Единое окно доступа к образовательным ресурсам

Усталостная долговечность и повреждаемость авиационных конструкций

Голосов: 0

В учебном пособии приведены результаты исследований в области расчетов долговечности авиационных конструкций при циклическом нагружении на основе методов схематизации переменной нагруженности, моделирования накопления повреждений в материале, стабилизации рассеяния свойств материалов путем оптимизации статистических моделей, обоснования вероятностных распределений показателей надежности, обработки цензурированных выборок, возникающих при целевых осмотрах самолетов. Приведены методы моделирования вертикальных перегрузок, возникающих в опасных зонах планера самолета, расчета повреждаемости и эквивалентной наработки в этих зонах, статистического анализа разброса усталостных свойств авиационных материалов по данным испытаний конструктивно-подобных образцов, поддержания жизненного цикла изделий авиационной техники. Учебное пособие предназначено для студентов, обучающихся по направлениям подготовки бакалавров, магистров и специалистов «Авиастроение», «Машиностроение», «Прикладная механика», «Конструкторско-технологическое обеспечение машиностроительных производств», «Испытание летательных аппаратов».

Приведенный ниже текст получен путем автоматического извлечения из оригинального PDF-документа и предназначен для предварительного просмотра.
Изображения (картинки, формулы, графики) отсутствуют.
     62 
несколько  раньше,  чем  самолет  строя,  а  именно  через  время  
часов. 
Рассмотрим  методику  определения  эквивалентной  часовой  наработки  для  оценки 
фактической (послеполетной) нагруженности самолетов-лидеров. 
Численное  значение  эквивалентной  часовой  наработки,  определяется  по 
фактической  часовой  наработке  самолета-лидера  с  учетом  поправки  на  превышение  им 
среднего  уровня  эксплуатационной  нагруженности  строя.  При  обработке шлейфов 
сигналограмм  вертикальных  перегрузок, реализованных  самолетом в  полете,  размах 
интервалов  дифференциации  для  упрощения  расчетов  принимается .  Циклы, 
образованные  пиками  вертикальных  перегрузок  и  расположенные  внутри  интервала 
,  в  расчетах  не  учитываются.  Такое  допущение  справедливо,  поскольку,  во-
первых,  малые  размахи  перегрузок  не  вносят  в  конструкцию  существенной 
повреждаемости,  а  во-вторых,  их  точное  количество  за  полет  не  может  быть  определено 
из-за погрешностей фиксирующей аппаратуры. 
Усталостные  разрушения  авиационных конструкций  происходят, в  основном, от 
воздействия  положительных  вертикальных  перегрузок .  Поскольку  абсолютные 
величины максимальных значений положительных вертикальных перегрузок существенно 
превосходят абсолютные величины максимальных значений отрицательных вертикальных 
перегрузок,  то  при  расчете  величин  эквивалентных  вертикальных  перегрузок,  в 
подавляющем  большинстве  случаев,  использовалось  первое  уравнение  системы  (4.3.1). 
При  необходимости,  для  дополнительного  увеличения  точности модели,  определение 
уровня  и  характера  нагруженности  может  проводиться  одновременно  по  парам  значений 
положительных и отрицательных вертикальных перегрузок. 
Минимальное  значение  положительной  эквивалентной  вертикальной  перегрузки, 
учитываемое  при  расчетах интегральной  повторяемости  за  полет,  принимается . 
Верхний  предел  положительных  вертикальных  перегрузок  ограничен несущей 
способностью  силовой  конструкции  планера  самолета  и  самочувствием  летчика  и,  в 
большинстве  случаев,  для  высокоманевренных  самолетов  не  превышает .  Как 
правило, в реальных  условиях интенсивной эксплуатации высокоманевренных самолетов, 
а  также  благодаря  свойствам  бортовой  аппаратуры,  процесс  реализации  вертикальных 
перегрузок  записывается  сразу  по  нескольким  полетам.  В  этом  случае  обработка 
информации  о  нагруженности  и  накопленном  уровне  повреждений  также  проводится 
одновременно по нескольким полетам. 
Рассмотрим  случай,  когда  для  заданного  интервала  времени  эксплуатации  самолета 
известны  (определены)  максимальные  значения  эквивалентных  вертикальных  перегрузок 
и  их  интегральные  повторяемости.  То  есть,  воспользовавшись  информацией  бортовых 
регистраторов  и  принятые  выше  допущения,  в  качестве  исходных  данных  для 
определения  эквивалентной  часовой  наработки  самолета-лидера,  совершившего - 
полетов, имеем: 
1.  - время полета, , где - число полетов; 
2. - величина  пиков  эквивалентных  вертикальных  перегрузок - того  уровня, 
зафиксированных  в - том  полете  в  центре  тяжести  самолета; ,  где - 
количество уровней перегрузок; 
3.  - интегральная повторяемость пиков эквивалентных вертикальных перегрузок 
- того уровня в -том полете. 
Интегральная повторяемость пиков эквивалентных вертикальных перегрузок  -
го  уровня    определяется  как  суммарное  количество  значений  перегрузок,  величина 646)6348(1000t 1yn 10yn 0yn 3yn  10yn эквT k it ki...1 k ijyn j i rj...1 r ijtH j i ijtH j  

