Техники

Испытание систем АРКТ является завершающим этапом технологических процессов, связанных с изготовлением указанных изделий.

Жесткие требования, предъявляемые к качеству и безопасности работы как отдельных изделий АРКТ, так и всех систем в целом, обуславливают необходимость проведения самых тщательных и полных испытаний летательного аппарата и всех его систем в условиях, соответствующих условиям его нормальной эксплуатации.

Сложность систем современной АРКТ, насыщенность самыми разнообразными приборами, механизмами и агрегатами обуславливает высокие требования, предъявляемыми к техники и организации испытаний АРКТ, а также к квалификации всех специалистов занятых испытаниями.

Цель испытаний – оценить работоспособность и надежность изделий АРКТ в условиях, близких к условиям эксплуатации. Получение такой информации по результатам эксплуатации оказывается затруднительным, а в ряде случаев и нецелесообразным: во-первых, эта информация часто приходит с большим опозданием и относится к устаревшей аппаратуре; во-вторых, не все интересующие параметры могут, измерены в условиях реальной эксплуатации; в-третьих, точность и полнота информации оказывается недостаточной из-за невозможности использования в условиях эксплуатации лабораторной измерительной аппаратуры.

Полученные в процессе испытаний статистические данные об отказах изделий и их элементов позволяют выдать рекомендации по увеличению надежности, срока службы и т.д.

Процесс испытания изделий АРКТ разделяется на два главных этапа:

- 1-й этап – предварительные и окончательные испытания отдельных узлов и систем в агрегатных и сборочных цехах;

- 2-й этап – окончательные автономные (функциональные) и комплексные испытания систем в аэродромных условиях.

С целью сокращения трудоемкости и цикла испытаний рекомендуется без ущерба для качества испытаний максимальное их число выполнять в условиях производства, т.е. не на аэродроме, а в основных производственных цехах, главным образом в сборочных.

На аэродроме следует проводить только те испытания, которые в цеховых условиях выполнить невозможно (например, проверку работы электрогенераторов от двигателей, электродвигателей топливных насосов и т.д.), а кроме того, на аэродроме проводится контрольная проверка работы всех изделий независимо от испытания их в цеховых условиях, так как все изделия перед каждым полетом всегда должны быть повторно проверены.

Основаниями для испытания изделий АРКТ являются следующие материалы:

- технические условия (ТУ), разрабатываемые для данного типа изделий на основе результатов испытаний опытных или эталонных образцов;

- чертежи и схемы;

- протоколы испытаний и утверждения опытных и эталонных образцов и т.д.

В объем аэродромных испытаний входят:

- отработка и проверка работы отдельных систем на земле (автономные испытания);

- комплексное испытание систем в воздухе;

- отправка изделия заказчику (экспедиция).

Например, весь процесс испытания серийных самолетов на аэродроме состоит из пяти основных этапов:

- 1-й этап – наземные испытания;

- 2-й этап – подготовка к летным испытаниям;

- 3-й этап – летные испытания;

- 4-й этап – послеполетная обработка результатов испытаний и доработка изделий по результатам испытаний;

- 5-й этап – экспедиция.

Летательный аппарат принимается на аэродром из цеха окончательной сборки полностью собранным и укомплектованным, проверенным, испытанным по всем системам, испытания которых возможны в цехе.

Одновременно с самолетом на аэродром передается комплект документов, который состоит из паспортов на все агрегаты данного самолета (шасси, баки, центроплан, фюзеляж, крылья и т.д.) и на все приборы и изделия, установленные на нем.

Наземные испытания летательного аппарата на аэродроме (т.е. первый этап аэродромной отработки изделия) включает в себя следующие работы:

1. Отработку электрооборудования. При отработке производят следующие операции:

- проверку под током электрооборудования самолета;

- проверку под током работы автопилота и синхронности отклонения органов управления;

- проверку работоспособности электросети при работе радиооборудования во всех диапазонах и режимах;

- проверку электросети при работе внутрисамолетной связи.

2. Проверку работы радиолокационного оборудования.

