Контроль наличия повреждений авиационных конструкций из композиционных материалов по вибрационным характеристикам

• Автор: Тиц, Сергей Николаевич
• Шифр специальности: 05.07.07
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2009
• Место защиты: Самара
• Количество страниц: 126 с. : ил.

Содержание
Введение
Глава 1 Современное состояние контроля и диагностики повреждений конструкций из композиционных материалов
1.1 Влияние повреждений авиационных конструкций из композиционных материалов на безотказность авиационной техники
1.2 Анализ методов и средств контроля и диагностики, применяемых для выявления повреждений конструкций из композиционных материалов
1.3 Выводы по первой главе
Глава 2. Исследование влияния повреждений конструкций нз композиционных материалов на их вибрационные характеристики
2.1 Анализ существующих моделей сотовых конструкций
2.2 Разработка диагностической модели влияния повреждения композитных конструкций на их вибрационные характеристики
2.3 Выбор диагностических параметров обнаружения повреждений авиационных конструкций
2.4 Выводы по второй главе
Глава 3. Разработка метода вибрационной диагностики повреждений конструкции из композиционных материалов
3.1 Анализ существующих методов вибрационной диагностики
3.2 Выбор оптимального метода для выделения диагностических параметров
3.3 Разработка метода диагностирования повреждений конструкций из композиционных материалов по вибрационным характеристикам
3.4 Выводы но третьей главе
Глава 4. Экспериментальная отработка метода контроля повреждений сотовых конструкции по вибрационным характеристикам
4.1 Особенности построения информационных систем для задач неразрушающего контроля
4.2 Выбор объекта контроля
4.3 Выбор аппаратных и программных средств
4.4 Разработка методики контроля повреждений спойлера самолёта Як
4.5 Экспериментальная отработка методики
ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ И ВЫВОДЫ ПО РАБОТЕ
Список литературы

Введение
Актуальность темы. С середины 80-х годов на регулярных пассажирских линиях начали эксплуатироваться воздушные суда (ВС), в конструкциях которых нашли широкое применение (около 30% по площади фюзеляжа и крыла) сотовые конструкции (СК). В настоящее время внедряются в серийное производство широкофюзеляжные пассажирские самолёты, в которых до 70... 80% конструктивных элементов' выполнено из композиционных материалов. Это связано с рядом преимуществ конструкций, из композиционных материалов'над каркасными.
Однако анализ статистики отказов и неисправностей отечественных типов ВС показал, что с увеличением наработки наблюдается, рост количества дефектов СК. Так же следует отмстить, что до 80% отказов и неисправностей возникают из-за разрушения клеевого соединения элементов сотовых конструкций и нарушения герметичности последних. Это может быть следствием как производственных дефектов, так и разрушением СК под действием эксплуатационных нагрузок.
Основным, видом дефектов таких конструкций, при их производстве, существенно снижающих их прочность, является нарушение сплошности соединений слоев между собой. Соединение металлических слоев между собой может осуществляться с помощью диффузионной сварки, пайки, или. клеющих составов. Соединение слоев пластиков между собой и пластиков с металлами осуществляется с помощью клеев и полимеризующихся смол. Дефекты соединений могут представлять собой1 локальные расслоения с газовой прослойкой между слоями, локальные непроклеи из-за неправильного нанесения клеевого слоя-(когда механический контакт между слоями, есть, но соединение отсутствует) и локальные участки с плохой адгезией клеевого слоя из-за некачественной подготовки поверхностей склеиваемых слоев (наличие жировых пятен и загрязнений).
Подавляющее большинство дефектов СК связано со сложностью обеспечения и контроля в процессе изготовления технологических параметров
(нормативы чистоты поверхностей и помещений, качество и количество клея, температурные режимы и т.д.), к которым предъявляются очень жесткие требования в виду их значительного влияния на качество изделия.
Несмотря- на наличие большого числа современных методов, таких как ультразвуковой, магнитный, радиационный, вихретоковый, тепловой и др., и средств, способных выявить основные дефекты- сотовых конструкций, на эксплуатирующих предприятиях сотовые конструкции контролируются преимущественно при помощи метода свободных колебаний (простукивание изделия с регистрацией изменений характера звука на слух). Это связано с тем; что новейшие средства . неразрушающего контроля: (НК) требуют как значительных финансовых затрат, связанных с их приобретением, так и существенно увеличивают трудоёмкость выполняемых работ. В связи с этим современные средства: используются лишь для- уточнения размеров дефектов при ремонте. В. результате из-за несовершенства методов .и методик контроля' технического состояния" СК. происходит увеличение простоев, летательных аппаратов (ЛА) на. техническом обслуживании, что’ значительно снижает эффективность их использования.
Исходя из выше сказанного, наиболее актуальным становится вопрос о необходимости применения при оперативном техническом обслуживании более эффективного метода диагностирования элементов планера, выполненных в виде СК. При оперативной диагностике важно иметь возможность быстро оценить либо наличие, либо отсутствие дефекта максимально допустимой величины, а также дать прогноз на период до следующей проверки. При этом необходимо принять решение о дальнейшей эксплуатации агрегата или же о его замене и отправке в ремонт. Точные размеры и- расположение дефекта определяются при ремонте.
Существующие теоретические разработки и практические методики по диагностированию элементов планеров ВС направлены в основном на решение задач определения точных размеров и локализации дефектных областей, что неизбежно влечёт за собой значительное увеличение трудоёмкости и, как

Рисунок 6 - Термограмма углепластиковых сот

Рисунок 7 - Алюминиевые соты и их тепловая томограмма нго
Рисунок 8 - Термограмма стеклопластиковых сот
Рисунок 9- Законцовка левого полоукрыла
Достоинствами теплового контроля являются:
• дистанционность (для ИК-систем: тепловизоров, тепловых дефектоскопов),
• высокая скорость обработки информации;
• высокая производительность испытаний;
• высокое линейное разрешение ;
• возможность контроля при одно- и двустороннем подходе к изделию;
• теоретическая возможность контроля любых материалов;