ДОКЛАДЫ АКАДЕМИИ НАУК
ВЫСШЕЙ ШКОЛЫ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

Аннотация
В статье рассмотрена задача идентификации эксплуатационных дефектов планера и систем летательного аппарата, которые выявляются по параметрам вибраций. К таким дефектам относятся, например, нарушение целостности конструкции, ослабление креплений и зазоры в местах стыковки агрегатов, люфты в механических системах передачи усилий или перемещений, повышенное сухое трение в опорах отклоняемых поверхностей, резонансные режимы колебаний элементов планера и систем. Известные методы вибрационной дефектоскопии конструкций основаны в основном на том, что следствием возникновения повреждений являются изменения частот, форм и демпфирования собственных колебаний механических систем. Для реализации методов строится линейная расчетная модель исходной системы, а местоположения и величины возникающих повреждений определяются по изменениям динамических характеристик неповрежденной конструкции. Контроль этих изменений производится, как правило, по результатам вибрационных испытаний объектов контроля в наземных условиях. Проведенные в настоящей работе исследования влияния дефектов на динамические характеристики летательного аппарата позволили определить идентификационные признаки типовых дефектов для контроля их в процессе эксплуатации. Так идентификационными признаками трещин и разрушений в конструкциях, ослабления креплений и наличия зазоров в местах стыковки агрегатов, возникновения резонансных режимов колебаний элементов конструкций являются амплитудно-частотные характеристики и спектральные плотности мощности случайной вибрации, зафиксированные датчиками ускорений. Для идентификации люфтов в проводках управления и сухого трения в опорах отклоняемых поверхностей предложено использовать искажения портретов вынужденных колебаний. Установлены режимы полета, в которых возможна идентификация дефектов в процессе эксплуатации.

Список литературы

1. Бернс В.А., Белоусов А.И., Самуйлов В.Ф. Контроль люфтов в проводках управления летательных аппаратов по результатам резонансных испытаний отклоняемых поверхностей // Техника воздушного флота. – 2010. – Т. 84, № 1 (698). – С. 15–19.
2. Бернс В.А., Присекин В.Л. Динамические характеристики отклоняемой поверхности со смещенной опорой // Вестник Московского авиационного института. – 2011. – Т. 18, № 2. – С. 5–8.
3. Большаков В.П., Законников Е.А. Вибродиагностика конструкций по формам их собственных колебаний // Вибродиагностика и виброзащита машин и приборов: межвузовский сборник научных трудов. – Иваново: Изд-во Иванов. ун-та, 1989. – С. 71–76.
4. Вибродиагностика авиационных конструкций / науч. ред. А.Б. Милов, М.З. Фридман. – М.: ГосНИИ ГА, 1986. – 95 с. – (Труды ГосНИИ ГА; вып. 256).
5. Исследование причин разрушения трубопроводов противообледенительной системы самолёта Су-24М / А.П. Бобрышев, В.А. Бернс, В.И. Капустин, В.В. Красовский, С.А. Лазненко, В.Л. Присекин, В.Ф. Самуйлов, В.Н. Чаплыгин // Аэродинамика и прочность конструкций летательных аппаратов: труды Всероссийской научно-технической конференции, посвященной 60-летию отделений аэродинамики летательных аппаратов и прочности авиационных конструкций, Новосибирск, СибНИА, 15–17 июня 2004 г. – Новосибирск: СибНИА, 2005. – С. 297–298.
6. Крылов Н.И., Ноздрин М.А., Шапин В.И. Динамические методы контроля трещинообразования прецизионных элементов конструкций // Вибротехника: межвузовский сборник научных трудов / Каунасский политехнический институт. – Вильнюс: Мокслас, 1989. – № 63 (2). – С. 49–54.
7. Выявление дефектов космических аппаратов в процессах испытаний на вибрационные и акустические воздействия в испытательной лаборатории / В.И. Халиманович, А.К. Шатров, Е.А. Лысенко, М.Д. Евтифьев // Вестник СибГАУ. – 2005. – N 6. – С. 174–178.
8. Мотылев Н.И. Выявление механических дефектов в элементах реакторов и конструкций АЭС при тестовых виброударных воздействиях // Технологии и системы обеспечения жизненного цикла ядерных энергетических установок: сборник научных трудов / Научно-исследовательский технологический институт им. А.П. Александрова. – СПб.: Менделеев, 2004. – Вып. 2. – С. 126–131.
9. Постнов В.А. Определение повреждений упругих систем путем математической обработки частотных спектров, полученных из эксперимента // Известия Российской академии наук. Механика твердого тела. – 2000. – № 6. – С. 155–160.
10. Постнов В.А., Шлоттманн Г. Использование экспериментальных данных об изменении динамических свойств упругих систем в задачах определения структурных повреждений // Вестник Нижегородского университета им. Н.И. Лобачевского. Серия Механика. – 2004. – № 1 (6). – С. 32–42.
11. Турчинский Л.А., Фридман М.З. Использование динамических моделей для дефектации сложных конструкций // Динамика и прочность поврежденных конструкций авиационной техники: материалы 4 Всесоюзного научно-технического совещания (26–28 апреля 1983 г.). – М., 1984. – С. 54–60.
12. Шевелев Н.А., Домбровский И.В. Численное исследование динамических характеристик элементов конструкций с дефектами формы // Вестник Пермского государственного технического университета. Механика. – 2009. – № 1. – С. 160–163.
13. Chen J.C., Garba J.A. Structural damage assessment using a system identification technique // Structural Safety Evaluation Based on System Identification Approaches: Procee­dings of the Workshop at Lambrecht/Pfalz, June 29th–July 1st, 1987. – Braunschweig; Springer Fachmedien Wiesbaden, 1988. – P. 474–492. – doi: 10.1007/978-3-663-05657-7_24.
14. Balis Crema L., Casteilani A., Peroni I. Modal tests on composite material structures: application in damage detection // Proceedings of the 3rd International Modal Analysis Confe­rence, Orlando, Florida, January 28–31, 1985. – Schenectady, New York: Union College, 1985. – Vol. 2. – P. 708–713.
15. Daněk O. A contribution to fault vibration diagnosis of structures and machines // Stroj času. – 1992. – Vol. 43, N 1. – P. 13–19.
16. Pandey A.K., Biswas M., Samman M.M. Damage detection from changes in curvature mode shapes // Journal of Sound and Vibration. – 1991. – Vol. 145, iss. 2. – P. 321–332. – doi: 10.1016/0022-460X(91)90595-B.
17. Park Y.S., Park H.S., Lee S.S. Weighted-error-matrix application to detect stiffness damage by dynamic–characteristic measurement // Modal Analysis: The International Journal of Analytical and Experimental Modal Analysis. – 1988. – Vol. 3, N 3. – P. 101–107.
18. Perera R., Fang S.E., Huerta C. Structural crack detection without updated baseline model by single and multiobjective optimization // Mechanical Systems and Signal Processing. – 2009. – Vol. 23, iss. 3. – P. 752–768. – doi: 10.1016/j.ymssp.2008.06.010.
19. Rucker W. Zustandsprüfung von Bauwerken und Bauteilen mit Hilfe schwingungstechnischer Methoden – Konzept, Anwendungsbeispiele und Ausblick // Amts– und Mitteilungsblatt. – 1988. – Bd. 18, ausg. 2. – P. 134–141.