Летные испытания. Конспект лекций Лекция 1
 Скачать 3.06 Mb.
|
|
Испытания авиационной техники. (конспект лекций) Лекция 1. Определение и общие сведения об испытаниях. Виды испытаний. Место испытаний в процессе разработки и изготовления ЛА. Испытательные организации и подразделения. Специалисты. Документы, регламентирующие летно-испытательную работу. Организация и проведение ЛИ. 1. Определение и общие сведения об испытаниях. Виды испытаний. Место испытаний в процессе разработки и изготовления ЛА. Испытания — один из способов определения характеристик ЛА, проверки правильности и эффективности конструкторских решений, доказательства выполнения заданных требований и требований норм годности. Испытания могут быть модельные и реального объекта, натурные (в реальных условиях) и стендовые. В данном курсе идет речь об испытаниях реального объекта, прежде всего о натурных (наземных и летных испытаниях, в курсе сертификации они соответствуют методам определения соответствия 5 и 6), а также стендовых испытаниях (метод 4). Значимость натурных испытаний реального объекта в том, что они дают самые достоверные результаты. Причина этому понятна. Стендовые испытания могут быть дороже и сложнее натурных, их проводят в случаях повышенной опасности натурных испытаний (прочностные испытания, испытания нового двигателя, испытания э/с на аварийные режимы). Часто их сочетают. Испытания подразделяются на: А) для опытных ЛА (по ГОСТ РВ 15.210-2001): Предварительные (старые названия: заводские, летно-конструкторские, конструкторские) — они проводятся разработчиком с целью проверки правильности и эффективности конструкторских решений, определения основных летных и эксплуатационных характеристик и соответствия этих характеристик заданным требованиям и нормам годности. Государственные (для военных) или сертификационные (для гражданских) — проводятся заказчиком (ВВС) для военных или гос. сертифицирующим органом для гражданских ЛА. Имеют целью подтверждение соответствия характеристик ЛА требованиям технического задания и норм годности (ОТТ ВВС или АП). Для гражданских самолетов, особенно для маленьких (АП-23) част случай отсутствия ТЗ, тогда проверяются только требования АП. Могут проводиться и часто проводятся совместно с разработчиком. При этом ЛА испытывается вместе с необходимым снаряжением, наземным оборудованием, эксплуатационной документацией (в отличии от предв.исп.). Б) для серийных ЛА (по ГОСТ РВ 15.307-2002): Квалификационные (контрольные) — проводятся изготовителем с участием разработчика и заказчика на первых серийных изделиях с целью оценки готовности завода-изготовителя к производству, соответствия характеристик серийных самолетов опытным, проверки устранения замечаний, выявленных при госиспытаниях. Фактически, представляют из себя сокращенные госиспытания. Контрольные испытания могут проводиться и в процессе серийного производства. Для гражданских самолетов этот вид испытаний нехарактерен. Предъявительские и приемосдаточные — выполняются на каждом выпущенном образце с целью определения его соответствия требованиям ТУ. Выполняются на серийном заводе: предъ. — заводом, п/с — представительством заказчика (независимой инспекцией для гражд.) Периодические — выполняются с определенной периодичностью по времени или по кол-ву изделий с целью контроля стабильности качества продукции (более углубленного соответствия требованиям ТУ). Выполняются на серийном заводе представительством заказчика (независимой инспекцией для гражд.) с участием завода. В) для серийных и модифицируемых ЛА (по ГОСТ РВ 15.307-2002) Типовые — выполняются для оценки эффективности предлагающихся изменений и целесообразности внесения их в конструкцию. Проводит завод-изготовитель с участием ПЗ, при необходимости с участием разработчика, институтов заказчика и других организаций. Для гражданских — доп. серт. исп. (вместо заказчика — независимая инспекция). Специальные — все испытания, проводимые с целью уточнения характеристик или расширения области эксплуатации серийных самолетов, проверки ресурса серийного ЛА, его систем и агрегатов (ресурсные испытания), проверки возможных вариантов модификации или модернизации, для научных исследований. Выполняются разработчиком (м.