3. Проверку системы управления самолетом. В этом случае выполняются следующие операции:

- проверка сигнализации нейтрального положения и синхронности отклонения рулей, элеронов и штурвала;

- проверка отклонения триммера элеронов и рулей и проверка сигнализации механизмов управления триммеров.

4. Проверка работы шасси. При отработке шасси производятся следующие основные операции:

- проверка электрической сигнализации шасси с измерением времени подъема и выпуска;

- проверка электросигнализации аварийного выпуска шасси с измерением времени;

- проверка работы электрооборудования тормозной системы, раздельного и одновременного растормаживания и затормаживания колес и реакции тормозов от нормальной и аварийной систем.

5. Проверка топливной системы. В объем этих работ входят:

- проверка электросети заправки топливом и проверка работы электроагрегатов топливной системы (насосов, топливомеров, кранов);

- испытание электрической части топливной системы на слив и определение объема несливаемого остатка топлива при подсчете разницы объемов залитого и слитого топлива;

- проверка электрооборудования системы заправки топливом при поочередном сливе топлива из баков, измерение критического объема остатка топлива и проверка электросети сигнализации объема топлива;

- проверка электрооборудования при градуировке топливомеров методом фактического измерения объема сливаемого из баков топлива.

В подготовку летательного аппарата к летным испытаниям (2 этап) входит:

- дозаправка летательного аппарата топливом, воздухом и гидросмесью;

- проверка катапультных сидений;

- проверка кинематики замков аварийных люков;

- проверку работы и дальности передачи всех радиосредств;

- проверку максимальных скоростей при снижении по трем высотам (площадкам)

на определенном режиме двигателя и снятие температурных характеристик;

-проверку устойчивости и маневренности ЛА при снижении по трем высотам; - проверка кислородной системы на герметичность и наполнение системы кислородом;

- проверка летательного аппарата на отсутствие посторонних предметов;

- общий осмотр летательного аппарата;

- зарядка пиромеханизмов

На 3-м этапе аэродромной отработки летательного аппарата выполняются собственно летные испытания

Полеты выполняются в соответствии с установленной программой летных испытаний.

Полеты позволяют произвести качественную оценку изделий авиационной техники, а также дают возможность сравнения летно-эксплуатационных характеристик изделия и опытного образца.

Программа сдаточного полета включает:

- проверку взлетно-посадочных свойств летательного аппарата (увода летательного аппарата, торможения, эффективности работы элементов управления щитков, элеронов, рулей);

- проверку скороподъемности до практического потолка, устойчивости ЛА при наборе высоты с одновременной проверкой работы всех видов оборудования в зависимости от высоты;

- проверку перегрузок.

Указанные проверки позволяют установить соответствие летно-эсплуатационных свойств данного ЛА свойствам опытного или эталонного образца.

К 4-му этапу относится комплекс работ по послеполетной отработке и сдаче изделия.

На этом этапе устраняются обнаруженные в полете дефекты по всем системам и производится консервация летательного аппарата.

В объем этих работ входят:

- разрядка пиромеханизмов;

- послеполетный осмотр ЛА и устранение замечаний летчика-испытателя;

- слив горючего, стравливание кислорода и наполнение системы азотом;

- консервация двигателей и отдельных узлов;

- сдача изделия в экспедицию.

Работа экспедиции является завершающей в технологической последовательности производства ЛА и зависит от вида его отправки.

В случае отправки железнодорожным транспортом в обязанности экспедиции входит: расстыковка ЛА по разъемам, разъединение электрокоммуникаций, консервация стыковых узлов, герметизация мест разъемов и упаковка в спецтару. В случае отправки изделия воздушным путем экспедиция консервирует съемное оборудование, запчасти и отправляет их железной дорогой до места назначения.

Все испытания, проводящиеся на аэродроме, оформляются соответствующими документами.

Полеты записываются в формуляры двигателей и летательного аппарата.

