ЦЕЛИ ИСПЫТАНИЙ, ОПРЕДЕЛЯЕМЫЕ ПОГРЕШНОСТИ И ПАРАМЕТРЫ.

Процесс изготовления любых изделий аэрокосмической техники заканчивается циклом контрольно-поверочных испытаний.

Испытания– экспериментальное определение количественных и качественных характеристик параметров изделия путем воздействия на него или его модель спланированного комплекса внешних возмущающих факторов (ВВФ).

Основными целями испытаний изделий аэрокосмической техники являются:

1. Экспериментальное подтверждение теоретических расчетов, принятых допущений и гипотез, заданных показателей качества, в условиях, близких к эксплуатационным, а также получение оценок позволяющих определить резервы повышения качества конструкторско-технологических решений и резервы надежности разработанных изделий.

2. Контроль качества технологии и организации производства, соблюдения в производстве и эксплуатации требований технической и технологической документации.

3. Устранение дефектов взаимодействия изделий в составе комплексов (систем) бортового аэрокосмического оборудования.

Выделяют три группы задач, решаемых в ходе проведения испытаний:

- получение эмпирических данных, необходимых для проектирования изделий;

- установление соответствия изделий тактико-техническим требованиям;

- определение предельного состояния изделий в процессе эксплуатации.

Таким образом, проведение испытаний направлено на выявление:

- недостатков конструкции и технологии изготовления изделий, которые не позволяют изделию качественно и надежно выполнять целевые функции в условиях эксплуатации;

- отклонений от конструкции или технологии, допущенные в производстве;

- скрытых случайных дефектов материалов, комплектующих изделий, не поддающихся обнаружению при существующих методах технического контроля;

- резервов повышения качества и надежности конструктивно-технологических решений.

Наибольшее число испытаний при проверке изделий аэрокосмической техники связано с определением погрешностей.

Поскольку результаты измерения какой-либо величины с помощью прибора, как правило, не совпадают с действительным значением этой величины, то, не учитывая причин, вызывающих погрешности, следует различать абсолютные и относительные погрешности.

Абсолютной погрешностью измерения (∆А) называется разность между показанием прибора Апр и действительным значением измеряемой величины А:

(1.1)

Поправкойназывают величину, которую надо прибавить алгебраически к показанию прибора, чтобы получить действительное значение измеряемой величины. Поправка представляет собой абсолютную погрешность, взятую с обратным знаком. Для уточнения результатов измерения в условиях эксплуатации поправка вносится в аттестат прибора.

Во многих случаях удобнее пользоваться значением относительной погрешности, которая выражается отношением абсолютной погрешности к значению измеряемой величины:

или (1.2)

Иногда пользуются значением приведенной относительной погрешности, которое получают из отношения абсолютной погрешности к максимальному значению измеряемой величины

или 100%(1.3)

Класс точностиизмерительного прибора определяется по значению приведенной относительной погрешности, выраженной в процентах.

В зависимости от режима измерения различают погрешности статических и погрешности динамических измерений.

К статическим относятся погрешности, возникающие при установившемся значении измеряемой величины и постоянных внешних условиях, тогда как динамическимипогрешностями считают погрешности, возникающие в процессе измерения измеряемой величины и при воздействии внешних влияний (вибрация, толчки, удары, и т.п.).

Если учитывать повторяемость погрешностей, то их делят на систематические и случайные.

К систематическимотносятся погрешности, значение которых неизменно, либо меняется по определенному закону. Систематические погрешности могут быть вызваны, например, конструктивными недостатками, неточностью изготовления, износом, неправильной установкой, несоответствием внешних условий и т.п.

Влияние систематических погрешностей можно снизить соответствующими методами проверки изделий, определением величины погрешностей и указанием в аттестате изделия поправок по всем основным отметкам шкалы.

К случайным погрешностям относятся погрешности, не постоянные по величине и появляющиеся или изменяющиеся по неопределенным законам. Случайные погрешности проявляются, например, в различии результатов измерения одних и тех же величин при одних и тех же условиях и с одинаковой тщательностью.

