Nghiên cứu phương pháp xác định tiêu hao tuổi thọ thực tế của kết cấu máy bay

- Tuy nhiên, ngày nay nó cũng bộc lộ nhiều bất cập, ảnh hưởng đến hiệu quả khai thác sử dụng máy bay.
- Nó cũng góp phần vào hướng nghiên cứu để từng bước chuyển hệ thống khai thác máy bay theo định kỳ sang hệ thống khai thác theo trạng thái.
- Đề tài “Nghiên cứu phương pháp xác định tiêu hao tuổi thọ thực tế của kết cấu máy bay” nhằm góp phần giải quyết những vấn đề nêu trên.
- Mục tiêu và nội dung chính của luận án Mục tiêu nghiên cứu của luận án là xây dựng phương pháp xác định tiêu hao tuổi thọ thực tế của kết cấu máy bay, vận dụng phương pháp này cho phần tử kết cấu máy bay L-39 là loại máy bay huấn luyện chiến đấu, đào tạo phi công của Quân chủng PK-KQ Nội dung chính của luận án.
- Tổng quan về tuổi thọ kết cấu máy bay và các vấn đề nghiên cứu liên quan.
- Xây dựng phương pháp xác định tiêu hao tuổi thọ thực tế của kết cấu máy bay và các yêu cầu cần thiết của nó.
- Xác định tần số tải lặp lên phần tử kết cấu máy bay, làm dữ liệu đầu vào bài toán tính tiêu hao tuổi thọ thực tế.
- Xác định độ bền mỏi gỉ của phần tử kết cấu bằng thực nghiệm, làm dữ liệu đầu vào bài toán tính tiêu hao tuổi thọ thực tế.
- Lập chương trình và tính toán tiêu hao tuổi thọ thực tế cho phần tử kết cấu.
- Đối tượng và phạm vi nghiên cứu - Đối tượng nghiên cứu: là kết cấu máy bay nói chung mà phần tử vỏ bọc chịu lực mặt dưới gốc cánh máy bay L-39 được chọn để áp dụng bài toán.
- Phần tử này cũng đặc trưng cho các phần tử kết cấu máy bay chiến đấu, có tính cơ động cao, hệ số quá tải 2 tác dụng lên kết cấu của nó thay đổi từ -1 đến 6 và chịu tác động trực tiếp của môi trường khí hậu ẩm, bụi, bẩn từ đường băng khi cất, hạ cánh.
- Phạm vi nghiên cứu: Phạm vi nghiên cứu của luận án được giới hạn là xác định tiêu hao tuổi thọ thực tế của phần tử kết cấu có tính đến ảnh hưởng của điều kiện chịu tải lặp (mỏi) và môi trường, khí hậu, niên hạn sử dụng (gỉ).
- Về phương pháp, nó có thể áp dụng cho các phần tử khác của kết cấu máy bay.
- Phương pháp nghiên cứu Lập bài toán và chương trình tính tiêu hao tuổi thọ thực tế của kết cấu máy bay, xác định các giả thiết và số liệu đầu vào cần thiết cho cho việc giải bài toán.
- Ảnh hưởng của chế độ chịu tải (bài bay và kỹ thuật lái của phi công) được đánh giá bằng phân tích số liệu về tải của hệ thống kiểm tra khách quan (hay còn gọi là “hộp đen”) lắp trên máy bay.
- Ảnh hưởng của điều kiện môi trường khí hậu, niên hạn được đánh giá bằng thực nghiệm, thử mẫu phần tử kết cấu trên máy thử mỏi gỉ.
- Để có số liệu phục vụ xây dựng phương pháp xác định tiêu hao tuổi thọ thực tế của kết cấu máy bay, đã khảo sát thực tế tại Trung đoàn Không quân 910, nơi đang khai thác máy bay huấn luyện L-39 là loại máy bay cơ động, huấn luyện chiến đấu và đào tạo phi công.
- Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của đề tài Luận án đã đề xuất và xây dựng phương pháp xác định tiêu hao tuổi thọ thực tế của kết cấu máy bay phù hợp điều kiện Việt Nam.
- Đề tài góp phần giải quyết mâu thuẫn giữa tiêu hao tuổi thọ theo giờ bay và theo niên hạn trong hệ thống khai thác máy bay quân sự hiện hành.
- Kết quả đề tài có thể dùng để tham khảo cho khai thác máy bay quân sự, làm cơ sở để tăng hạn sử dụng máy bay của Quân chủng PK-KQ, đồng thời cũng là tiền đề tiến tới việc khai thác kết cấu máy bay theo trạng thái, khi tiêu hao tuổi thọ được xem như một trong những tham số trạng thái của các phần tử kết cấu.
- Những đóng góp mới của luận án - Luận án đã đề xuất và xây dựng phương pháp xác định tiêu hao tuổi thọ thực tế của kết cấu máy bay.
- Đây là phương pháp phù 3 hợp và khả thi cho điều kiện khai thác máy bay quân sự ở nước ta.
- Luận án đã sử dụng số liệu này để phân tích chế độ chịu tải lặp của kết cấu máy bay, xác định tần số lặp của tải, để đưa vào bài toán tính tiêu hao tuổi thọ thực tế.
- Bằng thực nghiệm, xác định số chu kỳ phá hủy mỏi của phần tử kết cấu và đưa hệ số ảnh hưởng của điều kiện môi trường, khí hậu vào bài toán tính tiêu hao tuổi thọ thực tế.
- Lập bài toán tính tiêu hao tuổi thọ thực tế của phần tử kết cấu máy bay và tìm được phương pháp giải bài toán đó.
- Chương 2: Xây dựng phương pháp xác định tiêu hao tuổi thọ thực tế của kết cấu máy bay.
- Chương 3: Xác định tần số tải lặp lên kết cấu máy bay.
- Chương 4: Xác định độ bền mỏi gỉ của phần tử kết cấu máy bay.
- 1 CHƯƠNG I: TỔNG QUAN VỀ VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU 1.1 Những khái niệm chung về tuổi thọ của máy bay và kết cấu máy bay Chỉ tiêu đánh giá trạng thái kỹ thuật của kết cấu máy bay bao gồm: độ bền tĩnh, độ bền động, độ ổn định, độ tin cậy, độ bền lâu, tuổi thọ, độ bền chịu rung, lắc, đàn hồi khí động, các tham số tới hạn, v.v.
- Tuổi thọ là một trong các chỉ tiêu quan trọng bảo đảm cho máy bay hoạt động lâu dài, được khai thác an toàn và có hiệu quả.
- Tuổi thọ của máy bay là tính chất của nó giữ được khả năng làm việc đến tình trạng giới hạn, được xác định từ điều kiện bảo đảm an toàn bay.
- Khái niệm tuổi thọ kết cấu máy bay gắn liền với khả năng chống lại sự lão hóa, tức là chống lại sự tích lũy của tổn thất mỏi, biến dạng dão, chống lại mòn và gỉ.
- Độ bền lâu của các sản phẩm máy bay được đánh giá bằng các chỉ tiêu về tuổi thọ kỹ thuật và niên hạn sử dụng.
- Tuổi thọ kỹ thuật là khoảng thời gian hoạt động hoặc khối lượng công việc được thực hiện của máy bay đến trạng thái giới hạn của nó.
- Tuổi thọ ấn định là số giờ bay hoặc niên hạn sử dụng của máy bay, mà khi đạt được giá trị đó thì không được phép tiếp tục khai thác sử dụng máy bay nữa, không phụ thuộc vào trạng thái kỹ thuật của chúng lúc đó.
- Tuổi thọ giữa hai lần sửa chữa là số giờ bay hoặc niên hạn sử dụng của máy bay giữa hai lần sửa chữa.
- Sau khi sử dụng hết tuổi thọ giữa hai lần sửa chữa, phải đưa máy bay vào sửa chữa.
- 1.2 Phương pháp xác định tiêu hao tuổi thọ của kết cấu máy bay trong hệ thống khai thác hiện hành Hiện nay, ngành hàng không của đa số các nước trên thế giới đang sử dụng phương pháp xác định tiêu hao tuổi thọ kết cấu máy bay theo giờ bay và niên hạn sử dụng.
- Đây là phương pháp trung bình hóa cho các điều kiện sử dụng, rất tiện lợi trong công tác thống kê tiêu hao tuổi thọ và điều hành kế hoạch khai thác máy bay.
- Ngành hàng không Việt Nam đang sử dụng máy bay của nước ngoài (chủ yếu của Nga, Pháp, Mỹ) nên phương pháp tính tiêu hao tuổi thọ máy 5 bay cũng được áp dụng theo quy định của Nhà sản xuất.
- Tương tự, Quân chủng PK-KQ Việt Nam chủ yếu sử dụng máy bay của Nga nên phương pháp tính tiêu hao tuổi thọ máy bay hiện hành áp dụng theo quy định của Nga (theo giờ bay và niên hạn).
