Дипломная работа: Совершенствование конструкции закрылка самолета

СОДЕРЖАНИЕ

• закрылок самолет отказ
• ВВЕДЕНИЕ
• 1 Исследование проблемы отказов закрылков на самолете Ан-148
• 1.1 Сравнительный анализ статистики отказов систем перспективных самолетов ГА
• 1.2 Описание конструкции и назначения механизации крыла на самолетах
• 1.3 Краткое описание самолета Ан-148
• 1.4 Причины заклинивания закрылка
• 2 Совершенствование механизма перемещения закрылка Ан-148
• 2.1 Конструкция закрылка Ан-148
• 2.2 Мероприятия по повышению надежности выпуска закрылка
• 2.3 Анализ применяемых сплавов
• 2.4 Расчет нагрузки на закрылок и расчет механизма перемещения
• 3. Разработка технической документации по обслуживанию закрылка Ан-148
• 3.1 Процесс технической эксплуатации
• 3.2 Оперативное техническое обслуживание
• 3.3 Периодическое техническое обслуживание
• 3.4 Внеплановое техническое обслуживание. Работа по хранению
• 3.5 Регламент технического обслуживания механизации крыла
• 3.6 Технологические карты по техническому обслуживанию закрылка Ан-148
• 4 Анализ влияния отказов закрылка на безопасность полётов
• 4.2 Оценка факторов понижающих надежность выпуска механизации крыла
• 4.3 Мероприятия по повышению уровня безопасности полётов
• ЗАКЛЮЧЕНИЕ
• СПИСОК ИСПОЛЬЗУЕМОЙ ЛИТЕРАТУРЫ
• ВВЕДЕНИЕ
• Исследуемая тема ВКР - модернизация механизма перемещения закрылка самолета Ан-148 и замена комбинированного привода КПМ-148Н на аналогичный, является актуальной. Тема заключается в повышении надежности выпуска закрылка и расширении возможностей его работы.
• Цели ВКР заключаются во внедрении принципиально нового механизма и разработке соответствующей технической документации.
• Предметом исследования ВКР является механизм перемещения закрылка и комбинированный привод КПМ-148Н самолета Ан-148.

1. ИССЛЕДОВАНИЕ ПРОБЛЕМЫ ОТКАЗОВ ЗАКРЫЛКОВ НА САМОЛЕТЕ АН-148

1.1 Сравнительный анализ статистики отказов систем перспективных самолетов ГА

Для сравнения рассматриваются наиболее частые проблемы на перспективных самолетах, на настоящий момент, указанных в таблице 1.1.

Таблица 1.1 - Отказы на перспективных самолетах ГА

Общие виды перспективных пассажирских самолетов ГА представлены на рисунках 1.1, 1.2, 1.3 .

Рисунок 1.1- Сухой SuperJet-100

Рисунок 1.2- Ил-214

Рисунок 1.3- Boeing 787 Dreamliner

Статистика отказов на самолете Ан-148 рассматривается за период с 2015 по 2017 год, которая включает [х]:

- 19 февраля 2015 года - В полете возникли технические неполадки и командир принял решение возвратиться в аэропорт;

- 17 июня 2015 года - Произошло разрушение обоих пневматиков правой стойки шасси;

- 23 октября 2015 года - Произошел отказ второго двигателя;

- 1 сентября 2016 года - Индикация «незакрытого положения ручки переднего багажника»;

- 21 июля 2017 года - Произошло столкновение со стаей птиц, в результате чего был поврежден двигатель;

- 10 сентября 2017 года - Индикация низкого давления масла в двигателе;

- 30 сентября 2017 года - Пожар в правом двигателе при взлете;

- 30 августа 2017 года - Срабатывание сигнализации невзлетной конфигурации (закрылки,предкрылки, шасси);

Анализируя статистику отказов на Ан-148, можно с уверенностью указать на проблемы связанные с механизацией, в частности с закрылками. Инциденты с закрылками на самолете Ан-148 представлены в таблице 1.2.

Таблица 1.2- Инциденты с закрылками Ан-148

Из анализа данной статистики следует, что проблема обеспечения надежности работы механизации Ан-148, а именно закрылков, имеет важную роль в обеспечении безопасности полетов на этом типе самолета. Сравниваются две таблицы повреждений и отказов, которые показывают, что на B787, SSJ-100, Ил-214 нет тех самых отказов, связанных с невыпуском закрылков или их заклиниванием

Для более тщательного анализа проблемы механизации на Ан-148, следует обратить внимание на конструкцию и назначение механизации пассажирских самолетов в общем.