 63 
которых  превышает  или  равна  перегрузке  уровня .  В  качестве  примера,  исходные 
данные  по  одному  самолету-лидеру,  совершившему  два  высоконагруженных  полета 
продолжительностью t1=6 мин и t2 =40 мин соответственно, представлены в таблице 4.4.1. 
Таблицы 4.4.1. Интегральные повторяемости  пиков  
эквивалентных  вертикальных перегрузок 
 
№=
полета, 
=
Время 
полета=
, мин=
Вертикальные перегрузки в ц.т. самолета =
P=4=R=S=T=8=
N=S=12=8=R=P=N=N=
2=40=10=S=4=2=N=J=
=
После  того  как  по  данным,  полученным  с  помощью  бортовых  регистраторов, 
составлена  таблица 4.4.1,  с  целью  обобщения  полетной  информации  и    определения  в 
дальнейшем  эквивалентной  часовой  наработки  самолета-лидера  за  отчетный  период 
полетов,  проводится  поинтервальное  суммирование  интегральной  повторяемости 
эквивалентных вертикальных перегрузок по -полетам: 
,                             (4.4.3) 
где  - суммарная  интегральная  повторяемость  эквивалентных  вертикальных 
перегрузок для каждого уровня  по  полетам; 
 - интегральная  повторяемость  вертикальных  эквивалентных  перегрузок -того 
уровня  в -том  полете;  – число  полетов;  - максимальное  количество  уровней 
перегрузок по всем полетам (). 
Для  рассматриваемого  примера  значения  суммарной  интегральной  повторяемости 
 по  двум  полетам  для  соответствующих  уровней  пиков  эквивалентных 
вертикальных перегрузок  представлены в таблице 4.4.2. 
Таблица 4.4.2. Значения суммарной интегральной повторяемости  
для заданного уровня вертикальной перегрузки  
J 1 2 3 4 5 6 
 3 4 5 6 7 8 
 22 14 9 5 2 1 
 