Для снижения влияния случайных погрешностей на результат измерения последние производят неоднократно, принимая за результат среднюю арифметическую полученных значений.

Могут иметь место промахи или грубые погрешности, явно и существенно искажающие результат измерения. Промахи могут быть результатом не только неправильного отсчета, но и следствием измерения в несоответствующих условиях. Промахи легко замечаются при рассмотрении результатов измерения и особенно при построении поверочного графика.

В зависимости от причин, вызвавших погрешности, последние разделяют на методические и инструментальные.

К методическим относятся погрешности,обусловленные недостатками метода измерения. Так, например, известно, что атмосферное давление зависит от высоты, давления у земли, температуры на земле и температуры на данной высоте.

При расчете и тарировании барометрического высотомера все указанные значения, кроме высоты, принимают постоянными и соответствующими данным международной стандартной атмосферы (МСА). Таким образом, высотомер будет иметь методические погрешности при всех отклонениях указанных величин от принятых при расчете.

Инструментальные погрешностивозникают из-за недостатков конструкции изделия или качества его изготовления. В зависимости от причин, вызывающих инструментальные погрешности, различают погрешности шкаловые, трения, положения, температуры и другие.

В зависимости от условий работы изделия различают погрешности: основную и дополнительные.

Основной погрешностью изделия называется его наибольшая погрешность в нормальных условиях, тогда как дополнительными являются погрешности, вызываемые воздействием на изделия внешних условий.

При определении погрешностей изделия его показания сравнивают с показаниями образцовых или эталонных изделий. Точность эталонных изделий должна быть по крайней мере втрое выше точности испытуемых изделий.

Динамической погрешностью δдн прибора называется наибольшая погрешность, обусловленная инертностью элементов изделия и проявляющаяся при измерении изменяющихся во времени процессов. Динамическая погрешность определяется для заданного рабочего частотного диапазона изделия.

Оценка динамической погрешности изделия производится при нормальных условиях по его амплитудно-частотной и фазово-частотной характеристикам. Для снятия частотных характеристик заданный диапазон частот изделия разбивается на поддиапазоны.

1.2. ВИДЫ ИСПЫТАНИЙ ИЗДЕЛИЙ АЭРОКОСМИЧЕСКОЙ ТЕХНИКИ

После изготовления изделия АРКТ подвергаются испытаниям, при которых экспериментальным путем определяются фактические значения параметров и показателей качества изделий.

Виды испытаний, их объем и содержание зависят от типа производства, вида изделия, его назначения и регламентируются ГОСТами.

Испытания могут проводиться с целью контроля качества продукции (испытания) и с целью изучения ее параметров и показателей качества (исследовательские испытания).

По срокам проведения различают испытания ускоренные и неускоренные. Ускоренные испытания проводятся при форсированных режимах и экстремальных условиях (повышенная температура и нагрузка, учащенный цикл нагрузки и т.п.). При этом не должно наблюдаться деформации закона распределения контролируемых параметров.

По методу проведения различают испытания разрушающие и неразрушающие. После проведения разрушающих испытаний изделие становится непригодным к дальнейшему использованию.

Испытания могут проводиться на этапах производства и в условиях эксплуатации.

Испытания опытных образцов изделий существенно отличаются от испытаний изделий, изготавливаемых серийно.

Испытания опытных образцов разделяются на предварительные, основной задачей которых является предварительная проверка соответствия опытного образца заданным ТУ, и государственные, проводимые с целью полной проверки соответствия опытного образца заданным ТУ и выяснения возможности запуска таких изделий в серийное производство.

Испытания изделий могут быть стендовыми и летными и производятся в соответствии с программами испытаний, разработанными для данного опытного образца.

Летные испытания не проводятся, если по результатам стендовых испытаний можно полностью проверить тактико-технические характеристики опытного образца.

В серийном производстве изготовленные изделия подвергаются испытаниям, которые можно разделить на приемные, приемо-сдаточные, периодические (типовые контрольные) и проверочные. Эти испытания распространяются на изделия, изготовленные как в установившемся серийном производстве, так и опытными или установочными партиями (сериями).