1.2 Описание конструкции и назначения механизации крыла на самолетах

Перед взлетом/посадкой крыло самолета «расправляется». Из задней кромки крыла выдвигаются плоскости, слегка загибаясь вниз. А при пробеге после посадки на верхней поверхности крыла поднимаются почти вертикально щитки. Так действуют элементы механизации крыла. Механизация включает : закрылки, предкрылки, интерцепторы, спойлеры, флапероны, активные системы управления пограничным слоем и т.д. Пример отклонения механизации на пассажирском самолете показан на рисунке 1.4.

Рисунок 1.4- Отклонение механизации на самолете

На рисунке 1.5 показаны возможные варианты механизации на крыле.

1- законцовка крыла ;

2- элерон ;

3- высокоскоростной элерон ;

4- обтекатели приводов закрылков ;

5- предкрылок Крюгера ;

6- предкрылки ;

7- закрылок ;

8- закрылок ;

9- интерцептор ;

Рисунок 1.5- Наглядный пример механизации на крыле

Закрылок - предназначен для улучшения взлётно-посадочных характеристик самолёта. Отклонение этого элемента механизации представлено на рисунке 1.6.

Рисунок 1.6- Отклонение закрылка

Закрылки находятся на задней кромке крыла и всегда опускаются вниз, и, к тому же, могут также выдвигаться назад. Значительно улучшают несущую способность крыла при различных манёврах. Принцип их отклонения и типы самих закрылков показаны на рисунке 1.7.

Рисунок 1.7-Типы закрылков

Простой закрылок увеличивает подъемную силу за счет увеличения кривизны профиля. При этом увеличивается давление на нижней поверхности крыла. Выдвижной закрылок увеличивает к тому же и площадь крыла, что также повышает его несущие свойства

Более эффективен в этом плане щелевой закрылок. Щель в нем выполнена сужающейся и воздух, проходя через нее, разгоняется. Далее, взаимодействуя с пограничным слоем, разгоняет его, препятствуя его отрыву и увеличивая подъемную силу. Таких щелей на закрылках современных самолетов бывает от одной до трех и общее увеличение подъемной силы при их применении достигает 90%. Благодаря этому, самолет может лететь с небольшой скоростью, не рискуя упасть и уверенно чувствуя себя как на посадке, так и на взлете. Однако нужно учесть, что выпущенные (особенно на большой угол) щитки и закрылки создают немалое аэродинамическое сопротивление. На посадке это хорошо, так как самолет должен гасить скорость и снижаться. Но на взлете тратить лишнюю мощность двигателя (которой не хватает) на преодоление этого сопротивления неразумно. Поэтому закрылки (щитки) обычно могут выпускаться/отклоняться на разные углы. На взлете углы меньше, на посадке -- больше.

Еще одна из проблем, возникающих при выпуске закрылков - это дополнительный продольный момент, стремящийся опустить нос самолету. Этот момент затрудняет пилотирование. Чаще всего момент компенсируется дополнительным отклонением руля высоты (стабилизатора).

Предкрылки нужны чтобы расширить возможность самолета летать на больших углах атаки ( значит и с меньшей скоростью). Самолеты после отрыва от полосы, делают это интенсивно, резко задрав нос. Так себя ведет самолет с действующими предкрылками. По конструкции и принципу действия предкрылка похожи на щелевые закрылки, только устанавливаются на передней кромке крыла.

Предкрылки и закрылки обычно работают в комплексе. Однако для разных типов самолетов возможны специфичные режимы их раздельной работы (дозаправка в воздухе). Взлетно-посадочная механизация крыла позволяет самолету уверенно чувствовать себя на взлетно-посадочных режимах и при этом довольно внушительно выглядят. Пример щелевого предкрылка представлен на рисунке 1.8.

Рисунок 1.8- Обычный щелевой предкрылок в выпущенном состоянии

Предкрылки и закрылки обычно работают в комплексе. Однако для разных типов самолетов возможны специфичные режимы их раздельной работы (дозаправка в воздухе). Взлетно-посадочная механизация крыла позволяет самолету уверенно чувствовать себя на взлетно-посадочных режимах и при этом довольно внушительно выглядят.