Для  удобства  проведения  дальнейших  расчетов,  а  так  же  осуществления 
сравнительного  анализа  часовой  наработки  лидерных  и  рядовых  самолетов,  определим 
интегральную  повторяемость  эквивалентных  вертикальных  перегрузок  для  каждого 
уровня  на  1  час  полета.  Численные  значения получаются  делением  на 
суммарную  часовую  продолжительность    всех  полетов  самолета-лидера  за отчетный 
период : 
.                                          (4.4.4) j ijtH i it эквijyn k rjHH
k
i
tjtij...1,
1
* *jtH j k ijtH j i k r 3эквijyn *jtH j эквyjn *jtH эквyjn эквyjn *jtH jtH j jtH *jtH 

k
iitTл
1 лT
HHjt
jt
*
  

 64 
В  соответствии  с  (4.4.4),  интегральная  повторяемость  эквивалентных  вертикальных 
перегрузок,  приведенная  к  часу  эксплуатации,  за  два  полета  общей  продолжительностью 
46 мин (0,767 часа) будет равна: 
. 
После  того,  как  определены  величины ,  проводится  дополнение  уровней 
значений  часовой  интегральной  повторяемости  перегрузок  на  интервале  от  0  до  3. 
Это  позволяет  осуществлять  более  точный  эквивалентный  переход  от  наработки  сильно 
нагруженных  самолетов  к  наработки  слабонагруженных  самолетов.  При  эксплуатации 
маневренных  самолетов,  интегральная  повторяемость  эквивалентных  вертикальных 
перегрузок  в  интервале  малых  значений  ()  в  среднем  на  один  час  полета,  как 
правило, не превышает значения 100 [14, 16]: 
.                                       (4.4.5) 
Следовательно,  величину  интегральной  повторяемости  положительных 
вертикальных  перегрузок,  максимальные  значения  которых  лежат  в  интервале  (0;3),  при 
условии  выполнения  неравенства  (4.4.5)  можно  принять  равной . Численные 
значения , с  учетом  добавления  повторяемости  эквивалентных вертикальных 
перегрузок в интервале малых значений (), представлены в таблице 4.4.3. 
Таблице 4.4.3. Интегральная повторяемость пиков эквивалентных 
вертикальных перегрузок маневренного самолета  за один час полета 
 1 2 3 4 5 6 7 
 < 3 3 4 5 6 7 8 
 69,1 28,7 18,3 11,7 6,52 2,61 1,30 
 
Графическая  зависимость (nу)  для  рассматриваемого  примера  представлена  на рис. 
4.4.1.  Для  определения  точного  числа  эквивалентных  вертикальных  перегрузок  по 
каждому  уровню  за  один  усредненный  по  полетам  час,  перейдем  от  часовой 
интегральной  повторяемости  к  часовой  дифференциальной  повторяемости  вертикальных 
перегрузок .  Дифференциальная  повторяемость  эквивалентных  вертикальных 
перегрузок  определяется  как  количество  перегрузок,  максимальное  значение  которых 
находится в заданном интервале (). )/()(2121ttHHHjtjtjt tjH эквyn 3эквyn 10030);(ntyH 

r
jjttHH
21 jtH 3эквyn jtH j эквyn tjH tH j k tjF tjF 1;jj  

 65 
Рис.4.4.1. Интегральная повторяемость пиков эквивалентных вертикальных перегрузок 
 
Границы интервалов соответствуют  уже  известным  уровням  вертикальных перегрузок . 
В  отличие  от  интегральной  повторяемости,  учитывающей  суммарное  количество 
перегрузок  превышающих  заданный  уровень ,  дифференциальная  повторяемость 
характеризует количество реализаций каждой из перегрузок, зафиксированных в полете. 
Будем считать, что количество эквивалентных вертикальных перегрузок в интервале 
() принадлежит среднему значению перегрузки в данном интервале: 
,                                       (4.4.6) 
где  и  - значения пиков эквивалентных вертикальных перегрузок, -го и 
-го уровня соответственно, причем ; ; - количество уровней вертикальных 
перегрузок, начиная с . 
Переход  от  интегральной  повторяемости  к  дифференциальной  можно 
представить  в  виде  разности  значений  интегральных  повторяемостей  эквивалентных 
перегрузок для уровней  и  соответственно: 
,                                         (4.4.7) 
где  и - интегральные повторяемости вертикальных перегрузок -го и -го 
уровня  соответственно,  реализованных  самолетом-лидером  за  1  час  полета; ; 
 – количество интервалов эквивалентных вертикальных перегрузок. j j 1,jj 2
)1(эквjyэквyjсрjynnn эквyjn эквjyn)1( j )1(j 01yn rj....1 r 01yn jtH tjF j 1j )1(jtjtjtHHF jtH )1(jtH j )1(j lj...1 1rl  