Приемные испытания изделий имеют целью проверку соответствия изготовленных изделий требованиям технической документации или эталона (образца).

Приемные испытания могут быть сплошными (стопроцентными), когда испытанию подвергается каждое из изготовленных изделий, и выборочными, когда подвергаются дополнительным испытаниям отдельные, произвольно выбранные изделия, из числа прошедших стопроцентные испытания.

Количество изделий, подвергаемых выборочным испытаниям, определяется техническими условиями (ТУ).

При сплошных испытаниях изделия, не удовлетворяющие установленным требованиям, возвращаются без прекращения дальнейших испытаний всех остальных изделий.

Если хотя бы одно из изделий, отобранных для выборочных испытаний, не выдержало какой-либо проверки, вся партия возвращается для повторной проверки и исправления.

В случаях, когда это целесообразно (например, при необходимости использования сложного контрольно-поверочного оборудования), с приемными испытаниями совмещают приемо-сдаточные, которые могут производиться при участии представителя заказчика.

При приемных и приемо-сдаточных испытаниях обычно проверяют: комплектность и соответствие изделий технической документации; соответствие ТУ отдельных приборов, блоков и комплекта в целом; надежность блокировки, защиту обслуживающего персонала от высоких напряжений и других вредных воздействий; электрические, радиотехнические и прочие параметры в нормальных климатических условиях, после замены отдельных сменных элементов и блоков (например, электрорадиоэлементов и др.) и при изменении частоты и напряжения питания; электрическую прочность и сопротивление изоляции, а также качество соединения на корпус (заземления); наличие смазки в местах, предусмотренных конструкцией и доступных для осмотра; наличие и правильность маркировки и клеймения; качество стопорящих и фиксирующих устройств; качество защитных и декоративных покрытий (визуально); работу индикаторных и сигнальных устройств, а также органов регулировки и управления; качество сочленения разъемных и контактных узлов; качество светящихся составов временного действия; герметичность и качество уплотнений.

В программу испытаний могут быть включены также и другие поверочные операции.

Периодические (контрольные) испытания изделий АРКТ производятся с целью проверки соответствия изделий всем требованиям технических условий.

Периодические испытания проводятся не реже одного раза в год, причем испытаниям подвергаются 2-5 изделий (или другое количество в соответствии с ТУ или ведомственными нормалями), отобранных выборочно из числа прошедших приемо-сдаточные испытания.

В программе периодических испытаний в зависимости от назначения изделия проверяют: вес, комплектность и соответствие изделий спецификациям, сборочным чертежам и общим схемам; взаимозаменяемость сменных приборов, узлов и деталей; электрические, радиотехнические и другие параметры в нормальных климатических условиях, после замены сменных элементов (например, электрорадиоэлементов) и при изменении частоты и напряжения питания; плавность работы механизмов управления и отсчетных устройств; защиту изделий от перегрузок и коротких замыканий, помехозащищенность, электрическую прочность и сопротивление изоляции; отсутствие резонанса конструктивных элементов; устойчивость к механическим и климатическим воздействиям; вибрации, повторяющимся ударам, линейным (центробежным) нагрузкам, одиночным ударам с большим ускорением, акустическим шумам, ветрам, циклическим изменениям температуры, влажности, низким и высоким температурам, быстрым изменениям давлений, солнечной радиации, морскому туману, пыли и грибкам; прочность при транспортировании, падении, ударах и вибрациях в заданном диапазоне частот; количественные показатели надежности; защитные свойства корпусов и уплотнений (герметичность, водопроницаемость, водозащищенность, брызгозащищенность, пылезащищенность).

При освоении изделий новым производством периодические контрольные испытания могут повторяться ежемесячно в течение трех месяцев.

Типовые (проверочные испытания) проводятся с целью определения соответствия изделий требованиям ТУ в случае изменений принципиальной схемы, конструкции или технологии изготовления изделий. Количество изделий для проведения проверочных испытаний устанавливается в каждом случае отдельно.