Оформленные необходимыми подписями паспорта на приборы и готовые изделия вкладываются в формуляр ЛА; формуляр подписывается руководством завода и главным контролером, после чего ЛА считается полностью изготовленным, испытанным и подготовленным к передаче заказчику.

Технологические паспорта на сборку агрегатов и ЛА в целом остаются на заводе в деле летательного аппарата.

МЕТОДЫ ИСПЫТАНИЙ АВИАЦИОННОЙ И РАКЕТНО-КОСМИЧЕСКОЙ ТЕХНИКИ

Применяемые в настоящее время методы испытаний можно разделить на две группы:

1. Физические испытания реальной аппаратуры или ее макетов.

2. Испытания, осуществляемые моделированием.

Физические испытания могут осуществляться в эксплуатационных и лабораторных условиях. Лабораторные испытания отличаются от условий реальной эксплуатации тем, что при их проведении еще не удается создать внешние воздействия

(полная нагрузка) одновременно. Обычно в лабораторных испытаниях изделия подвергаются воздействию одного – двух определенных воздействий, что приводит к результатам, несколько отличающимся от полученных при реальной эксплуатации.

Испытания моделированием могут осуществляться методами математического и физического моделирования.

Испытания образцов опытной партии подразделяются на предварительные и государственные. В ходе предварительных испытаний устанавливают соответствие образцов опытной партии предъявляемым требованиям. Предварительные испытания могут осуществляться на специальных стендах и непосредственно после установки на объект. Стендовые испытания проводятся в соответствие с требованиями ТУ, по специальной программе испытаний. Государственные испытания проводятся с целью полной проверки соответствия опытных образцов заданным ТУ и решения вопросов о целесообразности запуска изделия в серийное производство. Объем проводимых испытаний зависит от сложности изделий и требований к их надежности.

Испытания, проводимые на стадии серийного производства, подразделяют па приемосдаточные, периодические (типовые) и проверочные. Приемосдаточные (контрольные) испытания проводятся при сдаче заводом – изготовителем изделия или его элементов заказчику. Если испытания проводятся без представителя заказчика, то их называют приемными. Периодические (типовые) испытания устанавливают соответствие электрических и других параметров изделия параметрам ТУ в нормальных условиях, а также при различных механических и климатических воздействиях. Как правило, периодические испытания проводятся не реже одного раза в год. Проверочные испытания – сокращенные испытания, проводимые с целью определения соответствия параметров изделия требованиям ТУ в случае каких-либо схемных, конструкторских или технологических изменений. При проведении проверочных работ, проверке подлежат те параметры, на которые могли оказать влияние внесенные изменения.

Иногда для определения уровня надежности и соответствия выпускаемой аппаратуры ТУ осуществляют заводские испытания, проводимые в условиях, по возможности имитирующих реальную эксплуатацию. В процессе заводских испытаний выявляют надежность деталей, СЕ, узлов, дефекты конструкции, качество сборки монтажа, регулировки, а также устанавливают соответствие электрических параметров и количественных показателей эксплуатационной надежности заданным нормам.

МЕХАНИЧЕСКИЕ ИСПЫТАНИЯ АРКТ

Большинство изделий АРКТ в процессе эксплуатации и при транспортировке подвергаются различным механическим воздействиям. Результатом такого воздействия является возникновение вредного колебательного процесса, получившего название вибрации. Вибрацией принято также называть колебательное движение, воспроизводимое с испытательной целью специальными устройствами-вибрационными стендами и вибраторами. Частным случаем импульсной вибрации является одиночный механический импульс, называемый ударом. В зависимости от целей испытаний на воздействие вибрационных и ударных нагрузок различают проверку на прочность и на устойчивость.

Цель проверки на прочность – установление способности изделия противостоять разрушающему влиянию механических воздействий и продолжать после их прекращения нормально выполнять свои функции.

Цель проверки на устойчивость – установление способности изделия выполнять свои функции и сохранять электрические параметры при механических воздействиях в пределах норм, указанных в ТУ.

При проведении механических испытаний изделие укрепляют на платформу (стол) вибростенда в эксплуатационном положении.