 66 
Воспользовавшись  (4.4.7),  по  данным  таблицы 4.4.3,  определим  дифференциальную 
повторяемость  эквивалентных вертикальных перегрузок за один час полета самолета-
лидера  в  каждом  интервале .  Для  рассматриваемого  примера  значения 
дифференциальной повторяемости представлены в таблице 4.4.4. 
Таблица 4.4.4. Дифференциальная повторяемость пиков эквивалентных 
вертикальных перегрузок для -го интервала за один час полета 
 1 2 3 4 5 6 
nуj ср 1,5 3,5 4,5 5,5 6,5 7,5 
Ftj 40,4 10,4 6,52 5,22 3,91 1,30 
 
Таким  образом,  по  полетам  сформирована  полная  картина  нагруженности 
самолета-лидера  за  один  час  эксплуатации.  Следовательно,  становится  возможным 
определение  уровня  повреждения,  который  вносится  в  конструкцию  данного  самолета-
лидера за суммарное полетное время  по  полетам. 
Эксплуатационная  нагруженность  силовой  конструкции  самолета,  т.е. 
дифференциальная  повторяемость  положительных  вертикальных  перегрузок  в  центре  его 
тяжести,  как  уже  отмечалось  выше,  обуславливает  накопление  повреждений  в  РЗ 
конструкции  и  приводит  при  определенной  часовой  наработке  к  постепенным  отказам. 
Мерой  накопления  повреждений  или  мерой  расходования  ресурса  элементов  силовой 
конструкции  планера  маневренного  самолета  принято  считать  условную  часовую 
повреждаемость, вносимую  в конструкцию эквивалентной вертикальной перегрузкой за 1 
час типового полета рядового самолета парка 74. Численное значение  условной часовой 
повреждаемости, накопленной силовой конструкцией самолета за один час полета, может 
быть  определено  в  соответствии  с  корректированной  линейной  гипотезой  суммирования 
повреждений.  То  есть,  если  сумма  относительных  усталостных  повреждений  элемента 
конструкции  в  результате  воздействия  на  него - циклов  нагружения,  имеющих 
амплитуду , определяется по формуле: 
, 
то,  принимая  допущение,  согласно  которому  основная  доля  накопления  усталостных 
повреждений  силовой  конструкции  самолета  происходит  от  вертикальных  перегрузок 
маневрирования,  получим  выражение,  для  определения  величины  условной  часовой 
повреждаемости силовой конструкции самолета: 
,                                    (4.4.8) 
где  - дифференциальная  повторяемость  вертикальных  перегрузок  за  один  час  полета 
по каждому интервалу;  – количество интервалов вертикальных перегрузок; - 
величина эквивалентной вертикальной перегрузки, соответствующая середине интервала (
); - показатель степени уравнения кривой усталости. 
Как  отмечалость  выше, для  авиационных  материалов  и  конструкций  показатель 
степени  уравнения  кривой  усталости  лежит  в  диапазоне .  В  организациях, 
эксплуатирующих маневренные самолеты, значение показателя степени уравнения кривой 
усталости  для  всей  конструкции  самолета  в  целом  принимается  равным .  В 
рассматриваемом  примере,  по  аналогии  с  реальной  ситуацией,  также  примем . 
Необходимо  отметить,  что  такой  подход  является  оценочным.  Большая  значимость 
показателя  степени  уравнения  кривой  усталости,  при  расчете  величины 
повреждаемости  требует  его  уточнения  для  наиболее  ответственных jtF j j j k лT k in ia 