Программа проверочных испытаний должна предусматривать проверку тех характеристик и параметров, на которые могли повлиять изменения схемы, конструкции или технологии.

Параметрическиеиспытания проводятся для проверки соответствия выходных параметров изделия требованиям ТУ, установленному образцу и конструкторской документации. Эти испытания входят в состав всех видов испытаний: предварительных, государственных, приемо-сдаточных, периодических и типовых.

Все испытания разделяются на механические, электрические и климатические. После проведения всех видов испытаний изделие должно сохранять выходные параметры на требуемом уровне.

Механические испытания проводятся для проверки устойчивости изделий к воздействию вибрации, ударов, линейных перегрузок, транспортной тряски. Механические испытания входят в состав предварительных, государственных и периодических испытаний и частично в состав приемо-сдаточных и типовых.

Электрические испытания проводятся с целью проверки параметров электрической изоляции. Они входят в состав всех видов испытаний.

Климатические испытания проводятся с целью определения устойчивости параметров изделия к воздействию метеорологических факторов: температуры, влажности, давления, росы и т.п. Они также входят в состав всех видов испытаний. Климатические испытания проводят после механических испытаний.

Специальные испытания – проводят с целью определения устойчивости параметров изделий в специальных условиях: воздействие вакуума, глубокого холода, радиации, взрывной волны, интенсивного инфракрасного или ультрафиолетового излучения и т.п.

1.3. ВЫБОР ВИДА И СОСТАВЛЕНИЕ ПРОГРАММЫ ИСПЫТАНИЙ

Вид испытаний, которым подвергается изделие, определяется стадией разработки изделия, типом производства, назначением изделия и условиями его эксплуатации.

Содержание, последовательность и характер испытаний регламентируется и определяется ГОСТами на изделие или ТУ. ГОСТы и ТУ содержат все проверочные комплексы, соответствующие условиям эксплуатации, транспортировки и хранения изделий, а также программу и методику испытаний.

Исходными данными для проектирования технологических процессов испытаний являются: технические параметры изделия, тип производства, ГОСТы и ТУ на изделие, характеристики и перечень имеющегося в наличии испытательного оборудования и измерительных приборов.

Программа и методика испытаний разрабатываются на стадии конструкторской подготовки производства, а затем уточняются после каждого этапа проведения испытаний. В программе должны быть указаны вид, место и условия проведения испытаний, применяемое испытательное оборудование, контрольно-измерительная аппаратура и схемы ее подключения, указывается последовательность задания режимов испытаний и методика измерения входных и выходных параметров, методы оценки результатов испытаний. Указывается также методика отбора изделий на испытания. Программа и методика испытаний утверждается руководителем предприятия и согласовывается с заказчиком.

Технология проведения испытания зависят от вида этих испытаний и типа производства.

В качестве примера рассмотрим кратко технологию приемо-сдаточных испытаний.

Приемо-сдаточным испытаниям подвергают серийно выпускаемые изделия для проверки их соответствия требованиям ГОСТ, нормалей и ТУ. Нормативными документами на конкретное изделие устанавливаются правила приемки, в которых указывается количество изделий из партии, предъявленной к сдаче. Указывается также, какие изделия должны предъявляться на приемо-сдаточные испытания, определяется правило браковки партии.

Приемка изделий проводится представителем ОТК, а сдача – работниками цеха. Вначале проводится проверка комплектности, затем проверяется внешний вид изделия, качество сборки, покраски, соответствия чертежам. После этого изделие проходит полный цикл испытания в соответствии с ТУ.

В заключение заполняется протокол приемо-сдаточных испытаний (его форма устанавливается ТУ), изделие упаковывается и направляется на склад готовой продукции.

Составление программы испытаний представляет собой отдельный важный этап работы. Программа должна быть настолько подробной, чтобы проведение испытаний можно было поручить другому, ранее не знакомому с этой работой, менее квалифицированному сотруднику, а также в любой момент повторить испытания. Программа испытаний должна состоять из следующих разделов.

Первый раздел. Цель проведения испытаний. В этом разделе следует четко указать и причину проведения испытаний и конкретные результаты, которые должны быть получены.