б. изготовителем или совместно). Спец. исп. при модификации или модернизации часто объединяют с типовыми. Отдельно стоит выделить эксплуатационные испытания. В некоторой степени они являются продолжением госиспытаний, а именно в той, в каковой эксплуатационные и экономические требования представлены в ТЗ (в нормах годности эксплуатационные требования выражены расплывчато, а экономические отсутствуют). Но в них участвуют серийные самолеты, и они проводятся не испытательной, а эксплуатирующей организацией (строевой частью или авиакомпанией) с соответствующим штатом и уровнем подготовки специалистов (обычно используется организация с хорошим уровнем и ей оказывается всяческая помощь). Цель — определение эксплуатационной технологичности ЛА и наземного оборудования, экономических показателей эксплуатации. 2. Испытательные организации и подразделения. Специалисты. В промышленности: ЛИИ им.Громова. В ВВС: ГЛИЦ В ГА: ГосНИИ ГА (и ГосНИИ АН). Подразделения на предприятиях промышленности (ЛИП): ЛИиДБ, ЛИБ, ЛИЦ, ЛИК — у разработчика, ЛИС — у изготовителя. На заводах-изготовителях: ПЗ (НИ). Все специалисты ЛИП должны быть обучены и аттестованы. Наиболее важных специалистов точки зрения непосредственного проведения испытательных работ готовит ШЛИ. Их две: военная и гражданская. ШЛИ готовит: - летчиков-испытателей, - ведущих инженеров по ЛИ, - ведущих инженеров по специальностям (сейчас практически нет), - ведущих инженеров по эксплуатации. ШЛИ также проводит курсы повышения квалификации для начальников ЛИП и их заместителей по летной работе. 3. Документы, регламентирующие летно-испытательную работу. А) Правовые документы (показать перечень и зачитать основные документы). Упомянуть про виды авиации. Б) Методические документы, которые говорят, что и как нужно делать в ЛИ. Что проверять и в каких условиях, говорится в ТЗ и нормах годности (ОТТ ВВС, АП). Как проверять, говорится в РИАТах, МОСах к АП, рекомендательных циркулярах МАК. 4. Организация и проведение ЛИ. На основании вышеперечисленных документов пишется программа испытаний, в которой перечислены все проверки, условия их выполнения, дана методика выполнения проверок. Также в программе описывается объект испытаний, общая цель испытаний, место проведения испытаний, используемая КЗА (СБИ) возможно, с перечнем необходимых регистрируемых параметров, объем испытаний по каждой проверке и общий (кол-во полетов и продолжительность наземных и летных работ). На основании программы пишется смета с перечислением всех затрат. Когда готовы программа и смета (а также объект испытаний и условия для проведения испытаний) выпускается приказ о проведении испытаний указанного ЛА по указанной программе, с поименным перечислением испытательной бригады и определением источника и порядка финансирования работ. «Святая троица» ЛИ: программа, смета, приказ. Все это обсуждается на методсовете. На основании пунктов программы ведущим инженером по ЛИ с привлечением необходимых специалистов разрабатываются полетные задания на конкретные полеты. Полетное задание пишется в полетном листе, который является для летчика основным руководящим документом для полета. По нему летчик готовится. В начале летного дня проводится постановка задачи. После полета обязательно проводится разбор, где летчик рассказывает о полете всем заинтересованным лицам. В полетном листе есть раздел отчета летчика о полете, который он заполняет обязательно. Оформление результатов ЛИ. По результатам отдельных проверок могут составляться протоколы (чаще всего по наземным исп.). По результатам испытаний пишется акт или отчет. Лекция 2. Основы авиационной метеорологии. 1. Определение. Для выполнения полетов необходимо знать строение и свойства земной атмосферы. Метеорология – наука, изучающая физические процессы и явления, происходящие в атмосфере (в основном, в нижних слоях атмосферы). Можно сказать: Метеорология – наука о погоде, а погода – это состояние атмосферы. Отрасль метеорологии, изучающая влияние погодных условий на деятельность авиации, называется авиационной метеорологией. 