- Một số loại máy bay của các nước như Mỹ, Pháp, Nga … đang áp dụng phương thức khai thác máy bay theo trạng thái, theo các phương pháp này, tiêu hao tuổi thọ kết cấu máy bay sẽ phụ thuộc và mức suy giảm độ tin cậy và các tham số làm việc của chúng.
- Như vậy tiêu hao tuổi thọ kết cấu máy bay sẽ không cố định mà phụ thuộc vào chế độ khai thác thực tế của từng máy bay, từng vùng và từng điều kiện sử dụng cụ thể.
- Ở Việt Nam, phương pháp xác định tiêu hao tuổi thọ kết cấu máy bay theo giờ bay và niên hạn tương đối phù hợp đối với các máy bay hàng không dân dụng vì tiêu hao tuổi thọ theo giờ bay và niên hạn tương đối đồng bộ.
- Từ đây cũng nảy sinh ý tưởng và mục đích của luận án là tìm một phương pháp thích hợp để tính tiêu hao tuổi thọ kết cấu máy bay trong điều kiện thực tế ở Việt Nam.
- Việc nghiên cứu phương pháp xác định tiêu hao tuổi thọ thực tế của kết cấu máy bay góp phần giải quyết vấn đề nêu trên.
- Độ bền mỏi là tính chất của vật liệu, kết cấu chống lại quá trình phá hủy mỏi.
- 1.4 Tổng quan về tình hình nghiên cứu trong lĩnh vực độ tin cậy và tuổi thọ kết cấu máy bay Nghiên cứu khai thác máy bay theo trạng thái là một trong ba chương trình trọng điểm của ngành Kỹ thuật Không quân.
- Để giải quyết vấn đề này các nhà khoa học đã tập trung nghiên cứu vào lĩnh vực độ tin cậy và tuổi thọ máy bay nói chung và kết cấu máy bay nói riêng.
- Viện kỹ thuật và Cục kỹ thuật PK-KQ đã nghiên cứu tổng hợp phương pháp đánh giá độ tin cậy kết cấu máy bay sử dụng trong điều kiện Việt Nam, nhằm xây dựng phương pháp khai thác kết cấu máy bay theo độ tin cậy.
- Các kết quả nghiên cứu nêu trên được Quân chủng sử dụng làm cơ sở cho tăng hạn sử dụng kết cấu máy bay và triển khai các giải pháp nâng cao độ tin cậy sử dụng máy bay của Quân chủng.
- Việc xác định tuổi thọ mỏi gỉ cho kết cấu máy bay thường được giải quyết bằng thực nghiệm, thông qua các phần tử hoặc tổng thể kết cấu.
- Thông thường phần tử kết cấu được mô phỏng thành mẫu 8 thử và thử nghiệm để xây dựng đường cong mỏi.
- Các phần tử kết cấu máy bay cần thử nghiệm xác định tuổi thọ có thể là vỏ bọc chịu lực, khung, sườn, xà, nẹp.
- Đối với lĩnh vực nghiên cứu tuổi thọ vật liệu kết cấu máy bay, các công trình nghiên cứu đã tập trung vào hai loại hợp kim nhôm D16AT và V95 là hai loại hợp kim chủ yếu của kết cấu máy bay.
- Khi cần nó có thể sử dụng như máy bay chiến đấu và tấn công mặt đất.
- Kết cấu máy bay L-39 bao gồm thân, cánh và đuôi.
- Cánh máy bay có kết cấu liền trái, phải, gồm có vỏ bọc, 14 sườn, 7 nẹp dọc và 3 dầm.
- Đuôi máy bay gồm đuôi đứng và đuôi ngang, có kết cấu kiểu truyền thống với kết cấu bao gồm dầm, sườn, nẹp dọc và vỏ bọc.
- Tuổi thọ do Nhà sản xuất ấn định cho máy bay L-39 là 4.500 giờ bay và 25 năm, chế độ bảo dưỡng định kỳ theo 100 giờ, 200 giờ bay.
- Với kết cấu máy bay L-39, phần vỏ bọc gốc cánh (mặt dưới) là một trong các phần tử hay bị hỏng do rạn nứt và gỉ.
- Chúng chịu tải kéo xung, nằm gần trọng tâm máy bay.