k
imД
miaipN
na
101
 

l
j
mсрyjtjtnF
1
)(][ tjF lj....1 l yjn 1,jj m 53m 4m 4m m  

 67 
ресурсоограничивающих  зон  конструкции.  В  связи  с  этим  необходима  оценка  рассеяния 
показателя  степени  уравнения  кривой  усталости  для  типовых  конструкционных 
авиационных сплавов и концентраторов напряжений. 
Как  видно  из  (4.4.8),  повреждаемость  является  величиной  универсальной, 
учитывающей  нагруженность  самолета,  его  часовую  наработку  и  усталостные  свойства 
конструкции.  Таким  образом,  для  рассматриваемого  примера,  вертикальные  перегрузки  
маневрирования ,  в  среднем, на  один  час  полета,  вносят  в  конструкцию  самолета-
лидера условную часовую повреждаемость равную . 
Оценить  численное  значение  условной  часовой  повреждаемости,  вносимой  в 
силовую  конструкцию  самолета-лидера  за  один  час  полета  в  относительных  величинах 
можно,  если  соотнести  ее  с  условной  часовой  повреждаемостью  типового  часового 
полета, выполненного рядовым самолетом парка. Отношение значений условных типовых 
повреждаемостей,  т.е.  уровней  накопленных  усталостных  повреждений  в  элементах 
конструкций  самолетов  обеих  групп  (А и В)  нагруженности,  позволяет  определить 
коэффициент форсирования : 
 .                                         (4.4.9) 
Коэффициент  показывает во сколько раз повреждаемость, вносимая, за один час 
полета  самолета-лидера,  превосходит  величину  средней  или  типовой  условной  часовой 
повреждаемости рядового самолета строя. 
Для  рядовых  самолетов  строя  величину  средней  условной  часовой  повреждаемости 
 можно  считать  величиной  постоянной,  или  имеющей  незначительное  рассеяние. 
Численное  значение  среднего  уровня  повреждаемости  может  быть  определено  и  (или) 
уточнено  в  случае  необходимости  либо  экспериментально  по  данным  замеров  реальной 
нагруженности  на  большинстве  рядовых  самолетах  строя, либо  с  помощью  оценки 
нагруженности,  соответствующей  программе  натурных  усталостных  испытаний 
элементов конструкции самолета данного типа. 
Определение коэффициента форсирования может быть осложнено тем, что величина 
повреждаемости ,  определяемая  по  данным  усталостных  испытаний  и  величина 
повреждаемости ,  рассчитанная,  как  было  показано  выше,  по  данным 
эксплуатационной  нагруженности,  не  могут  напрямую  сравниваться  между  собой, 
поскольку  при  их  расчете  использовались  различные  методы  схематизации процессов 
нагружения. 
Для  схематизации  процесса  нагружения  программ  усталостных  испытаний 
используют наиболее эффективный метод «полных циклов». В то же время, схематизацию 
процессов  эксплуатационного  нагружения  из-за  свойств  фиксирующей  аппаратуры 
проводят  по  методу  «пиков».  Для  преодоления  этих  несоответствий,  воспользуемся 
результатами  специально  проведенных  исследований. В  работе [75] обоснована формула 
для  коэффициента  перехода  от  повреждаемости,  рассчитанной  по  методу  «пиков»  к 
повреждаемости, полученной с помощью метода «полных циклов» имеет вид: 
; .                              (4.4.10) 
Для  численного  завершения  рассматриваемого  примера,  будем  считать,  что 
величина  условной  часовой  повреждаемости  рядового самолета  строя  за  один  типовой 
полет  определена  методом  «полных  циклов»  по  соответствующей  программе  натурных 
усталостных  испытаний  и  равна  [74].  Будем  считать,  что  при  расчете  величин 
повреждаемостей  и  использовались  различные  методы  схематизации. 
Воспользовавшись  выражениями  (4.4.9)  и  (4.4.10),  определим  во  сколько  раз  по m t yjn 410033,2t FK At
BtFK
 FK At At Bt пикппцK п и кeKпlg215.027.0 2570At At Bt  