Второй раздел. Исследуемые параметры. В этом разделе следует возможно подробнее и точнее с помощью общепринятых и однозначных терминов сформулировать, что подразумевается под исследуемым параметром, указанном в первом разделе, и указать точность его измерения.

Третий раздел. Применяемые приборы и приспособления. В этом разделе указываются конкретные приборы, используемые для измерения исследуемого параметра с указанной точностью.

Четвертый раздел. Условия проведения испытаний. В этом разделе указывается, при каких климатических условиях и при каких видах механического воздействия осуществляется проверка исследуемых параметров, а также начальные условия, т.е. пределы изменения напряжения питания и входного воздействия.

Пятый раздел. Методика проведения испытаний. В этом разделе следует подробно во временной последовательности указать все операции, производимые над исследуемым изделием.

Составление столь подробной программы испытаний необходимо, потому что любая ошибка, допущенная во время испытаний, может быть незаметна настолько, что потребуется длительное время на ее поиски. Чем тщательнее будет продумана и расписана программа испытаний, тем больше гарантия получения правильных результатов.

После составления программы испытаний, подготовки приборов и оборудования приступают непосредственно к этапу проведения испытаний.

Проведение испытаний.

Испытания проводятся строго в соответствии с программой испытаний. Результаты испытаний заносятся в протокол. Испытания делятся на два этапа.

Первый этап – регистрация всех наблюдаемых явлений, даже на первый взгляд малозначительных и не влияющих на работу изделия. На этом этапе необходима строгая регистрация наблюдаемых очевидных фактов и не должно быть места домыслам, догадкам и гипотезам. Это объективные факты, не вызывающие сомнений. Необходимо следить за тем, чтобы измерения проводились в строго одинаковых условиях, иначе можно получить неверные результаты. Следует избегать косвенных методов измерений, а стремиться к прямому определению величины исследуемого параметра. Если при проведении испытаний необходимо установить какие-то начальные условия испытаний, то в протоколе следует указать окончательные значения начальных условий, как вытекающие из зарегистрированных фактов, и произвести данные измерения и расчеты. При записи показаний приборов необходимо записывать не окончательное значение измеряемого параметра с учетом масштаба, а показание на шкале прибора и масштаб измерения, а уж потом записать окончательное значение параметра.

Эти простые правила необходимо выполнять, чтобы избежать ошибок, на поиски которых обычно уходит много времени.

Второй этап – субъективная часть испытаний. На втором этапе делаются выводы на основе зарегистрированных на первом этапе объективных фактов. Выводы не должны быть предположительными, а должны быть построены на объективной причинной зависимости явлений и опираться на зарегистрированные факты.

В задачу каждого измерения входит оценка точности полученных результатов. Часто стараются произвести измерения с наибольшей достижимой точностью. Не следует увлекаться получением излишней точности, когда она не нужна, но необходимо прилагать максимум усилий для достижения максимальной точности, когда это требуется. Надо иметь в виду, что очень часто именно повышение точности измерений позволяет вскрыть новые, ранее неизвестные закономерности.

1.4. ИСПЫТАНИЯ СЕРИЙНЫХ ИЗДЕЛИЙ АЭРОКОСМИЧЕСКОЙ ТЕХНИКИ

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

Жесткие требования, предъявляемые к качеству и безопасности работы как отдельных изделий , 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 аэрокосмической техники, насыщенность самыми разнообразными приборами, механизмами и агрегатами обуславливает высокие требования, предъявляемыми к техники и организации испытаний, а также к квалификации всех специалистов занятых испытаниями.

Цель испытаний – оценить работоспособность и надежность изделий 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 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 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.

1.5. МЕТОДЫ ИСПЫТАНИЙ АЭРОКОСМИЧЕСКОЙ 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 (натурные) испытаниямогут 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.

Физические испытания могут проводиться, как при воздействии внешних факторов, создаваемых искусственным путем с применением специальных испытательных стендов и специального испытательного оборудования, так и при воздействии естественных факторов.

