Понятие о нормах прочности и жёсткости.
Нормы прочности устанавливают определенные требования и к жесткости конструкции, так как значительные упругие деформации внешних форм ВС ведут к ухудшению характеристик устойчивости и управляемости, вызывают дополнительные нагрузки в полете и могут привести к потере статической и динамической устойчивости конструкции, появлению различных вибраций.
Расчет ВС по разрушающим нагрузкам еще не обеспечивает полной надежности работы конструкции, поскольку не учитывает влияния переменных нагрузок. В результате действия многократно повторяющихся нагрузок конструкция может разрушиться при напряжениях значительно меньше тех, которые возникают при действии максимальной эксплуатационной нагрузки.
Повторяющиеся нагрузки вызывают в материале усталость -постепенное накопление повреждений, приводящих к образованию и развитию трещин, которые с течением времени могут вызвать разрушение конструкции.
Усталостная прочность - свойство конструкции противостоять усталости - снижается при наличии различного рода концентраторов напряжения: отверстий под заклепки и болты, вырезов в конструкции, резких изменений сечений детали, рисок, забоин, очагов коррозии и прочих концентраторов.
Наличие отверстия или другого концентратора напряжений вызывает изменение потока распределенных сил от действия внешней нагрузки. До выреза поток сил распределяется равномерно по сечению, затем, обтекая отверстие, распределенные силы уплотняются (концентрируются) у краев отверстия, и в точках 1 и 2 напряжения достигают примерно трехкратного значения в сравнении с напряжениями за пределами выреза. Возникающая концентрация напряжений резко снижает способность конструкции сопротивляться усталости. Особенно опасна концентрация напряжений для конструкций из высокопрочных сплавов, а также для конструкций, подверженных динамическим нагрузкам и вибрациям.
Длительность безаварийной эксплуатации ВС, его надежность зависят прежде всего от его усталостной прочности. Ее повышение достигается подбором материала, уменьшением напряжений в конструкции, устранением концентраторов напряжений, ограничением скорости распространения трещин, созданием конструкций с несколькими путями передачи нагрузок.
При расчете конструкции на прочность учитывают и другие нагрузки: избыточное давление в гермокабине, влияние на прочность материала повышенных температур от двигателей и др.
Рис. 1.7.Концентрация напряжений у выреза
Самолеты и вертолеты новой конструкции проходят заводские, государственные и эксплуатационные испытания, в ходе которых всесторонне и тщательно проверяются все характеристики ВС, его соответствие Нормам летной годности.
В процессе заводских испытаний проводится большой объем статических, динамических и летных испытаний, проверяется работа систем, агрегатов и оборудования. Проводятся испытания на усталостную прочность путем многократного приложения к конструкции переменных нагрузок.
Статическим испытаниям на прочность подвергается одно из ВС опытной серии. При испытаниях к нему прикладывают постепенно возрастающие нагрузки до разрушения конструкции. В ходе испытаний определяют фактические разрушающие нагрузки и сравнивают их с расчетными. Одновременно при испытаниях проверяют отсутствие остаточных деформаций при эксплуатационных нагрузках, измеряют деформации и распределение усилий по элементам конструкции. На основании заводских испытаний выдается Временный сертификат летной годности, который дает право на проведение государственных испытаний.
Государственные испытания проводятся заказчиком с целью контрольной проверки соответствия ВС Нормам летной годности. В ходе этих испытаний наряду с оценкой ВС с точки зрения безопасности полетов и его соответствия заданным требованиям дается оценка экономической эффективности, условий для комфорта пассажиров и работы экипажа, проводится оценка эксплуатационной технологичности конструкции, отработка методов летной и технической эксплуатации, проверка качества эксплуатационной документации. На основании государственных испытаний дается подтверждение соответствия ВС требованиям Норм летной годности и предложение о возможности допуска его к эксплуатации.
Эксплуатационные испытания проводятся на предприятиях ГА экипажами этих предприятий для дополнительной качественной проверки летной годности ВС и его эксплуатационной документации в производственных условиях. В процессе всех испытаний разработчик выполняет мероприятия по устранению выявленных недостатков и доведению образца до требований Норм летной годности.
Сертификат (допуск) ВС к эксплуатации в ГА выдается Государственным авиационным регистром гражданской авиации, который ведет государственный надзор за соответствием гражданских ВС, аэродромов их оборудования, воздушных трасс Нормам годности к эксплуатации. Каждый тип гражданского ВС допускается к эксплуатации лишь после того, как Госавиарегистр установит, что оно соответствует Нормам летной годности.
ОГРАНИЧЕНИЕ СКОРОСТИ ПОЛЁТА
ПО УСЛОВИЯМ ПРОЧНОСТИ.
Ограничение скорости полёта по условиям прочности. На современном самолёте стоят мощные двигатели, позволяют достигать очень большие скорости полёта, но в ряде случаев скорости ограничены условиями прочности жёсткости Л.А. нагрева конструкции.
Ограничение по перегрузки, имеет место при полёте в неспокойном воздухе, возникновении восходящих и нисходящих потоков.
Ограничение по скоростному напору, PV2/2 производится в целях уменьшения поверхностной нагрузки на крыло, оперение, которая равна напору.
Ограничение по температуре, зависит от свойств применяемого материала.
Так, задаваясь допустимыми значениями прочности, определяют допустимую для данного материала температуру обшивки. А температура обшивки соответствует определённой скорости полёта. (она изменяется по высоте, т.к. изменяется плотность воздуха).