 68 
повреждаемости часовой полет самолета-лидера превосходит типовое часовое нагружение 
рядового самолета строя: 
,                                       (4.4.11) 
где - часовая  повреждаемость  самолета-лидера,  определяемая  по  методу  «пиков»; - 
часовая  повреждаемость  рядового  самолета  строя,  реализуемая  программой  усталостных 
испытаний и определяемая по методу «полных циклов»; 
Определив по формуле (4.4.11) коэффициент форсирования , т.е. зная, во сколько 
раз  один  час  полета  самолета-лидера  превосходит  по  повреждаемости  один  час  полета 
самолета  с  типовой  нагруженностью,  можно  легко  определить  величину  эквивалентной 
часовой наработки: 
,                                  (4.4.12) 
где =- фактическая суммарная часовая наработка самолета-лидера за -полетов. 
Запишем формулу для расчета эквивалентной часовой наработки самолетов-лидеров 
и определим ее величину для рассматриваемого примера: 
 
Для данного примера, часовая повреждаемость самолета-лидера превысила среднюю 
часовую  повреждаемость  самолетов  парка,  в 5,39  раза,  поэтому  фактическое  время 
полетное время для данного самолета было увеличено во столько же раз.  
Таким  образом,  по  результатам  расчетов, выполненных  для  рассмотренного  выше 
примера,  можно  сделать  следующее  заключение:  самолет-лидер,  совершивший  два 
высоконагруженных  полета  суммарной  продолжительностью =46  мин,  израсходовал 
столько  же  ресурса,  сколько  рядовой  самолет  израсходует  за  4  часов  08  минут  типового 
полета. 
Следовательно,  при  назначении  очередных  сроков  ремонта, периодичности 
проведения  контроля  технического  состояния, определении  величины  остаточного 
ресурса  зон  и  элементов  самолетов-лидеров, следует  учитывать  не  его  фактическую 
часовую полетную наработку, а его эквивалентный часовой налет : 
 ,                                     (4.4.13) 
где -количество  полетов  с  высокой  интенсивностью  эксплуатационной  нагруженности 
конкретного самолета-лидера с момента начала его эксплуатации. 
Далее  рассмотрим  алгоритм  определения  величины  эквивалентной  часовой 
наработки с  учетом результатов статистического анализа нагруженности, выполненного в 
разделе 4.3. Дополнение  методики  расчета эквивалентной  часовой  наработки 
результатами  статистического  анализа  нагруженности  позволяет  моделировать 
(прогнозировать)  уровень  накопленных  усталостных  повреждений  в  элементах  силовой 
конструкции как самолетов-лидеров, так и рядовых самолетов строя. 
Исходными  данными  для  построения  данной  модели  является  лишь  планируемое 
время  полета  самолета.  Определение  принадлежности  самолета  к  одной  из  двух  групп 
нагруженности (А или В) - является необходимым условием реализации модели. В случае, 
если использование данного самолета в прогнозируемый интервал времени  (-полетов) 
планируется  в  качестве  самолета-лидера,  то  самолет  приписывается  группе В,  в At
пBtF
KK
 Bt At FK лFэквTKT лT 
k
iiBt
1 k )(13.4
2570
767.02033027.027.0)20330lg(215.01
lg215.0
часete
T
At
k
iiBt
э к в
tB