Различают два метода проведения испытаний на воздействие колебаний:

- метод фиксированных частот;

- метод качающейся частоты.

При первом методе контроль за работой изделия и измерение параметров производят при изменении частоты в каждом поддиапазоне. Особое внимание при этом следует обращать на обнаружение у изделий резонансных частот.

При втором методе производят плавное изменение частоты сначала в сторону увеличения, а затем в сторону уменьшения.

Продолжительность испытаний устанавливается ТУ. Недостатком указанных способов является то, что в каждый момент времени на изделие воздействуют одночастотные синусоидальные колебания, а не спектр частот, как при реальных условиях эксплуатации.

Особо следует выделить испытания на разрушающую нагрузку, характеризующиеся тем, что испытуемое изделие доводится до разрушения. Пользуясь этими методами, можно выявить конструктивные недостатки, определить резонансные частоты, оценить стойкость к воздействию вибрации.

Испытаниям на воздействие ударных нагрузок подвергают большинство изделий

АРКТ и их элементов. Испытания на ударную нагрузку производят для оценки прочности и устойчивости изделий. При испытаниях на ударную прочность проверяют способность изделия выдерживать разрушающее действие ударов и продолжать нормально функционировать после их прекращения, а при испытаниях на ударную устойчивость проверяют способность изделия выполнять свои функции при воздействии ударных нагрузок.

Исследование действий ударных нагрузок на АРКТ показали, что они могут быть в некоторых случаях аппроксимированы вибрацией по затухающей синусоиде с частотой

50…500 Гц и ускорением 20000.

Испытания на ударную устойчивость проводят после испытаний на ударную прочность, а иногда их совмещают. Испытания изделий на ударную прочность могут проводиться под электрической нагрузкой или без нее, а на ударную устойчивость – обязательно под электрической нагрузкой.

Помимо испытаний на воздействие многократных ударных нагрузок изделия подвергаются испытаниям на воздействие одиночных ударов с большим ускорением. Рекомендуется подвергать испытуемое изделие трем ударам, в каждом положении с ускорением от 150 до 1000 в зависимости от условий эксплуатации.

КЛИМАТИЧЕСКИЕ ИСПЫТАНИЯ АРКТ

Под климатическими испытаниями понимают испытания на влажность, повышенную и пониженную температуру, влияние солнечного излучения, атмосферного давления, пылеустойчивость, брызгозащищенность и водозащищенность.

Испытания на влажность. Возможны две основные формы взаимодействия воды с материалами: при первой форме вода проникает во все трещины, зазоры, капилляры или находится на поверхности вещества, удерживаясь на его частицах. При второй форме вода оказывается химически связанной с элементами вещества.

Различают два вида испытаний на влагоустойчивость: при длительном и кратковременном воздействии. Испытания при длительном воздействии повышенной влажности проводят с целью определения устойчивости параметров изделия и выявления различных дефектов (коррозия, повреждение покрытий).

Испытания при кратковременных воздействиях производят для выявления дефектов, которые могут возникнуть из-за нарушения технологии производства изделий и качества применяемых в производстве материалов.

В зависимости от условий эксплуатации, в которых должны работать испытуемые изделия, их подвергают циклическим или непрерывным испытаниям с выпадением или без выпадения росы.

Любому виду испытаний предшествует внешний осмотр изделия и измерение параметров. Далее изделие помещают в камеру влажности и при необходимости закрепляют, а иногда механически нагружают. Температуру в камере повышают до 40-50С и выдерживают в течение времени, предусмотренного в ТУ, но не более двух часов. Затем в зависимости от заданного режима испытаний устанавливают требуемую температуру и относительную влажность. Несмотря на то, что испытания, на длительное воздействие не предусматривают выпадения росы, ее кратковременное появление считают допустимым.

При испытаниях на кратковременное непрерывное воздействие изделия в нерабочем состоянии выдерживают в камере в течение 2-15 суток.