2. Строение атмосферы. Нижней границей атмосферы является поверхность Земли. Верхней границей в международном праве считается 100км. В науке и технике верхней границей условно считают высоты, на которых плотность атмосферных газов приближается к плотности материи в межпланетном пространстве (межпланетного газа). Эта граница достаточно расплывчата и оценивается значением 1100—3000 км. По высоте земная атмосфера имеет слоистое строение. В зависимости от характеристик атмосферы, положенных в основу деления ее на слои (распределение температуры, взаимодействие с земной поверхностью, состав воздуха и др.), применяются различные схемы строения земной атмосферы (фиг. 1.1). По составу воздуха атмосфера делится на: - гомосферу (до Н= 90 – 100 км), в ней состав сухого воздуха и его молекулярный вес (28,966 г/моль) практически не меняется с высотой и составляет: азота (78,08% объема), кислорода (20,95%), аргона (0,93%), углекислый газ (0,02 – 0,04%), примеси в небольших количествах: водород, гелий, неон, криптон, ксенон, озон, метан, закись азота, окись углерода и др. (менее 0,01%); - гетеросферу (выше 90 – 100 км), состав воздуха изменяется, молекулярный вес уменьшается, т.к. происходит диссоциация молекул под действием солнечного излучения до состояния атомов и ионов. До Н=400-600 км сохраняется азотно-кислородный состав атмосферы, но с Н=110 – 120 км практически весь кислород находится в атомарном состоянии. На больших высотах в атомарное состояние переходит азот, затем относительное количество кислорода и азота уменьшаются и на высотах порядка 1600км в атмосфере преобладает гелий, а на высотах более 3000 км — водород. Для нас важно, что численные значения коэффициентов, используемых в формулах газодинамики в гетеросфере могут изменяться, меняются также законы аэродинамики (а/д разреженных газов). - выделяется озоносфера — слой озона на Н=20 – 55 км с максимальной концентрацией на Н=20 – 25 км; - выделяется ионосфера с повышенной концентрацией ионов, состоит из нескольких слоев: D на Н=60 км, E на Н=90 – 120 км, F на Н > 180 км.  По взаимодействию с земной поверхностью атмосфера делится на: - пограничный слой (от 0 до 1000 – 2000 м), в нем проявляется влияние трения воздушных масс о подстилающую поверхность (механическое влияние и наиболее сильно проявляется тепловое влияние земли на воздух); - свободная атмосфера, в которой этого влияния нет. При прогнозировании погоды и условий полета это необходимо учитывать. По распределение температуры по высотаматмосфера состоит из, пяти основных слоев: - тропосферы, - стратосферы, - мезосферы, - термосферы, - экзосферы; и переходных слоев между ними (соответственно): - тропопауза, - стратопауза, - мезопауза, - термопауза. Каждый слой характеризуется резко выраженными физическими особенностями, обусловленными в основном взаимодействием между частицами газов, образующих атмосферу, и излучением, попадающим в атмосферу извне (солнечным). Схема расположения этих слоев по высоте дана на фиг. 1.1. Для авиации важны тропосфера и стратосфера с тропопаузой, другие слои непосредственно на вопросы, связанные с авиацией, не влияют. Рассмотрим кратко характеристики нижних слоев атмосферы. Тропосфера является нижним слоем атмосферы, верхняя граница которого расположена на высоте около 7 – 10 км в полярных широтах, 10—12 км в умеренных и 14—18 км в тропических широтах. В тропосфере находится более 79% всей массы земной атмосферы. С увеличением высоты температура воздуха в тропосфере (см. фиг. 1. 1) быстро понижается, так как тропосфера получает тепло в основном от поверхности земли, нагреваемой Солнцем. Быстрое падение температуры с высотой в тропосфере приводит к интенсивному вертикальному перемешиванию слоев воздуха (образованию восходящих и нисходящих токов), образованию облаков и туманов, выпадению осадков, развитию грозовой деятельности и др. В тропосфере воздух также интенсивно перемещается в горизонтальном направлении. В этом слое непрерывно изменяются температура, давление, влажность и другие физические параметры воздуха. Тепловое и механическое влияние поверхности Земли наиболее сильно сказывается на высотах до 1 – 2 км (пограничный слой). В тропосфере к воздуху добавляется: водяной пар (0 – 4% от объема воздуха, 90% всего пара в атмосфере находится в тропосфере) играющий весьма большую роль в атмосферных явлениях (превращения пара сопровождаются поглощением или выделением больших количеств тепла, конденсация пара создает облака и осадки), пыль — твердые частицы разнообразного состава. Посторонние примеси в воздухе (пыль и влага) влияют на цвет неба. Молекулы воздуха рассеивают преимущественно свет малой длины волны, поэтому освещенный солнцем воздух в большой толщине имеет голубой цвет. При наличии в воздухе частиц пыли или воды он рассеивает и длинноволновое излучение. В этом случае небо становится белесоватым. С высотой содержание пыли и влаги в атмосфере быстро убывает и интенсивность голубой окраски неба возрастает. На высотах более 15—20 км небо становится темно-фиолетовым. Цвет неба учитывается при разработке маскировочной окраски для самолетов. Над тропосферой расположен слой, называемый стратосферой. Переходной слой воздуха от тропосферы к стратосфере толщиной от нескольких сот метров до примерно 2 км носит название тропопаузы. Нижнюю границу тропопаузы определяют как высоту уменьшения градиента уменьшения температуры воздуха, после которого градиент температуры не увеличивается. Причем это может быть градиент может доходить до 0 (изотермия) или до плюсовых значений (инверсия). Высота тропопаузы (верхней границы тропосферы) может существенно меняться. При антициклоне, т. е. над областями с высоким атмосферным давлением, тропопауза располагается выше, чем при циклоне, т. е. над областями с низким давлением; весной высота тропопаузы понижается, а осенью — повышается. Тропопауза начинает препятствовать развитию вертикальных движений — в ней постепенно убывают процессы вертикального перемешивания воздуха, характерные для тропосферы и почти отсутствующие в стратосфере. Стратосфера простирается от тропосферы до высот 40 – 50 км. Стратосфера почти всегда безоблачна — в ней находится ничтожное количество водяного пара. Нижний слой стратосферы (до Н = 25 – 30 км) является обычно изотермическим, а над ним располагается инверсионный слой с ростом Т почти до 0°С. Поэтому стратосфера более спокойна, чем тропосфера. Однако и в стратосфере (особенно в нижних ее слоях) наблюдается иногда болтанка, а также бывают весьма сильные ветры — со скоростью порядка нескольких сот километров в час. В стратосфере находится слой максимальной концентрации озона, начинающийся на высотах порядка 20 км и кончающийся около 55 км. Этот слой чрезвычайно интенсивно поглощает ультрафиолетовое солнечное излучение. В основном благодаря этому на указанных высотах значительно повышается температура воздуха (слой инверсии). Вследствие поглощения озоном ультрафиолетовое излучение Солнца почти не попадает в тропосферу. Не существует четких границ между различными слоями атмосферы, а высоты их расположения и характеристики могут значительно изменяться в зависимости от времени года и суток, географической широты места и др. Процессы, происходящие в различных слоях земной атмосферы, взаимосвязаны: поглощение ультрафиолетового излучения слоем озона в стратосфере влияет на свойства тропосферы и т. п. 3. Состояние атмосферы. Ее влияние на характеристики ЛА. МСА. Состояние атмосферы существенно изменяется во времени и характеризуется следующими метеорологическими элементами (атмосферное давление, температура, влажность, облачность, ветер, запыленность, прозрачность воздуха) и метеорологическими явлениями (осадки, туманы, метели, грозы, обледенение, бури и т.п.). Все эти факторы являются взаимозависимыми. Достаточно точная модель состояния атмосферы до сих пор отсутствует. Для сухого воздуха (с низкой влажностью) все характеристики (плотность, вязкость, сжимаемость, теплопроводность) можно выразить через температуру и давление, что обычно используется на практике. Влияние влажности, а также запыленности на свойства воздуха пытаются учесть соответствующими поправками. Влияние состояния атмосферы на ЛА проявляется трояко: - влияет непосредственно на летно-технические и взлетно-посадочные характеристики самолета, - влияет на эксплуатационные характеристики, - влияет на безопасность полета. |