- 1.7 Kết luận chương I Tiêu hao tuổi thọ kết cấu máy bay và phương pháp xác định chúng trong hệ thống khai thác hiện hành đang tồn tại nhiều bất cập cần nghiên cứu giải quyết.
- 2 CHƯƠNG II: XÂY DỰNG PHƯƠNG PHÁP XÁC ĐỊNH TIÊU HAO TUỔI THỌ THỰC TẾ CỦA KẾT CẤU MÁY BAY 2.1 Sự cần thiết phải xây dựng phương pháp Trong hệ thống khai thác kết cấu máy bay theo định kỳ hiện hành, mâu thuẫn giữa tiêu hao tuổi thọ kết cấu theo giờ bay và theo niên hạn đang là vấn đề nổi cộm.
- 10 Vì vậy, nghiên cứu phương pháp xác định tiêu hao tuổi thọ thực tế của kết cấu máy bay là việc làm cần thiết, góp phần giải quyết vấn đề nêu trên.
- 2.2 Cơ sở khoa học để xây dựng phương pháp Cơ sở khoa học để xây dựng phương pháp là sự đánh giá định lượng các yếu tố ảnh hưởng (bài bay, kỹ thuật lái, môi trường khí hậu và niên hạn) đến tiêu hao tuổi thọ thực tế của kết cấu máy bay.
- I- Vùng núi, II- vùng thành phố, III- vùng ven biển 2.2.1.2 Ảnh hưởng của chế độ bay Các số liệu về mức độ gỉ của hợp kim nhôm theo thời gian và vùng khí hậu là cơ sở để đánh giá tuổi thọ thực tế của kết cấu máy bay.
- Chế độ bay (bài bay) quyết định đến tải tác động lên kết cấu và có ảnh hưởng rất lớn đến độ bền và tuổi thọ kết cấu.
- sẽ gây tải lên kết cấu của máy bay.
- 2.2.1.3 Ảnh hưởng kỹ thuật lái của các phi công Ảnh hưởng của kỹ thuật lái của phi công lên tiêu hao tuổi thọ thực tế của máy bay có thể đánh giá bằng phân tích số liệu về tải của hệ thống kiểm tra khách quan lắp trên máy bay, xác định tần số tải lặp của nhiều chuyến bay của nhiều phi công khác nhau.
- 2.2.2 Khả năng kiểm soát và đánh giá các yếu tố ảnh hưởng đến tuổi thọ kết cấu máy bay - Tải lên kết cấu máy bay gây ra do bài bay, kỹ thuật lái của phi công, gió, trạng thái đường băng cất hạ cánh, v.v.
- Phân tích các số liệu về phổ tải của hệ thống kiểm tra khách quan hay còn gọi là “hộp đen” của máy bay có thể đánh giá ảnh hưởng tổng thể của các yếu tố trên.
- lên tuổi thọ kết cấu có thể được đánh giá bằng phương pháp thực nghiệm.
- 2.3 Nội dung cơ bản của phương pháp và bài toán tính tiêu hao tuổi thọ thực tế của kết cấu Tiêu hao tuổi thọ thực tế theo phương pháp này được xác định bằng “giờ bay quy đổi”, trong đó đã có tính đến ảnh hưởng của niên hạn sử dụng, vùng khí hậu và chế độ bay thực tế.
- Bài toán xác định tiêu hao tuổi thọ thực tế của kết cấu tóm tắt như sau: Tuổi thọ thực tế của kết cấu làm việc trong điều kiện mỏi, chịu tải lặp được xác định theo công thức sau: Ttt = 1h l𝑡𝑡 (2.5) Trong đó: Ttt - Tuổi thọ thực tế của kết cấu.
- ltt - cường độ phá huỷ mỏi thực tế của kết cấu.
- Cường độ phá huỷ mỏi thực tế của kết cấu theo thuyết độ bền mỏi được xác định theo công thức: 1/nittiintNl.
- (2.8) Gọi tỷ số của cường độ phá hủy mỏi thực tế kết cấu máy bay là ltt và cường độ phá hủy mỏi ấn định lad là hệ số quy đổi tiêu hao tuổi thọ thực tế của kết cấu máy bay và ký hiệu là Ktt ta có: Ktt = 𝜆𝑡𝑡𝜆𝑎𝑑 (2.9) 13 Trong đó: λtt = 1𝜂𝑇𝑡𝑡 (2.10) λad = 1𝜂𝑇𝑎𝑑 .
- Chấp nhận giả thuyết này thì tuổi thọ kết cấu sẽ được quy định bằng tuổi thọ khâu yếu nhất.