 FK лT эквT 
N
iiэквэквTT
1 N t k  

 69 
противном  случае-группе А. Если  известна  продолжительность  рассматриваемого  полета 
или  суммарное  время  выполняемых  самолетом  полетов,  а  также  его  принадлежность  к 
группе  нагруженности,  то  с  помощью  выражений  (4.3.2)-(4.3.4), или (4.3.5)-(4.3.6)  может 
быть  определен  диапазон  значений  эквивалентной  вертикальной  перегрузки,  а  именно: 
средние,  максимальные  и  минимальные  значения.  Если  для  выполняемого  полета  заданы 
максимальные и минимальные значения положительной вертикальной перегрузки, то, для 
определения  границ  диапазона  в  эквивалентных  вертикальных  перегрузках,  должна  быть 
использована система  уравнений (4.3.1). 
Разбивая  полученный  диапазон  значений  на  конечное  число  отрезков 
постоянной длины : 
 ,                                      (4.4.14) 
где  - суммарное  количество  интервалов,  задаваемое  в  зависимости  от  требуемой 
точности  при  определении  величины  часовой  интегральной  повторяемости ,  получим 
значения  для расчета величины : 
, либо , где .     (4.4.15) 
Значения интегральной повторяемости  для заданного диапазона  эквивалентных 
вертикальных перегрузок с шагом  (4.4.14) в зависимости от  группы нагруженности 
самолета  определяются  с  помощью  соответствующей  системы  уравнений  (4.3.8), (4.3.9)  и 
выражения (4.4.15). 
Далее по уравнению: 
,  где ; 
а  также,  полученным значениям интегральной  повторяемости  и  уравнению (4.4.7), 
определим средние значения эквивалентных вертикальных перегрузок и соответствующие 
им значения дифференциальной часовой повторяемости . 
Статистический анализ  реальной  эксплуатационной  нагруженности  самолетов 
различных  групп,  позволил  получить уравнение для  предполетной  оценки  уровня 
накопленной  условной  часовой  повреждаемости  элементов  силовых  конструкций 
самолетов  данных  групп  в  зависимости  от  предполагаемой  продолжительности  их полета 
: 
, 
,                     (4.4.16) 
где 
; ; 
; ; ; 
; 
 - время полета, час; 
 - показатель степени уравнения кривой усталости. эквyn эквyn r
nnn
эквyэквyэквyminmax r tH *
kyn tH knnnэквyэквyykmin* knnnэ кв
y
э кв
yykmax
* rk...0 tH э кв
yn 2
*)1(*kyykсрkynnn rk...0 ktH ktF пT 








1
0
*)1(*
)1(*,2
r
k
m
kykyktktBtA
nnHH 



1
0min*,5,08r
k
mэквyэквyknCBtAknneэквy эквyэквynCnCeeC8min817 r
CCCCT
r
nnnп
эквyэквyэквy6453minmax)()ln( 21)ln(CTCnпэквy 43max)ln(CTCnпэквy 65min)ln(CTCnпэквy *87yknCtkeCH пT m  

 70 
В  таблице 4.4.5 приведены  соответствующие  коэффициенты  для  расчета  величины 
условной часовой повреждаемости  для каждой группы нагруженности. 
 
Таблица 4.4.5. Значения коэффициентов  для уравнения (4.4.16) 
 
