация, влажность и др.), факторы окружающей среды (насыщенность атмосферы солями, пыль, грязь и др.). Этот процесс происходит скрыто и чаще всего оказывается в виде повреждений внезапно.

6. Разные механические повреждения обшивки, полов и других элементов, вызванные небрежностью при техническом и коммерческом обслуживаниях, при ремонте и др.

Перечисленные неисправности и повреждения влияют на долговечность изделий АТ и лимитируют межремонтные и назначенные ресурсы.