В дополнение к ранее высказанным соображениям о подходах к эксплуатации авиационной техники гражданской авиации.
Тип и характер некоторых тяжелых авиационных происшествий с 50-х годов (вспомним хотя бы гибель "Комет") привели к формированию двух базовых концепций обеспечения безопасной эксплуатации авиационных конструкций по условиям усталостной прочности и живучести: первая – концепция безопасного ресурса (т.е. эксплуатация по ресурсу), вторая – концепция эксплуатационной живучести (повышенной живучести) (т.е. эксплуатация по техническому состоянию).
Концепция безопасного ресурса (срока службы) сводится для конкретного конструктивного элемента к определению момента появления усталостной макротрещины. Эта концепция не допускает эксплуатацию поврежденной конструкции: после наработки установленного этот конструктивный элемент (узел) изымается из эксплуатации (например, шасси).
Концепция повышенной живучести допускает разрушения (повреждения в виде макротрещины докритических размеров) в процессе эксплуатации планера определенного числа конструктивных элементов, не приводящих к катастрофическому разрушению остальной части конструкции самолета.
Эта концепция основана на предположении о том, что уровень статической прочности поврежденной конструкции таков, что вероятность превышения его максимальной нагрузкой, реализуемой в эксплуатации, чрезвычайно мала в том интервале времени, который самолет налетает до ближайшего осмотра и ремонта.
Допускаемые напряжения в элементах конструкции, спроектированных в рамках концепции эксплуатационной живучести, могут быть больше на 15-20% по сравнению с соответствующими напряжениями, принимаемыми для аналогичной конструкции, спроектированной на основе концепции безопасного ресурса.
Однако конструкция с эксплуатационной живучестью обладает рядом затратных особенностей:
Во-первых, она требует более трудоемкого технического обслуживания (эксплуатация по техническому состоянию), так как появление трещин, начиная с некоторой наработки, является не исключением, а закономерным явлением.
Во-вторых, эффективность осмотров должна быть такой, чтобы любая трещина (докритических размеров) обнаружилась до того, как она станет опасной для самолета.
В-третьих, в этом случае каждый самолет может эксплуатироваться до выработки своего индивидуального ресурса.
Важно подчеркнуть, что нецелесообразно проектировать и строить конструкцию полностью в соответствии только с принципом безопасного ресурса или только с принципом эксплуатационной живучести.
В конструкции одного и того же самолета могут быть силовые элементы и конструктивные агрегаты, спроектированными по разным принципам обеспечения безопасности.
В настоящее время распространение получили конструкции планеров самолета, в которых используется оба принципа.
В этом случае конструкция планера в целом (как тонкостенная конструкция) является конструкцией, реализующей принципы эксплуатационной живучести.
В то же время основные силовые элементы агрегатов могут быть выполнены по принципу обеспечения безопасности в рамках безопасного ресурса. К таким элементам относятся, в первую очередь, детали, выполненные из высокопрочных материалов с большим сосредоточием материала в сечении, которые при этом особенно труднодоступны для осмотра.
С позиции надежности оба рассматриваемых принципа дополняют друг друга: один принцип требует отсутствия трещин, а другой принцип – требует их надежного обслуживания – тем самым повышается надежность эксплуатации самолетного парка.
Интересно сопоставить стоимость изготовления двух одинаковых самолетов (одной модели) на спроектированных и изготовленных в двух вариантах:
I) Самолет с безопасно повреждающейся конструкцией
II) Самолет на основе конструкции с безопасным сроком службы.
На стоимость изготовления влияют два фактора:
а) степень сложности конструкции
б) масса конструкции.
Такой эксперимент был выполнен для самолета достаточно простой конструкции с пассажировместимостью около 30-40 человек (самолет HS.650). БОльшая стоимость присуща конструкции с бОльшей степенью сложностью.
Было установлено, что самолет с безопасным сроком службы имеет бОльшую массу, чем аналогичный самолет с безопасно повреждающейся конструкцией.
Однако стоимость изготовления этих самолетов данной модели оказалась одинаковой.
Объясняется это тем, что снижение массы самолета с безопасно повреждающейся конструкцией практически полностью «уравновешено» увеличением сложности конструкции и, следовательно, ее удорожанием.
Применительно к широкофюзеляжным гражданским самолетам, эксплуатирующимся на линиях полета, удорожание конструкции, изготовленной по принципу допускаемого повреждения, непременно с лихвой окупается тем, что ресурс такой конструкции по сравнению с конструкцией, изготовленной с безопасным сроком службы, увеличивается примерно в 2-2,5 раза, что предопределяет экономичную эффективность и прогрессивность нового подхода, в рамках концепции эксплуатационной живучести. Но опять-таки, отмечаем себе, что этот подход:
- требует более трудоемкого технического обслуживания (эксплуатация по техническому состоянию), так как появление трещин, начиная с некоторой наработки, является не исключением, а закономерным явлением;
- эффективность осмотров должна быть такой, чтобы любая трещина (докритических размеров) обнаружилась до того, как она станет опасной для самолета.
Реализация этих требований невозможна без систематического и периодического применения методов и средств неразрушающего контроля в процессе эксплуатации и ремонтов самолета. И экономить на этом ну никак нельзя. В ремонтных и эксплуатационных регламентах это должно быть прописано досконально производителем.
Применительно к погибшему А321 - за 14 лет эксплуатации (с момента ремонта в 2001 году до момента гибели в 2015 году) самолет совершил примерно 8400 типовых полетов (если брать по 2 полета в день в течение 300 дней за один год). Интересно, за этот период и с такой наработкой сколько раз и с какой глубиной необходимо было проводить обслуживание самолета, и сколько раз и с применением каких средств неразрушающего контроля следовало проводить обследование технического состояния самолета (и планера в частности)? И где, кем, что и как проводилось в действительности?
Тема: Современные авиакатастрофы: хроника событий (Прочитано 431852 раз)