Летные испытания самолетов (вертолетов)

Как бы основательно ни был проведен комплекс наземных испытаний, все самолеты и вертолеты обязательно испытывают в полете. Летные испытания позволяют одновременно проверить действие всех систем бортового оборудования в условиях эксплуатации и поведение самолета в воздухе. Летные испытания серийных самолетов состоят из четырех основных этапов:

- аэродромные наземные испытания;

- подготовка самолета к летным испытаниям;

- летные испытания;

- послеполетная отработка самолета и отправка самолета заказчику (экспедиция).

Основные операции аэродромных испытаний проводятся в помещении контрольно-испытательной станции, в часть – на летно-испытательной станции.

Аэродромные испытания включают следующие работы.

Отработка топливной системы. Самолет заправляют топливом и проверяют герметичность агрегатов топливной системы. Затем проверяют топливную систему на слив, определяют несливаемый остаток топлива, подсчитывая разницу между залитым и слитым топливом. Вновь заправляют самолет топливом, поочередно сливая топливо из баков, замеряют критический остаток топлива и проверяют тарировку топливомеров фактическим замером топлива, сливаемого из баков.

Отработка двигателей. После расконсервации двигатели запускают и отрабатывают на различных режимах, проверяя приемистость и синхронность работы двигателей, а также сигнализацию отдельных агрегатов и механизмов силовой группы. Одновременно проверяют работу связных радиостанций на двустороннюю связь; приборного оборудования, компасов и высотного оборудования; противообледенительной системы, замеряя температуру и давление через определенное число оборотов.

При подготовке самолета к летным испытаниям дозаправляют самолет топливом, сжатым воздухом и гидросмесью; проверяют катапультируемые сиденья, кинематику замков аварийных люков. Наполняют кислородную систему самолета кислородом и проверяют ее герметичность. Проводят общий осмотр самолета, проверяя, нет ли в нем посторонних предметов. Заряжают пиромеханизмы.

Перед полетом проверяют работу двигателей на разных режимах, показания приборов и исправность переговорных и рациосвязных средств.

Во время летных испытаний проверяют:

- взлетно-посадочные свойства (увод, торможение);

- скороподъемность до практического потолка, устойчивость при наборе высоты и работу всех видов оборудования на различных высотах;

- максимальные горизонтальные и вертикальные скорости при снижении на определенном режиме;

- устойчивость, управляемость и маневренность самолета;

- перегрузки;

- расход топлива и максимальную дальность полета;

- работоспособность и дальность действия радиосредств;

- работу систем бортового оборудования.

Пример графика профиля полета изображен на рис. 5.13.

Рис. 5.13. График профиля полета

Задания на приемосдаточные испытательные полеты разрабатываются на основании требований проверки всех агрегатов и систем самолета в целом в условиях эксплуатации на всем диапазоне высот и скоростей. При этом контролируемые параметры доводятся до норм ТУ.

Особое место в процессе приемосдаточных испытаний уделяется контролю и доводке аэродинамических и, в частности, балансировочных характеристик.

В результате усложнения бортовых систем самолетов число проверяемых параметров у каждого нового типа самолета по сравнению с предыдущими типами постоянно растет. Число проверяемых цепей в электропроводке в настоящее время достигает 30000, а в релейных коробках 15000. Общее количество контролируемых параметров бортовых систем в процессе предполетной подготовки превысило 5000. Поэтому с целью повышения эффективности летных приемосдаточных испытаний, принятия научно обоснованных решений по их результатам важно постоянно вести статистический анализ результатов летных испытаний.

Задачей статистического анализа результата летных приемосдаточных испытаний является оценка не только вероятности обнаружения отказов (оценка эффективности проверок), но и вероятности устранения выявленного дефекта после одного, двух или более полетов. Особенно это относится к устранению аэродинамических дефектов, которые могут повторяться от полета к полету.

Для статистического анализа могут быть взяты материалы летных испытаний самолетов, представленные в сводных табуляграммах отдела надежности завода.

В качестве математической модели самолета может быть принята цепь последовательно соединенных, независимых друг от друга блоков и систем (табл. 5.2).

В этом случае отказ какой-либо системы равносилен отказу какой-либо системы в целом, как это принято считать при сдаточных и приемных испытаниях. Под отказом понимается любое замечание летчика-испытателя, записанное в полетном листе.

Хотя фактически большинство систем связаны друг с другом, например, общими источниками питания и т.д., и в этом смысле не являются независимыми, доброкачественность принятой модели не вызывает сомнения, поскольку в каждом конкретном случае определяется истинная причина отказа конкретного блока, при этом остальным зависимым системам отказ не засчитывается.

Отказы, выявленные в первом полете, характеризуют качество доводки самолета, выполненной на предыдущих стадиях производства до начала летных испытаний.

Летная доводка самолета, начиная с момента, когда обнаружен отказ, производится до полного его устранения, поэтому можно говорить о вероятности устранения отказа после одного, двух и более доводочных полетов.