С целью ускорения процесса испытаний и приближения его к реальным условиям эксплуатации для некоторых видов изделий проводят циклические испытания. Ускорение процесса воздействия влаги на испытуемые изделия достигается повышением температуры и созданием условий выпадения росы. В зависимости от степени жесткости испытаний изделия могут подвергаться воздействию нескольких (от 2 до 6) циклов. После выключения источников тепла и влаги испытуемое изделие не извлекают из камеры, а подвергают выдержке. Время выдержки оговаривается в ТУ и зависит от вида испытаний и характера изделий. По окончании времени выдержки изделие извлекают из камеры и выдерживают еще определенное время в нормальных климатических условиях. При испытаниях на длительное воздействие время выдержки должно быть не менее 24 часов, а при испытаниях на кратковременное воздействие – 1-2 часа. После выдержки проводится внешний осмотр и измерение параметров. Соответствие параметров установленным требованиям позволяет считать, что изделие испытания выдержало. Перед измерением параметров изделие прогревают (выдерживают во включенном состоянии) в течение времени, указанного в ТУ, но не более 15 мин. Длительность измерений не должна превышать 10-15 мин.

Тепловые испытания. Как показывает анализ, температура воздуха может колебаться от -70 до +68С. При эксплуатации авиационной аппаратуры перепады температуры могут достигать 80С при скорости изменения температуры до 50С в мин.

Повышение температуры изделий АРКТ может вызвать как постепенные, так и внезапные отказы, изменение физико-химических и механических свойств материалов и ЭРЭ, изменение сопротивления, угла диэлектрических потерь, электрической прочности, может привести к изменениям параметров элементов. Цель испытаний на теплоустойчивость – определение способности изделий сохранять свои параметры в условиях воздействия повышенной температуры. Возможны два варианта проведения испытаний:

- питание и электрическая нагрузка включены на все время проведения испытаний, и периодически проводятся измерение параметров;

- изделия находятся в выключенном состоянии и включаются только на время измерения параметров.

Измерение параметров рекомендуется проводить не ранее чем через 10-15 мин.после включения. Их продолжительность не должна превышать 15мин. Если измерение параметров изделия внутри камеры оказывается невозможным, допускается изъятие изделия из камеры, но не более чем на 3 мин. Продолжительность испытаний определяется ТУ.

Испытания на воздействие атмосферного давления. Условия эксплуатации различных изделий АРКТ приводят к необходимости их испытания на высотность, т.е. при пониженном атмосферном давлении. Взаимосвязь изменения давления и температуры с высотой вызывает необходимость рассмотрения испытаний на высотность при нормальной, повышенной и пониженной температуре.

После внешнего осмотра и контроля основных параметров в нормальных условиях изделие помещают в барокамеру, позволяющую установить давление воздуха до 3 атм. и поддерживать его с погрешностью, не превышающей 0,2 атм. Время выдержки оговаривается ТУ. Следует иметь в виду, что после окончания испытаний на воздействие атмосферного давления необходимо с помощью вентиля впустить в камеру воздух и только после выравнивания давлений открывать крышку барокамеры.

Испытания на пылеустойчивость. Аэрозоли (пыль) представляют собой мельчайшие частицы различного происхождения и различных физико-механических свойств. Пыль, оседая на поверхность различных элементов конструкции, создает условия для лучшего увлажнения, а это приводит к возникновению коррозии металлов. Увлажненная пыль на лакокрасочных покрытиях вызывает химические реакции, приводящие к их разрушению. Наличие пыли на ЭРЭ вызывает изменение их электрических параметров. Действие пыли может вызвать заедание движущихся частей, ускоряет износ контактов. Если изделие предназначено для работы в среде с повышенной концентрацией пыли, его подвергают испытанию на пылезащищенность, цель которого – выявление способности изделия не допустить попадания пыли внутрь корпуса (кожуха).

Если изделие специально не защищено от проникновения пыли, но вынуждено работать в среде с повышенной концентрацией пыли, то для установления способности материалов и покрытий противостоять разрушающему (абразивному) воздействию пыли его испытывают на пылеустойчивость. Изделие помещают в камеру и размещают таким образом, чтобы воздействие пыли максимально соответствовало эксплуатационным условиям. Испытания проводят обдуванием изделия пылевой смесью определенного состава.