В зависимости от указанных условий и организации испытаний они классифицируются на:

- лабораторные испытания;

- стендовые испытания;

- полигонные испытания;

- натурные испытания;

- эксплуатационные испытания.

Лабораторные и стендовые испытания отличаются от испытаний в реальных условиях эксплуатации тем, что при их проведении пока еще представляется возможным моделировать все внешние воздействия одновременно в той же совокупности, которая имеет место при реальной эксплуатации. Обычно при лабораторных и стендовых испытаниях изделия подвергаются воздействию одного или нескольких определенных климатических, механических или других факторов.

Полигонные испытания проводят на специально оборудованных полигонах. Широко распространены полигонные испытания изделий, предназначенных для эксплуатации и хранения только в определенных климатических условиях – их проводят на полигонах, расположенных в пунктах, имеющих характерные климатические параметры внешней среды.

Натурные испытания – испытания изделий в условиях, соответствующих условиям их использованию по прямому назначению с непосредственной оценкой или контролем определенных тактико-технических характеристик изделий.

Объективность натурных испытаний может быть обеспечена при выполнении трех основных условий:

- испытаниям подвергаются серийно изготовленные образцы изделий;

- испытания проводятся при воздействии на изделия факторов, действующих в реальных условиях эксплуатации;

- определяемые тактико-технические характеристики изделий измеряются только непосредственно, без применения специальных дополнительных экспериментальных или аналитических зависимостей.

Цель полигонных и натурных испытаний – исследование комплексного влияния реальных, естественных, воздействующих климатических, механических и других факторов на изменение параметров изделия и вызывающих их обратимые и необратимые отказы при эксплуатации, длительной консервации и хранении. Эти испытания обеспечивают получение полной и достоверной информации о комплексном влиянии факторов окружающей среды на параметры изделий аэрокосмической техники.

По результатам полигонных и натурных испытаний разрабатываются рекомендации по способам защиты изделий от воздействия внешних факторов.

Эксплуатационные испытания – испытания объекта, проводимые непосредственно в условиях эксплуатации. Одним из основных видов эксплуатационных испытаний является опытная эксплуатация изделий. Иногда проводится подконтрольная эксплуатация, которая условно может быть отнесена к эксплуатационным испытаниям.

Испытания с использованием моделейосуществляются методами физического и математического моделирования. Применение этих методов позволяет отказаться от ряда сложных физических испытаний образцов реальных изделий или их макетов.

Все испытания можно разделить на механические, климатические и электрические.

1.6. МЕХАНИЧЕСКИЕ ИСПЫТАНИЯ АЭРОКОСМИЧЕСКОЙ ТЕХНИКИ

Большинство изделий аэрокосмической техники 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.

К механическим испытаниям относится проверка работы изделия в условиях воздействия на него механических факторов, создаваемых в реальной обстановке или с помощью специальных испытательных устройств. Механические испытания включают проверку вибропрочности, виброустойчивости, ударной прочности, устойчивости к воздействию центробежного ускорения и ускорений, возникающих при транспортировке.

Механические испытания проводятся в нормальных климатических условиях, кроме особо оговоренных случаев. Как правило, проверяемые изделия закрепляют на испытательных стендах так же, как это делается при эксплуатации.

Испытания вибропрочности проводят на одной частоте вибрации с целью выявления грубых технологических дефектов и в заданном диапазоне частот с целью проверки способности изделия противостоять разрушающему действию вибрации и выполнять свои функции во время и после действия вибрации.

Вибрация создается методом качающейся частоты или методом фиксированных частот. Осмотр внешнего вида и проверку параметров изделия производят до и после испытания.

Испытания на виброустойчивость проводят с целью проверки способности изделий выполнять свои функции и сохранять параметры в пределах установленных норм в условиях вибрации в заданном диапазоне частот и ускорений. Проверка виброустойчивости изделий проводится обычно при плавном изменении в течение 3-5 мин частоты от нижнего предела до верхнего и обратно.