Элероны - это органы поперечного управления самолетом, то есть управления по каналу крена. Работают они дифференциально. На одном крыле вверх, на втором вниз. Однако существует такое понятие, как флапероны. Это так называемые «зависающие элероны». Они могут отклоняться не только в противоположные стороны, но, если надо и в одну тоже. В этом случае они выполняют роль закрылков. Применяются они в основном на легких самолетах. Интерцепторы - это плоские элементы на верхней поверхности крыла, которые поднимаются (отклоняются) в поток. При этом происходит торможение этого потока, как следствие увеличение давления на верхней поверхности крыла и происходит уменьшение подъемной силы этого крыла. Интерцепторы еще иногда называют органами непосредственного управления подъемной силой. Действие интерцептора показано на рисунке 1.9.

Рисунок 1.9- Отклонение интерцептора

В зависимости от предназначения и площади поверхности консоли, расположения её на крыле, интерцепторы делят на элерон-интерцепторы и спойлеры. Эффект действия интерцепторов используется в процессе пилотирования и для торможения. В первом случае они работают (отклоняются) в паре с элеронами (которые отклоняются вверх) и называются элерон-интерцепторами. Пример самолетов с такими органами управления - ТУ-154, В-737. Во втором случае синхронный выпуск интерцепторов позволяет изменить вертикальную скорость самолета без изменения угла тангажа (не опуская его нос). В этом случае они работают как воздушные тормоза и называются спойлерами. Спойлеры обычно применяются еще и после посадки одновременно с ревесом тяги. Их задача в том, чтобы быстро уменьшить подъемную силу крыла и тем самым прижать колеса к земле, чтобы можно было эффективно тормозить.

Законцовки крыла - служат для увеличения эффективного размаха крыла, снижая лобовое сопротивление, создаваемое срывающимся с конца стреловидного крыла вихрем и, как следствие, увеличивая подъёмную силу на конце крыла. Также законцовки позволяют увеличить удлинение крыла, почти не изменяя при этом его размах. Пример законцовки крыла (винглеты) представлен на рисунке 1.10.

Рисунок 1.10- Законцовка крыла (винглета)

Применение законцовок крыла позволяет улучшить топливную экономичность у самолётов, либо дальность полёта у планёров. В настоящее время одни и те же типы самолётов могут иметь разные варианты законцовок. В своей работе я хочу большое внимание уделить именно закрылкам, так как считаю, что решения проблемы их отказов актуальна.

1.3 Краткое описание самолета Ан-148

Ан-148 - украинский узкофюзеляжный ближнемагистральный пассажирский самолет. Разработан на АНТК им.О.К.Антонова. Двухмоторный турбореактивный самолёт, построенный по аэродинамической схеме свободнонесущего высокоплана с крылом умеренной стреловидности и однокилевым Т-образным оперением. Фюзеляж цельнометаллический, типа полумонокок круглого сечения. Шасси убирающееся трёхопорное, с носовой стойкой. Общий вид самолета представлен на рисунке 1.11.

Рисунок 1.11 - Общий вид самолета Ан-148

1.4 Причины заклинивания закрылка

По данным в таблице 1.2 видно, что причиной отказа закрылка на Ан-148 является сбой в работе КПМ-148н.

КПМ-148н - это комбинированный привод механизации самолета Ан-148, предназначенный для перемещения закрылков и предкрылков крыла объекта с фиксацией их в заданном положении.

Комбинированный привод механизации состоит из гидромотора, системы управления гидромотора, гидромеханического тормоза, электродвигателя, электромеханического тормоза, суммирующего дифференциала, механического редуктора, системы сигнализации положения выходного звена. Привод представляет собой исполнительный механизм вращения трансмиссии систем управления механизацией крыла (рисунок 1.12) : в основном канале управления - от гидромотора (основной режим работы), в резервном канале управления - от электродвигателя (резервный режим работы).

Рисунок 1.12- Комбинированный привод механизации КПМ-148Н

Отказ данного привода, по информации некоторых источников, обусловлен тем, что на момент инцидента он не был доработан в соответствии с действующей документацией разработчика. При чем отказ происходил на двух режимах сразу, на основном и резервном.