Во втором и последующих полетах может проявиться дефект, который не был обнаружен или не имел места ранее. В этом случае принято говорить о внезапном отказе и вероятности внезапного отказа.

Наконец, надежность работы системы после первого, второго и последующих полетов может быть определена как 1 – Р _отк, где Р _отк – соответствующая вероятность отказа системы.

Вероятность доводки до начала летных испытаний определяется по результатам первого полета и равна

Р _дов = 1 – Р _отк1 , (6.1)

где Р _отк1 – вероятность отказа в первом полете.

Вероятность отказа бортовой системы равна отношению числа отказов в полете к числу участвовавших в испытании изделий. Вероятность доводки за один полет определяется по результатам второго полета по той же формуле, но при подсчете Р _отк1 нужно брать отношение числа повторных отказов к числу отказов в предыдущем полете. Например, для системы 002:

Р _отк = и Р _дов =

Вероятность внезапного отказа определяется как отношение числа впервые обнаруженных отказов к числу изделий, не имевших отказов до данного полета. Например, по системе 002 во втором полете обнаружено 24 отказа, из них 12 повторных и 12 вновь обнаруженных. При первых полетах было обнаружено всего 2-3 отказа. Следовательно, если для анализа брались результаты испытаний 425 самолетов, то у 222 самолетов отказов не было.

Тогда

Р _{отк.внез.} = .

Поскольку подсчитанные по статистическим данным вероятности не являются истинными, для них может быть найден доверительный интервал, т.е. границы, в которых находится истинная вероятность с заданной достоверностью определения.

Расчет границ доверительного интервала может быть выполнен по формулам:

, (6.2)

, (6.3)

где Р – экспериментальная оценка вероятности; - табличная величина, определяемая для значения доверительной вероятности; n – число изделий, участвующих в испытаниях; и - нижняя и верхняя границы доверительного интервала:

(6.4)

При послеполетной отработке проводят послеполетный осмотр самолета и по замечаниям летчика-испытателя устраняют обнаруженные в полете дефекты. Разряжают пиромеханизмы, сливают топливо, стравливают кислород и наполняют кислородную систему азотом. Затем консервируют двигатели и отдельные узлы самолета. Перед сдачей самолета в экспедицию его очищают внутри и снаружи. Работа экспедиции является завершающей в последовательности производства самолетов и зависит от вида отправки самолета по назначению. В случае отправки самолета железнодорожным транспортом или водным путем в экспедиции самолет расстыковывают по разъемам, разъединяют коммуникации, консервируют стыковые узлы, герметизируют места разъемов и упаковывают самолет в специальную тару. При отправке самолета воздушным путем в экспедиции консервируют съемное оборудование и запасные части.

Трудоемкость испытаний обычно составляет 6…10% общей трудоемкости изготовления самолета.

Для сокращения цикла аэродромной отработки самолетов на летно-испытательной станции применяют поточно-стендовый метод, максимально возможное проведение параллельных круглосуточных работ. Для этих целей аэродромный цех должен быть оснащен соответствующим оборудованием.

Аэродромно-эксплуатационное оборудование состоит из следующих основных групп.

1. Технологическое оборудование для подготовки систем к полетам: контрольно-испытательные передвижные механизированные стенды для автономного и комплексного контроля бортового оборудования; ремонтное оборудование аэродромной мастерской и технико-эксплуатационной части.

2. Оборудование общего назначения:

- универсальные питающие (электро-, пневмо-, гидроагрегаты) и заправочные агрегаты (топливозаправщик, маслозаправщик, воздухозаправщик, кислородная зарядная станция, заправщик огнегасящими средствами), отработочные стенды для гидрогазовых систем;

- подъемно-транспортные машины (подъемно-транспортные самоходные краны, самоходные площадки, тягачи, грузовые тележки и мотороллеры);

- особые моечные машины для удаления снега и льда с поверхности самолетов;

- средства малой механизации (унифицированные гидроподъемники, лестницы, стремянки), средства для закрепления самолетов при гонке двигателей, трубы для глушения шума.

3. Сооружения, склады и хранилища (для запасных частей, горючесмазочных материалов), аккумуляторная станция, взлетно-посадочные полосы и рулежные дорожки, подъездные пути, сигнальные огни, грозозащитные средства, а также служебные и бытовые помещения.

4. Оборудование для обнаружения и наведения на аэродром летящих самолетов (передвижные и стационарные установки для дальнего и ближнего обнаружения), наведения, приводные радиостанции, система слепой посадки, телефонная и радиосвязь, антенные поворотные устройства, вычислительные центры, командные пункты.

Стендовая отработка самолетов в аэродромном цехе позволяет максимально применять механизацию, особенно в таких трудоемких процессах, как устранение и списывание девиации, установка самолета в линию полета, заправка самолета топливом, тарировка топливомеров, отработка и отстрел стрелково-пушечных установок.