В ряде случаев изделия подвергаются также испытаниям для обнаружения резонанса конструктивных элементов. Также следует упомянуть об испытаниях изделий на акустическую устойчивость, когда проверяется способность изделия выполнять свои функции и сохранять установленные параметры в заданных пределах при воздействии акустических шумов, предусмотренных ТУ.

Испытания на ударную прочность проводятся с целью проверки способности изделия противостоять разрушающему действию ударов и выполнять свои функции после их воздействия. В отличие от этого испытания на ударную устойчивость преследуют цель проверки способности изделия выполнять свои функции при воздействии ударных нагрузок.

Испытания ударной прочности и устойчивости выполняются на ударных стендах, сообщающих проверяемому изделию, находящемуся во включенном состоянии, определенное количество ударных ускорений, величину которых, как и продолжительность импульса, устанавливают в зависимости от веса прибора.

В ряде случаев производятся также испытания на устойчивость изделия к воздействию одиночных ударов с большим ускорением для проверки его способности противостоять действию таких ударов и выполнять свои функции в процессе и после их воздействия.

Испытания на прочность при падении выполняются с целью проверки отсутствия разрушений в конструкции и целостности креплений элементов при возможных падениях.

Устойчивость изделий к воздействию центробежных ускорений проверяют на центрифугах, обычно включив изделие и выдерживая заданную величину ускорения примерно в центре тяжести испытуемого изделия. Время разгона и остановки центрифуги в продолжительность испытаний не включают.

При заданной величине ускорения Јц (в единицах ускорения силы тяжести) и выбранном расстоянии R (см) от центра тяжести изделия до центра вращения платформы число оборотов центрифуги в минуту определяют по формуле

(1.4)

Расстояние r (см) от центра тяжести груза противовеса до центра вращения находят в зависимости от массы испытуемого изделия Ρ, груза противовеса Q и расстояния R:

r = (1.5)

Испытания на наличие и отсутствие резонансных частот проводят с целью проверки механических свойств изделия и получения исходной информации для выбора методов испытаний на виброустойчивость, вибропрочность, на воздействие акустического шума, а также для выбора длительности действия ударного ускорения при испытаниях на воздействие механических ударов одиночного и многократного действия.

Значения резонансных частот конструкции, выявленные в процессе испытаний, должны быть указаны в стандартах и ТУ на изделие.

Испытания проводят на отдельной выборке изделий, равной 3 – 5 шт. Вибрационная установка должна обеспечивать получение синусоидальных колебаний во всем диапазоне частот, установленном в стандартах и ТУ на изделие.

Испытания проводят в диапазоне частот 0,2 f_р – 1,5 f_р , но не выше 20000 Гц, где f_р – резонансная частота, определяемая методом расчета или на основании испытаний аналогичной конструкции. Если не известно ориентировочное значение резонансной частоты, то испытания проводят в диапазоне частот 40 – 20000 Гц или до частоты, установленной в стандартах и ТУ на изделие.

Поиск резонансных частот проводят путем плавного изменения частот при поддержании постоянной амплитуды ускорений. Амплитуда ускорения должна быть минимально возможной, но достаточной для выявления резонанса и не превышать амплитуду ускорения, установленную для испытания на вибропрочность.

Испытания на воздействие акустического шумапроводят с целью определения способности изделия выполнять свои функции и сохранять свои параметры в пределах норм, указанных в стандартах и ТУ на изделие, в условиях воздействия повышенного акустического шума.

Испытания проводят одним из следующих методов:

- испытания путем воздействия на изделие случайного акустического шума;

- испытания путем воздействия на изделия акустического шума меняющейся частоты.

При первом методе испытательная установка должна обеспечивать получение случайного акустического шума в диапазоне частот 10000 Гц при уровне звукового давления, соответствующем требуемой степени жесткости.

Испытания проводят в реверберационной акустической камере. Предпочтительна камера в форме неправильного пятиугольника, причем размер стороны пятиугольника должен не менее чем в два раза превышать наибольший габаритный размер изделия.

Крепление изделий или приспособлений с изделиями производят в рабочей зоне камеры на эластичных растяжках (резиновые шнуры, полосы и т.п.). Резонансная частота приспособления, если оно применяется, должна быть не ниже 15 КГц.