- 2.5 Một số yêu cầu để áp dụng phương pháp Để áp dụng phương pháp xác định tiêu hao tuổi thọ thực tế của kết cấu máy bay, cần có.
- Chương trình phần mềm tính và thống kê tiêu hao tuổi thọ thực tế của kết cấu máy bay (hay là thống kê giờ bay qui đổi.
- Số liệu độ bền mỏi gỉ phần tử kết cấu và bảng hệ số ảnh hưởng điều kiện môi trường, khí hậu.
- 2.6 Kết luận chương II Phương pháp xác định tiêu hao tuổi thọ thực tế của kết cấu máy bay được đề xuất và xây dựng là một phương pháp phù hợp và khả thi trong điều kiện khai thác máy bay ở Việt Nam.
- Nội dung cơ bản của phương pháp này là xác định ảnh hưởng của các yếu tố khai thác như chế độ chịu tải (bài bay, kỹ thuật lái), điều kiện môi trường khí hậu (vùng và niên hạn) lên tiêu hao tuổi thọ thực tế của kết cấu.
- 3 CHƯƠNG III: XÁC ĐỊNH TẦN SỐ TẢI LẶP LÊN KẾT CẤU MÁY BAY 3.1 Đặt vấn đề Mục tiêu của chương III là xác định tần số tải lặp lên kết cấu làm dữ liệu đầu vào bài toán tính tiêu hao tuổi thọ thực tế đã lập ở chương II.
- Khi nghiên cứu ảnh hưởng của chế độ chịu tải lên độ bền mỏi và tuổi thọ kết cấu máy bay chiến đấu, người ta quan tâm nhất đến thành phần quá tải đứng ny là thành phần tải lặp có ảnh hưởng lớn nhất đối với tuổi thọ kết cấu.
- Giải mã, phân tích số liệu của hệ thống kiểm tra khách quan lắp lên máy bay kết hợp tính toán, có thể xác định được tần số lặp của tải đối với từng mức tải và của từng bài bay.
- 3.2 Phương pháp mô phỏng để xác định tần số tải lặp lên kết cấu Khi nghiên cứu về phá hủy mỏi, người ta chấp nhận giả thuyết cộng tuyến tính các tổn thất mỏi.
- 3.3 Sử dụng hệ thống kiểm tra khách quan DTS-39-12 để xác định các thông số về tải lên kết cấu máy bay Hệ thống kiểm tra khách quan DTS-39-12 trên máy bay L-39 bao gồm các thành phần chính sau.
- Thiết bị ghi thông tin trên máy bay GTS-SAP-12.
- Số liệu tần số tải lặp của tải lên kết cấu có thể tính toán cho từng chuyến bay.
- Hình 3.4 Tần số lặp của tải lên kết cấu máy bay L-39 của 3 bài bay (1.
- Bay cơ động thấp ny fi(l/h Kết luận chương III Kết quả nghiên cứu chế độ chịu tải của phần tử kết cấu máy bay L-39 cho thấy: Tần số tải lặp lên phần tử kết cấu phụ thuộc vào nội dung bài bay.
- Đây sẽ là các số liệu đầu vào cho chương trình tính toán tiêu hao tuổi thọ thực tế kết cấu máy bay.
- 4 CHƯƠNG IV: XÁC ĐỊNH ĐỘ BỀN MỎI GỈ CỦA PHẦN TỬ KẾT CẤU MÁY BAY 4.1 Đặt vấn đề Mục tiêu của chương IV là xác định số chu kỳ phá hủy mỏi của phần tử kết cấu làm dữ liệu đầu vào bài toán tính tiêu hao tuổi thọ thực tế đã lập ở chương II.
- Xác định độ bền mỏi gỉ hay là xây dựng đường cong mỏi cho kết cấu máy bay thường được giải quyết bằng thực nghiệm.
- Thông thường phần tử kết cấu được mô phỏng thành mẫu thử và thử nghiệm để xây dựng đường cong mỏi.
- Các phần tử kết cấu thử nghiệm có thể là khung, xà, sườn, nẹp và vỏ bọc chịu lực.
- Nội dung phương pháp này là các phần tử kết cấu được mô phỏng thành mẫu thử.
- Đối tượng nghiên cứu của luận án đã lựa chọn là phần tử vỏ bọc chịu lực phía dưới gốc cánh máy bay L-39

Xem thử không khả dụng, vui lòng xem tại trang nguồn
hoặc xem Tóm tắt