Значения  коэффициентов  могут  быть  изменены  (скорректированы)  в 
зависимости  от  результатов  дальнейшего  статистического  анализа  парка  нагруженности 
маневренных  самолетов  или  при  рассмотрении  новых  групп  (подгрупп)  нагруженности. 
Но,  поскольку  характер  зависимостей для  эквивалентных  перегрузок  и  повторяемостей 
был  определен  для  всего  возможного  спектра  эксплуатационной  нагруженности 
маневренных  самолетов,  то  общий  вид  уравнения  (4.4.16)  останется  неизменным. 
Полученная  зависимость  (4.4.16)  универсальна,  а  поэтому  удобна  для  программирования. 
Универсальность  модели  позволяет  не  только  моделировать  (прогнозировать)    уровень 
накопленных повреждений в элементах силовых конструкций маневренных самолетов, но 
и  оценивать  фактическое  (послеполетное)  состояние  конструкции  с  точки  зрения 
накопленных  в  ней  усталостных  повреждений. В  приложении 4.4.1  представлена 
программа расчета  условной часовой повреждаемости по уравнению (4.4.16) в среде VBA 
с примером расчета. 
В  условиях  реальной  эксплуатации  встречаются  случаи,  когда  предполагаемый 
(требуемый)  уровень  нагруженности  маневренного  самолета  задается  лишь  величиной 
средней эквивалентной вертикальной перегрузки. При этом известно, что при совершении 
-полетов общей продолжительностью  часов, средняя эквивалентная перегрузка будет 
равна ,  а  продолжительность -го  полета  неизвестна.  Прогнозирование  уровня 
эксплуатационной  нагруженности  маневренного  самолета  только  по  величине  средней 
эквивалентной  перегрузке  и  суммарной  продолжительности  полетов  приведет  к 
приближенной оценке величины условной часовой повреждаемости силовой конструкции 
данного  самолета.  Однако,  такой  подход  в  некоторых  случаях  может  стать  единственно 
возможным  способом  оценки  уровня  эксплуатационной  нагруженности  маневренного 
самолета,  а  следовательно  и  величины  условной  часовой  повреждаемости  элементов  его 
силовой конструкции. В связи с этим, рассмотрим случай, когда предполагаемый  уровень 
нагруженности  силовой  конструкции  маневренного  самолета  за  полет 
продолжительностью  задается  не  размахом  максимальных  и  минимальных  значений 
эквивалентных  вертикальных  перегрузок,  а  их  средним  значением. Если 
продолжительности  каждого  из -полетов  маневренного  самолета,  не  известны  или  не 
имеют  значения,  а  важно  (известно)  лишь  суммарное  время  налета,  то  в  данном  случае, 
совокупность  таких  полетов  можно  рассматривать  как  один  полет  продолжительностью 
Уровень 
нагруженно
сти 
самолета 
С1 С2 С3 С4 С5 С6 ^bZiZahg С7 С8 
=jmiiZА -1,24 5,95
5 
-
1,40 
4,8
6 0,38 0,85
4 
 103,
3 -0,943 
 o7 -3,19 
=jmiiZВ -0,775 7,54
2 
-
0,78 
5,7
4 
-
0,67 4,93 
 135 -0,67 
 1014 -4,25 *,BAt iC iC k пT э кв
yn i пT k э к вyn 60*ykn 86*ykn 80*ykn max8*ykn  

 71 
.  Величина  средней  эквивалентной  вертикальной  перегрузки  за  время  может 
быть оределена на основании полученных зависимостей для . Таким образом, для 
реализации  данного  примера  необходимо  знать  либо  предполагаемый  средний  уровень 
нагруженности самолета, характеризуемый величиной , либо суммарное время налета 
данного  самолета. Как  показано  выше,  средние  значения  эквивалентной  вертикальной 
перегрузки  для  каждой  из  подгруппы  нагруженности  не  противоречат  нормальному 
закону  распределения.  Следовательно,  каждую  из  зависимостей для от  времени 
можно считать функцией распределений оценок математических ожиданий величины  
в  зависимости  от  продолжительности  полета.  Величина  среднего квадратического 
отклонения  значений  также  определяется  в  зависимости  от  продолжительности 
полета .  На  рисунках 4.4.2, 4.4.3 показан  характер  изменения  величины 
среднеквадратического  отклонения  значений  для  каждой  группы  нагруженности. 
Причем,  в  рамках  данной  группы  нагруженности,  каждой  области  (1а,  1b и  т.д.) 
соответствует определенная продолжительность полета маневренного самолета. Значения 
средних квадратических  отклонений  эквивалентной  вертикальной  перегрузки  для  каждой 
области каждой группы нагруженности приведены в таблице 4.4.6. 
 пT э к в
yn пT )(п
э кв
yTn э к в
yn э к в
yn э кв
yn э кв
yn пT э кв
yn  


    
Яндекс цитирования Яндекс.Метрика