Испытания проводят под электрической нагрузкой путем воздействия акустического шума в диапазоне частот 125 – 10000 Гц, при общем уровне шума в пределах 130 – 170 дБ.

В процессе испытания проводят контроль параметров изделий. Рекомендуется выбирать такие параметры, по изменению которых можно судить об устойчивости изделия к воздействию акустического шума (например, уровень виброшумов, искажение выходного сигнала или изменение его значения, целостность электрической цепи, изменение контактного сопротивления и т.д.).

При втором методе испытательная установка должна обеспечивать получение акустического шума меняющейся частоты в диапазоне 125 – 10000 Гц при уровне звукового давления, соответствующем требуемой степени жесткости.

Испытания проводят под электрической нагрузкой путем воздействия тона меняющейся частоты в диапазоне частот 200 – 1000 Гц. Уровень звукового давления должен лежать в пределах 120 – 160 дБ.

Испытания проводят при плавном изменении частоты по всему диапазону от низшей к высшей и обратно (один цикл) в течение 30 мин, если большее время не требуется для контроля параметров изделия. В процессе испытаний проводят контроль параметров изделий.

Испытания изделия на прочность при транспортировании выполняются с целью проверки их способности противостоять разрушающему действию механических нагрузок, возникающих при их перевозке любым транспортом на любое расстояние.

Испытания устойчивости изделия к воздействию ускорений, возникающих при перевозке, производят либо с помощью вибрационных и ударных установок, позволяющих имитировать соответствующие ускорения, либо непосредственным транспортированием изделий, упакованных в принятую для транспортировки тару, на грузовых автомобилях. Грузовые автомобили передвигаются по булыжным или грунтовым (проселочным) дорогам с установленной скоростью (например,20-30 км/час) на определенное расстояние (не менее 200 км). После испытания изделия осматривают и производят измерение параметров, указанных в ТУ. Иногда осмотр испытуемых изделий рекомендуется производить через каждые 100 км пробега.

1.7. КЛИМАТИЧЕСКИЕ ИСПЫТАНИЯ АЭРОКОСМИЧЕСКОЙ ТЕХНИКИ

К климатическим относятся испытания изделий в условиях воздействия на них климатических факторов, создаваемых специальными установками. В зависимости от характера воздействия на изделие окружающей среды различают испытания влагоустойчивости, холодо- и теплоустойчивости, высотности, герметичности, брызго - и пылезащищенности и др. Климатические испытания рекомендуется проводить после выполнения механических и электрических испытаний.

Условия климатических испытаний могут быть как нормальными (температура +25±10°С, относительная влажность 65±15%, атмосферное давление 760±30 мм рт. ст.), так и особыми, отличающимися от указанных выше.

Режимы и условия испытаний устанавливаются в зависимости от жесткости, которая, в свою очередь, определяется условиями дальнейшей эксплуатации изделий. Различают 14 степеней жесткости испытаний изделий.

Испытания на влагоустойчивость. 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 - 50⁰С 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.

Испытания на холодо- и теплоустойчивость. Как показывает анализ, температура воздуха может колебаться от -70⁰ до +68⁰С. При эксплуатации авиационной аппаратуры перепады температуры могут достигать 80⁰ С при скорости изменения температуры до 50⁰ С в мин.

Повышение температуры изделий 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 аэрокосмической техники 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 – 2 часа 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.

Электрические испытания. К электрическим испытаниям изоляции токоведущих частей относятся проверка электрической прочности изоляции и измерение ее электрического сопротивления.

Испытания по определению количественных показателей надежности могут проводиться как в лабораторных, так и непосредственно в эксплуатационных условиях. При оценке результатов этих испытаний учитываются все отказы, возникшие во время испытаний (в том числе и при проведении профилактических работ и проверок) за исключением отказов, возникших вследствие грубого нарушения инструкции по эксплуатации изделия.

С целью определения пригодности изделий к выполнению своих функций после установленных сроков длительного хранения проводят испытания на хранение.