При испытании на пылеустойчивость применяют просушенную пылевую смесь

- 60-70% песка, 15-20% мела, 15-20% коалита. Величина частиц не должна быть более 50 мкм. Скорость циркуляции воздушно-пылевого потока 0,5-1,0 мс. Продолжительность обдува – 2часа с последующей выдержкой для оседания пыли.

При испытании пылезащищенность в состав пылевой смеси вводят флуоресцирующий порошок (сульфид цинка), позволяющий выявить проникновение пыли внутрь испытуемого изделия. При испытании изделие переносят в затемненное помещение и облучают ультрафиолетовым светом, под действием которого флуоресцирующий порошок начинает светиться. По окончании заданной продолжительности воздействия пыли производят измерение параметров на соответствие ТУ.

Испытания на брызго - и водозащищенность. Аппаратура, предназначенная для работы на открытом воздухе в наземных условиях или на кораблях, под навесами, а также в условиях непосредственного погружения в воду, должна подвергаться испытаниям на брызгозащищенность (дождевание), водозащищенность и водонепроницаемость. Все эти испытания проводятся с целью выявления устойчивости работы изделия во время и после пребывания под указанными видами воздействия воды. При испытаниях на брызгозащищенность изделия подвергаются равномерному обрызгиванию водой со всех сторон под углом 45 с определенной интенсивностью. Для приближения к эксплуатационным условиям изделие устанавливают на вращающийся стол. Частота вращения 1-2 об. в мин. Годными считаются те изделия, у которых вода не попадает внутрь кожуха, а параметры соответствуют установленным нормам.

Испытания на водопроницаемость осуществляют погружением испытуемого изделия в пресную или морскую воду на определенную глубину. Иногда при испытаниях на водопроницаемость их подвергают импульсному гидростатическому давлению. При этом к действующему в течение длительного времени постоянному давлению воды добавляется импульсное гидравлическое давление. Длительность импульса от 1 до 25 мс. Испытания на водозащищенность осуществляют воздействием струй пресной или морской воды с давлением 2 ат. в месте встречи с поверхностью испытуемого изделия. Для проведения испытаний используются камеры дождевания. После испытаний проверяют параметры изделия на соответствие ТУ.

Радиационные испытания. Воздействующую на изделия АРКТ радиацию по ее происхождению можно разделить на естественную и искусственную. К естественной радиации относятся космические излучения, корпускулярное и рентгеновское излучение Солнца. Искусственная радиация возникает в результате ядерных реакций в реакторе или ядерных взрывов.

Воздействие радиации на материалы, применяемые в АРКТ, приводит к нарушению кристаллической структуры; образованию атомов примесей других элементов; ионизации; изменению структуры, распаду молекул, возникновению химических реакций; возникновению люминесценции повышению температуры; уменьшению сопротивления резисторов; увеличению утечки конденсаторов; сдвигу обратных характеристик, увеличению сопротивления насыщения в прямом направлении у диодов; возрастанию рабочего тока, уменьшению коэффициента усиления, увеличению температуры утечки у триодов.

Такие же изменения происходят и в интегральных микросхемах, но выражены они в большой степени.

Радиационные испытания проводятся для определения устойчивости изделий к воздействию радиации, а также для проверки их способности выполнять свои функции и сохранять неизменными параметры в процессе и после пребывания в среде с повышенной радиоактивностью.

При испытаниях целесообразно применять самопишущую измерительную аппаратуру со специальным экранированием, исключающим наводки. Для проведения испытаний изделия монтируются на длинные шасси, которые помещаются на специальные стеллажи для транспортировки. Далее при помощи эскалатора шасси устанавливают в непосредственной близости от реактора. Связь с измерительной аппаратурой и источниками питания осуществляется при помощи кабелей, припускаемых через заполненный водой кабельный канал. Для испытаний используются специальные импульсные реакторы. После испытаний изделия проверяются на соответствие ТУ