Повышение эффективности методов диагностирования и технического обслуживания элементов конструкции воздушных судов

1.

ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНТСТВО ВОЗДУШНОГО ТРАНСПОРТА (РОСАВИАЦИЯ)
ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ БЮДЖЕТНОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО ОБРАЗОВАНИЯ
«САНКТ-ПЕТЕРБУРГСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ ГРАЖДАНСКОЙ АВИАЦИИ ИМЕНИ ГЛАВНОГО
МАРШАЛА АВИАЦИИ А.А. НОВИКОВА»
(ФГБОУ ВО СПбГУ ГА им. А.А. Новикова)
ДАВЫДОВ ИСКАНДАР АХТАМОВИЧ
ПОВЫШЕНИЕ ЭФФЕКТИВНОСТИ МЕТОДОВ ДИАГНОСТИРОВАНИЯ И ТЕХНИЧЕСКОГО ОБСЛУЖИВАНИЯ
ЭЛЕМЕНТОВ КОНСТРУКЦИИ ВОЗДУШНЫХ СУДОВ, ВЫПОЛНЕННЫХ ИЗ КОМПОЗИЦИОННЫХ МАТЕРИАЛОВ
Научная специальность: 2.9.6. «Аэронавигация и эксплуатация авиационной техники»
Диссертация на соискание ученой степени кандидата технических наук
Научный руководитель:
кандидат технических наук,
доцент Д.А. Иванов
Санкт-Петербург
2025

2.

Использование КМ на конкретных типах
воздушных судов
Воздушное судно
Доля КМ в конструкции
МС-21-310
40 %
Примечание
Использование КМ в
крыле и других структурных элементах.
Боинг 787 (Dreamliner)
70 %
Обширное
использование
КМ, включая
углепластик.
Боинг 777
15%
Доля КМ несколько меньше, чем у 787
Dreamliner.
Аэробус A350 XWB
53%
Высокая доля КМ в конструкции.
2

3. Boeing-787

3

4.

4

5.

5

6.

Цель и задачи работы. Целью диссертационного исследования является разработка и внедрение
метода активного термоакустического обслуживания (АТАО) для повышения эффективности
технической эксплуатации композитных авиационных конструкций. Исследование направлено на
создание более точных, быстрых и эффективных методов диагностики, которые будут интегрированы
в существующие системы ТО.
Для достижения этих целей были поставлены следующие основные задачи:
разработка алгоритмов и моделей для реализации метода активного термоакустического
воздействия;
проведение экспериментальных исследований для подтверждения эффективности предложенных
методов;
интеграция разработанных методов в существующие системы ТО авиационных конструкций;
оценка эффективности и безопасности разработанных методов на практике.
6

7.

Положения, выносимые на защиту:
1. Метод активного термоакустического обслуживания (АТАО) обеспечивает высокоточное обнаружение
скрытых дефектов в КМ, существенно увеличивая достоверность и надежность диагностики авиационных
конструкций.
2. Алгоритм интеграции автоматизированных систем контроля в непрерывный цикл ТО, позволяет сократить
временные затраты на проведение осмотров на 37% и повысить точность обнаружения дефектов до 97%.
3. Электромагнитный акустический метод с математическим обоснованием позволяет моделировать процесс
диагностики композиционных авиационных конструкций.
4. Алгоритм интеграции метода активного термоакустического обслуживания (АТАО) в действующие
системы ТО и диагностики авиационных конструкций позволяет повысить эффективность существующих
методов, избегая необходимости значительных модификаций текущих эксплуатационных процессов и
способствует доступности внедрения разработок и их экономической целесообразности.
7

8. Смоделированный образец многослойного КМ с подповерхностным расслоением и разрывов

Смоделированный
подповерхностным
образец
многослойного
расслоением
и
КМ
с
разрывов
8

9. ВО дефектов в зависимости от геометрических параметров глубины (мм) и площади (〖мм〗^2)

ВО дефектов в зависимости от геометрических
параметров глубины (мм) и площади (мм2 )
Макс. вероятность обнаружения
(%)
Макс. вероятность обнаружения
(%)
100
100
90
90
80
80
70
70
60
60
50
50
40
74
62
30
20
10
0
46
79
83
88
93
40
94
97
91
94
96
5.0
6.0
7.0
8.0
9.0
98
56
42
20
10
89
71
30
33
83
23
0
1.0
2.0
3.0
4.0
10.0
9

10. График зависимости глубины вмятины от энергии удара (ударный элемент диаметром 30 мм)

График зависимости глубины вмятины от энергии
удара (ударный элемент диаметром 100 мм)
Глубина вмятины (мм) и энергия
удара (Дж)
Глубина вмятины (мм)
4
3,8
6
3,5
3,4
5,1
5
3,1
3
4,6
2,8
4,2
4
2,5
3,9
3,4
2,1
2
3,1
3
2,6
1,7
2,7
1,5
2,1
2
1,3
1
1,6
0,9
1,1
1
0,5
0
0,5
0
0
20
40
60
80
100
120
0
20
40
60
80
100
120
10

11.

Математическая модель термографии для оценки повреждений на композиционных конструкциях воздушных судов
КМ можно представить как совокупность слоев с различными теплопроводными
свойствами.
Уравнение
теплопроводности
для
многослойной
структуры
записывается следующим образом:
Дефекты
изменяют
теплопроводности.
распределение
Например,
пустоты
температуры
или
расслоения
из-за
вносят
нарушения
тепловые
сопротивления. Для дефекта d в слое i: