А. М. Гареев. Основы технологии ремонта летательных аппаратов и авиационных двигателей. Электронный курс лекций
1 МИНОБРНАУКИ РОССИИ ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ БЮДЖЕТНОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ «САМАРСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ АЭРОКОСМИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ ИМЕНИ АКАДЕМИКА С.П. КОРОЛЕВА (НАЦИОНАЛЬНЫЙ ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ)» А. М. Гареев Основы технологии ремонта летательных аппаратов и авиационных двигателей Электронный курс лекций САМАРА 2012
2 УДК Автор: Гареев Альберт Минеасхатович Гареев, А. М. Основы технологии ремонта летательных аппаратов и авиационных двигателей [Электронный ресурс] : электрон. курс лекций / А. М. Гареев; Минобрнауки России, Самар. гос. аэрокосм. ун-т им. С. П. Королева (нац. исслед. ун-т). — Электрон. текстовые и граф. дан. (1,6 Мбайт). — Самара, эл. опт. диск (CD-ROM). В предлагаемом курсе лекций изложены основы технологического процесса ремонта и восстановления работоспособности основных деталей и узлов авиационных двигателей и летательных аппаратов на серийном заводе и ремонтном предприятии. Курс лекций предназначен для студентов факультета инженеров воздушного транспорта, обучающихся по направлению бакалавриата «Техническая эксплуатация летательных аппаратов и двигателей» и изучающих дисциплину «Производство и ремонт летательных аппаратов и двигателей» в 8 семестре. Разработано на кафедре эксплуатации авиационной техники. Самарский государственный аэрокосмический университет,
3 СОДЕРЖАНИЕ ЛЕКЦИЯ 1 Причины поступления авиационной техники в ремонт Износ элементов конструкции Конструктивные недостатки и производственные дефекты Нарушение правил эксплуатации.. 13 ЛЕКЦИЯ 2 Виды ремонтов авиационной техники Планово-предупредительная система ремонтных работ Система регламентированных ремонтов Система поэтапных зональных ремонтов Система ремонта по фактическому техническому состоянию 18 ЛЕКЦИЯ 3 Особенности авиаремонтного производства Характеристика авиаремонтного производства Производственный и технологический процессы ремонта.. 21 ЛЕКЦИЯ 4 Подготовка летательного аппарата и авиационного двигателя к ремонту Приемка в ремонт Предварительная промывка Разборка самолетов и двигателей Очистка и промывка Механические методы Химический и электрохимический методы Ультразвуковой метод очистки 30 3
4 4.4.4 Удаление лакокрасочных покрытий. 31 ЛЕКЦИЯ 5 Определение технического состояния (дефектация) Требования, предъявляемые при дефектации Методы дефектации Оптические методы контроля Капиллярные методы контроля Акустические методы контроля Методы контроля, основанные на использовании проникающих излучений Методы магнитной дефектоскопии Вихретоковый контроль Технические измерения деталей Испытания на прочность и герметичность 43 ЛЕКЦИЯ 6 Основные технологические процессы восстановления деталей при ремонте Восстановление обработкой резанием Слесарная обработка Механическая обработка Применение сварки и пайки при ремонте 50 ЛЕКЦИЯ 7 Нанесение гальванических покрытий Хромирование Меднение Никелирование Свинцевание и индирование Цинкование и кадмирование. 57 4
5 7.6 Оксидные покрытия легких металлов.. 58 ЛЕКЦИЯ 8 Напыление покрытий Газопламенное напыление Детонационное напыление Плазменное напыление Восстановление лакокрасочных покрытий. 69 ЛЕКЦИЯ 9 Ремонт планера летательного аппарата Ремонт планера клепкой Ремонт герметических отсеков планера ЛЕКЦИЯ 10 Сборка и испытания летательного аппарата и авиационного двигателя после ремонта Сборка самолетов после ремонта Наземные и летные испытания самолетов Сборка авиационных двигателей после ремонта Методы сборки, обеспечивающие заданную точность Точность сборки Сборочные размерные цепи Расчет линейных сборочных цепей Методы сборки, обеспечивающие заданную точность Неоднородные сборочные погрешности.. 93 ЛЕКЦИЯ 11 Перспективы развития организации ремонта авиационной техники.. 95 ЛИТЕРАТУРА 98 5
6 ЛЕКЦИЯ 1 Причины поступления авиационной техники в ремонт Современное воздушное судно представляет собой очень сложную конструкцию, состоящую из большого количества различных по форме, размерам, материалам, условиям работы и назначению изделий АТ. В процессе эксплуатации под воздействием статических динамических нагрузок, температур, атмосферных осадков, по причине конструктивных и производственных дефектов, а также возможных нарушений условий ТО изделия повреждаются. Как правило, большинство повреждений приводит к потере изделиями работоспособного состояния. Такие изделия снимают с эксплуатации и, если они ремонтопригодны, отправляют в ремонт. Основными причинами поступления АТ в ремонт являются: 1) износ элементов конструкции; 2) конструктивные недостатки и производственные дефекты; 3) нарушения правил эксплуатации. Рассмотрим подробнее характер возникновения и последствия этих причин. 1.2 Износ элементов конструкции В процессе эксплуатации самолеты и авиадвигатели находятся под воздействием усилий (различных нагрузок), вибрации, пыли, различных газов, высоких температур и атмосферных условий. Все эти факторы вызывают естественный износ деталей и агрегатов, заключающийся в постепенном изменении их размеров, формы, качества поверхности и прочностных свойств. Эти изменения ведут к снижению надежности и, в конечном счете, к выходу из строя деталей и агрегатов самолетов и авиадвигателей. Существуют различные виды естественного износа: контактный; окислительный; абразивный; эрозионный; тепловой; деформационный; коррозионный; усталостный. 6
7 Контактный износ. Конструкции самолета и авиадвигателя включают большое количество неподвижных и подвижных сочленений. В этих сочленениях участвуют контактирующие детали, а именно: валы (или болты, стержни, поршни и т.п.) и отверстия (втулки (рис. 1.1), подшипники, цилиндры и т.п.). Усилия, действующие при работе на элементы сочленений, измеряются десятками тонн. При некоторых режимах полета в конструкциях самолета и двигателя возникают вибрации и знакопеременные нагрузки. Рис. 1.1 Контактный износ кольцевой поверхности втулки Под воздействием усилий и вибраций поверхностный слой металла разрушается. Частицы поверхностного слоя выкрашиваются и отделяются в виде продуктов износа — металлической пыли. Окислительный износ. Под воздействием кислорода воздуха и различных химических элементов и соединений, находящихся в маслах, в газах и воде, тем или иным путем попадающих в нагруженное сочленение, Рис. 1.2 Окислительный износ внутренней беговой дорожки на рабочих поверхностях (рис. 1.2) появляются тонкие оксидные пленки с 7
8 пониженным сопротивлением износу. В результате развивается окислительный износ, сопутствующий контактному износу и усиливающий его. Абразивный износ. Под воздействием твердых частиц пыли, проникающих в подвижные сочленения, и продуктов износа, частично остающихся в нем, на рабочих поверхностях может развиваться абразивный износ. Этот износ выражается в рисках и задирах на рабочих поверхностях трущихся деталей сочленения. Рис. 1.3 Абразивный износ В рисках и задирах задерживаются абразивные (царапающие) твердые частицы и таким образом абразивный износ нарастает. Этот вид износа имеет место на шейках валов (рис. 1.3), осей и поршней, на втулках, подшипниках, цилиндрах и т.п. Особое место занимает абразивный износ внешних поверхностей обшивки самолета, на которых ударами твердых частиц, увлекаемых воздушным потоком, образуются царапины и забоины. Эрозионный износ (вымывание). Поверхности, находящиеся под воздействием скоростных потоков жидкостей и горячих газов, подвержены эрозионному износу. В этом случае на рабочей поверхности изделий 8
9 появляются густо расположенные лунки. Такому износу подвержены, например, рабочие поверхности форсунок, сопел, лопатки газовых турбин (рис. 1.4), стенки камер сгорания двигателей и т.п. Рис. 1.4 Эрозионный износ лопаток Тепловой износ. На трущихся поверхностях при значительных удельных давлениях и плохой смазке развиваются высокие температуры, вызывающие тепловой износ поверхностей. При высоких температурах структура поверхностных слоев металлов трущихся деталей изменяется. В результате первоначальное соотношение твердостей поверхностей сочленения уменьшается, а вместе с этим увеличивается износ деталей. Признаком начала теплового износа являются цвета побежалости на рабочих поверхностях. Рис. 1.5 Тепловой износ В некоторых случаях в местах особо высоких контактных напряжений температура в поверхностных слоях деталей сочленения настолько повышается, что возникает мгновенное местное сваривание частиц 9
10 металлов соединенных деталей (вал, подшипник). При дальнейшем взаимном перемещении деталей приварившиеся частицы металла вырываются из поверхности менее прочного металла, оставляя на ней задиры (рис. 1.5). Те же частицы металла остаются приваренными к поверхности более прочного металла, делая ее грубо шероховатой, вызывающей в дальнейшем интенсивный абразивный износ рабочих поверхностей контактирующих деталей. Деформационный износ. Он характеризуется тем, что в условиях значительных статических, динамических и тепловых напряжений металл пластически деформируется (наклеп, смятие, вытяжка) и теряет прочность (рис. 1.6). Так, например, стяжные болты вытягиваются под влиянием длительного действия усилий затяжки; спиральные пружины, находясь длительное время в сжатом или растянутом состоянии, теряют упругость; вытягиваются и ослабевают заклепки. При деформационном износе в его аварийной стадии происходит разрыв детали по сечению, в котором металл перешел за предел пластичности. Рис. 1.6 Деформационный износ Коррозионный износ. В результате взаимодействий металла с внешней средой поверхности деталей самолетов и двигателей, подверженные систематическому воздействию атмосферных условий (влага, смена температур воздуха и т.п.), или контактирующие с горячими газами, гидравлическими смесями и жидким топливом, постепенно корродируют. Коррозия (рис. 1.7) развивается на внешних поверхностях самолетов и двигателей (обшивке, деталях компрессора, на диске турбины и т.п.), а также на внутренних поверхностях агрегатов, цилиндров, насосов, баков, 10
11 Рис. 1.7 Коррозионный износ трубопроводов гидравлической и топливной систем. Коррозионный налет на металле постепенно утолщается. Это может привести к постепенному изменению размеров изделий и к снижению прочности их поверхностей. Усталостный износ. Разновидностью естественного износа является развитие усталостных явлений в металле конструкций самолетов и двигателей, возникающих под воздействием знакопеременных напряжений в процессе работы. Эти явления развиваются в местах концентрации напряжений: вокруг отверстий, в местах резких изменений сечений детали, у краев глубоких рисок, вокруг задиров, забоин и коррозии на поверхностях. Усталостный износ металла проявляется в сетке мелких трещин на поверхности детали. Эти трещины, концентрируя напряжения на своих концах, развиваются в длину и глубину, значительно ослабляя пораженную ими деталь и вызывая, в конце концов, ее разрушение (рис. 1.8). Рис. 1.8 Усталостный износ 11
12 1.2 Конструктивные недостатки и производственные дефекты Конструктивные недостатки. Самолеты и авиадвигатели передаются в эксплуатацию после заводских, государственных и эксплуатационных испытаний. Эти испытания краткосрочны и в них участвует ограниченное число опытных образцов. Во время испытаний самолеты тщательно пилотируются и обслуживаются высококвалифицированными специалистами. Поэтому в процессе испытаний не удается выявить все недостатки конструкции. Лишь в процессе массовой эксплуатации самолетов и двигателей появляется возможность выявить все слабые места конструкции изделий АТ. В разнообразных условиях работы при эксплуатации ВС специалистами выявляются те или иные конструктивные недостатки, которые могут привести к выходу авиатехники из строя. В результате в ремонтных органах приходится не только ремонтировать самолеты и двигатели, но и решать вопросы о доработке конструкций. Производственные дефекты. Начало эксплуатации новых типов самолетов и двигателей совпадает обычно с запуском их в серийное производство. Технологические процессы на серийных заводах отличны от опытных заводов. Здесь иные способы заготовки деталей, ускоренные процессы механической и термической обработки. Все эти изменения могут на первых порах вызвать производственные дефекты, не наблюдавшиеся на опытных образцах. Дефектные детали могут появиться и в результате нарушения технологической дисциплины и недостаточно строгого контроля качества на заводах. Характерными производственными дефектами деталей самолетов и двигателей являются несоответствие структуры металла в результате неправильной технологии штамповки, сварки или термообработки; остаточные напряжения в сварных конструкциях в результате нарушения режима сварки; поверхностные трещины в результате неправильных режимов шлифования; отслоения гальванопокрытий в результате неверной заточки и заправки шлифовальных кругов и т.д. Сокращение количества производственных дефектов обеспечивается ростом технической культуры на заводах и повышением квалификации рабочих и инженерно-технических работников и строгим соблюдением технологической дисциплины на производстве. 12
13 1.3 Нарушение правил эксплуатации Исправность самолетов и двигателей в значительной степени обуславливается строгим соблюдением рекомендаций по летной и технической эксплуатации. В результате не полно проведенных осмотров и подготовок самолетов к полетам могут остаться незамеченными дефекты, влекущие за собой отказы изделий АТ. Так, например, достаточно не зашплинтовать или не законтрить гайку, чтобы под влиянием вибраций в полете она самопроизвольно отвернулась, крепление ослабло и в результате появилась течь масла или горючего. Небрежный осмотр форсунок двигателя или засорение горючего при заправке ведут к засорению форсунок, нарушению режима горения и в результате к обрыву лопаток и выходу двигателя из строя. Нарушения правил пилотирования (чрезмерный форсаж двигателя и т.п.) приводят к перегрузкам элементов конструкции. К таким же результатам приводят грубые посадки. В результате ускоряется развитие усталостных явлений и выход конструкции из строя. 13
14 ЛЕКЦИЯ 2 Виды ремонтов авиационной техники Под ремонтом АТ понимается комплекс организационных, технологических и экономических мероприятий по восстановлению ресурса, исправности и работоспособности изделий. Ремонт выполняется на изделии (самолете, двигателе) снятом с эксплуатации вследствие отработки заданных ресурсов (или сроков службы) или в результате повреждения. Различают три вида ремонта: текущий, средний и капитальный. Текущий ремонт это минимальный по объему ремонт, при котором обеспечивается нормальная эксплуатация изделия до очередного планового ремонта. Во время текущего ремонта неисправности устраняются заменой или восстановлением отдельных составных частей (быстроизнашивающихся деталей), а также выполняются регулировочные работы. Текущий ремонт производится силами эксплуатационных предприятий и является составной частью регламентного обслуживания авиатехники. Средний ремонт также осуществляется за счет восстановления эксплуатационных характеристик изделия или замены изношенных или поврежденных составных частей. Кроме этого при среднем ремонте проверяется состояние других изделий АТ с устранением обнаруженных неисправностей. Следует также отметить, что при среднем ремонте может производиться капитальный ремонт отдельных компонентов ВС. Капитальный ремонт выполняется после отработки самолетом межремонтного ресурса. Этот вид ремонта заключается в полной разборке ВС и дефектации изделий АТ с последующей их заменой или восстановлением исправного состояния. После ремонта осуществляется процесс сборки: узловая, агрегатная, общая. На каждом этапе сборки выполняется контроль работоспособности изделий и агрегатов. После общей сборки ВС проходит ряд испытаний (наземные и летные). Капитальный и средний ремонты выполняются на ремонтных заводах. Все ресурсы до ремонтов устанавливаются применительно к капитальным ремонтам. Системы ремонтов AT 14
15 Под системой ремонта AT понимается комплекс положений и норм, определяющих порядок проведения работ по ремонту AT для заданных условий эксплуатации с целью обеспечения показателей качества и эффективности, предусмотренных нормативной документацией. Система ремонта AT является составной частью общей системы технического обслуживания и ремонта AT. В гражданской авиации РФ и в зарубежных авиакомпаниях в настоящее время применяются следующие системы ремонтов. ремонта 2.1 Планово-предупредительная система ремонтных работ При этой системе для ЛА или его агрегатов назначаются ресурсы до T ( i) P, T (2) P. T ( k ) P. Самолеты направляются в ремонт независимо от состояния как только исчерпан очередной ресурс до ремонта (1) Y (i) T P. Ресурс (.) T и последующие ресурсы T устанавливаются по наиболее слабым Y местам, т.е. по тем частям летательного аппарата ( ЛА) (агрегата), на которых наиболее быстро возникает дефект. При этом речь идет о частях, устранение неисправностей которых не может быть выполнено в условиях эксплуатационных предприятий из-за большого объема демонтажных, монтажных работ, регулировок, испытаний и т.д. Например, это может быть стык отъемной части крыла (ОЧК) с центропланом. По этому стыку характерен дефект в виде увеличенного (по сравнению с заводским) зазора между болтом и отверстием фитинга. Устранение дефекта требует отстыковки ОЧК и, следовательно, большого объема демонтажных и монтажных работ. Обычно ЛА имеет группу слабых мест. Так, примерно при одних и тех же наработках могут встретиться увеличенные зазоры не только по стыку ОЧК с центропланом, но и в шарнирных подвесках стоек и подкосов шасси, подвесках рулей и т.д. Как уже отмечалось, ресурс до ремонта T (i) P должен быть таков, чтобы развитие дефекта не привело к отказу. Поэтому среди всех слабых мест выделяется группа, развитие дефектов на которой идет наиболее быстро и создает наибольшую опасность возникновения 15
16 2.2 Система регламентированных ремонтов При этой системе весь объем капитального ремонта разбивается на несколько этапов (обычно не больше четырех), каждый из которых представляет собой средний ремонт. Работы, выполненные на всех этапах, образуют полный объем капитального ремонта, так что после их выполнения оказывается, что все части воздушного судна были проверены с целью выявления и устранения неисправностей. Этапы ремонта (рис. 2.1) располагаются по наработке через некоторые заранее определенные промежутки. На каждом этапе есть группа постоянных работ, которые выполняются независимо от состояния воздушного судна, и группа переменных работ, которые зависят от имеющихся неисправностей. Объем работ на каждом последующем этапе больше, чем на предыдущем. Рис. 2.1 Распределение этапов регламентированных ремонтов На каждом этапе ремонта выполняется только тот объем демонтажных работ, который диктуется возможными на этом этапе дефектами. Например, после 3000 летных часов наиболее часто наблюдаются неисправности кресел, освещения, пола в пассажирском салоне, дефекты колес шасси, подвески рулей и некоторые другие. В соответствии с этим, если первый этап ремонта выполняется после 3000 летных часов, то он будет ограничен демонтажными и монтажными работами, требующимися для выявления и устранения указанных неисправностей и дефектов. При наработке 6000 летных часов могут появляться дефекты на подвеске ОЧК к центроплану, дефекты подвески шасси и ряд других. Соответственно с этим на втором этапе ремонта объем демонтажных и монтажных работ, помимо всех работ первого этапа, будет включать в себя отстыковку ОЧК, демонтаж и ремонт шасси и т.д. Преимущество рассматриваемой системы состоит в том, что на каждом этапе объем демонтажных и монтажных работ целиком диктуется только теми неисправностями, появление которых возможно. В отличие от этого при 16
17 планово-предупредительной системе капитальных ремонтов объем демонтажных и монтажных работ намного превышает минимально необходимый для устранения имеющихся неисправностей. Например, если обратиться к рис.2.1, то уже при 6000 ч наработки потребовалась бы полная разборка самолета. При системе регламентированных ремонтов на этом этапе проводится лишь демонтаж ОЧК, шасси, рулей и некоторых систем. Система регламентированных ремонтов позволяет увеличить по сравнению с системой планово-предупредительных ремонтов ресурсы (i) TP и ( +1) снизить величину отношения C i / T i P. Одновременно существенно сокращаются простои ЛА. Создается возможность совмещения некоторых форм периодического технического обслуживания (регламентных работ) с ремонтом. Следует, однако, иметь в виду, что система регламентированных ремонтов требует для обеспечения безопасности полетов тщательного изучения закономерностей появления неисправностей. Иначе могут быть допущены грубые ошибки при определении необходимого объема работ на каждом из этапов ремонта. 2.3 Система поэтапных зональных ремонтов При этой системе общий объем капитального ремонта разбивается на несколько этапов. Каждый этап является средним ремонтом. В этом смысле рассматриваемая система не отличается от системы регламентированных ремонтов, но на каждом этапе объем работ задается на основе деления ЛА на зоны (рис. 2.2.). На каждом этапе выполняется ремонт одной из зон. Так, для самолета 1 ремонт ведется последовательно от зоны 1-й на первом этапе до зоны 4-й на последнем. Для самолета 2 избрана последовательность зон 2-я, 3-я, 4-я, 1-я т.д. По сравнению с системой регламентированных ремонтов недостатком системы зональных ремонтов является то, что объем демонтажных и монтажных работ не связан с возможностью появления тех или иных неисправностей. Преимущества рассматриваемой системы в том, что данная зона (например, зона 1-я на рис. 2.2) ремонтируется при различных наработках (Т 1, Т 2, Т 3, Т 4 ) и, следовательно, имеется возможность наблюдать состояние частей этой зоны по мере увеличения наработки. Это позволяет в короткие сроки изучить закономерности появления и развития неисправностей и на их основе оперативно уточнить межремонтные ресурсы 17
18 (i) T P. Система зональных ремонтов обеспечивает возможность более раннего выявления дефектов по сравнению с планово-предупредительной. Рис. 2.2 Схема разделения самолета на зоны (а) и организация поэтапного зонального ремонта на 4-х самолетах (б) Также как и при системе регламентированных ремонтов, имеется возможность совмещения некоторых форм периодического технического обслуживания с ремонтами и тем самым сокращения простоев ЛА. 2.4 Система ремонта по фактическому техническому состоянию Для всех перечисленных систем ремонтов характерно, что наработка до очередного ремонта (этапа) задается заранее и не связана с состоянием конкретного ЛА. При этом оказывается, что для части ЛА, которые находились в благоприятных условиях эксплуатации, ремонт мог быть (i) выполнен намного позже, чем это диктуется величинами T P. Экономически целесообразно ремонтировать самолет в момент, когда ее техническое состояние требует ремонта Здесь имеется полная аналогия с преимуществами и недостатками ресурса по предельному состоянию и назначенного ресурса. Если ремонт выполняется при наработке, отвечающей некоторому предельному состоянию самолета, при котором он требует устранения неисправностей, то говорят, что используется система ремонтов по фактическому техническому состоянию. 18
19 Выполнение требований обеспечения высокой безопасности полетов при системе ремонтов по фактическому техническому состоянию является сложной технической задачей. Возможность использования этой системы ремонтов должна быть заложена в процессе конструирования и изготовления самолета, т.е. должны быть обеспечены высокая живучесть частей самолета, высокая контролепригодность, легкосъемность и взаимозаменяемость частей. Высокая живучесть означает, что дефекты и вызываемые ими неисправности весьма медленно развиваются, и поэтому имеется достаточное время для их выявления, прежде чем наступит отказ. Высокая контролепригодность ЛА означает, что все его части могут быть без общего демонтажа ВС подвергнуты диагностированию для выявления их технического состояния. Для этого должны быть встроены диагностические датчики, приборы для контроля состояния частей ЛА. Например, авиадвигатель должен иметь окна для контроля состояния роторов и статоров компрессора и турбины, датчики для контроля состояния подшипников и т.д. Легкосъемность частей позволяет проводить их замену без общего демонтажа самолета. Например, при блочной конструкции авиадвигателя возможна замена частей компрессора без общей разборки всего двигателя. Взаимозаменяемость частей обеспечивает их замену без подбора и подгонки. Сложность конструкции ЛА и его агрегатов приводит к необходимости ограничения набора агрегатов и их частей, подлежащих ремонту по техническому состоянию. Основой для выполнения ремонта по техническому состоянию является не только выявление состояния ЛА и его частей без существенного объема разборки, но и прогнозирование технического состояния ЛА на длительный срок эксплуатации. Это особенно относится к частям ЛА, устранение неисправностей которых в условиях эксплуатации слишком трудоемко. 19
20 ЛЕКЦИЯ 3 Особенности авиаремонтного производства 3.1 Характеристика авиаремонтного производства Авиаремонтное производство характеризуется высоким техническим уровнем, обусловленным сложностью АТ. Для него характерно наличие разнообразного сложного современного оборудования и высококвалифицированных кадров специалистов и рабочих. Процесс ремонта существенно отличается от процесса производства новых видов изделий и имеет свои специфические особенности, которые обязательно должны учитываться при решении различных организационно-технических задач. К основным особенностям авиаремонтного производства относятся следующие: 1. Заранее не известно, в каком состоянии будет поступать техника в ремонт, с какими дефектами, поломками. Это затрудняет планирование производства, т.к. приходится руководствоваться средними нормативами в части обеспечения рабочей силой, площадями, материалами, запасными частями, всеми видами энергии и т.п. 2. Одному ремонтному предприятию приходится ремонтировать многообразную сложную технику (планер, электрооборудование, радиоаппаратуру, приборы и т.д.), которая выпускается большим количеством заводов. Нередко на одном ремонтном заводе производится ремонт одновременно нескольких изделий AT. 3. Ремонтное предприятие имеет дело с готовыми конструкциями и не имеет права самостоятельно вносить в конструкцию какие-либо изменения. 4. Заводы авиационной промышленности выпускают самолеты небольшими сериями, каждая из которых имеет свои конструктивные и технологические особенности. Это нарушает ритм ремонтного производства, усложняет организацию снабжения запасными частями, увеличивает количество производственной документации и т.д. На самолетах старых серий в процессе ремонта приходится выполнять весьма значительный объем работ по их модернизации. 5. Частая сменяемость объектов ремонта в результате обновления 20
21 самолетно-моторного парка. 6. Большой удельный вес маломеханизированных работ по промывке и очистке, дефектации, слесарных, жестяно-клепальных. 7. Наличие значительного количества элементов конструкции, требующих индивидуального подбора и подгонки. 8. Высокие требования к точности дефектации объектов ремонта. 9. Применение большой номенклатуры дорогостоящих материалов, полуфабрикатов и запасных частей, которые ремонтные предприятия закупают у промышленности, что приводит к большому удельному весу их в общей стоимости ремонта. 10. Применение сложного технологического оборудования, используемого с относительно невысокой интенсивностью. 3.2 Производственный и технологический процессы ремонта Производственный процесс ремонта совокупность действий, в результате которых обеспечивается восстановление работоспособности объектов ремонта. Производственный процесс ремонта характеризуется предметами производства (в данном случае это изделия авиационной техники), средствами труда, технологическими процессами и самим трудом. Производственный процесс ремонта включает подготовку средств ремонта, организацию обслуживания рабочих мест, получение и хранение ремонтного фонда, материалов, полуфабрикатов и запасных частей, а также все стадии ремонта. Технологический процесс ремонта — часть производственного процесса, непосредственно связанная с оценкой и изменением состояния объекта ремонта. Технологический процесс ремонта состоит из таких этапов, как приемка в ремонт, предварительная дефектация, демонтаж и разборка, очистка и промывка, дефектация, собственно ремонт, комплектовка, сборка, испытания и сдача отремонтированной техники заказчику. Схема технологического процесса ремонта авиационной техники представлена на рисунке 3.1. Ремонт авиационной техники выполняется в соответствии с документами, разрабатываемыми заводами-изготовителями и ремонтными предприятиями ГА. В состав документов по ремонту АТ, разрабатываемых 21
22 заводами-поставщиками авиационной техники, входят: руководство по ремонту, каталог деталей и сборочных единиц, нормы расхода запасных частей. Руководство по ремонту включает в себя технические условия на ремонт, технические требования к отремонтированным объектам, указания по организации и оснащению ремонта. Технические условия на ремонт содержат указания о порядке выполнения демонтажно-монтажных работ, о методах восстановления деталей в зависимости от характера выявленных дефектов, о методах испытаний после ремонта. Руководством по ремонту определяется также номенклатура приспособлений и инструментов, необходимых для выполнения ремонта и поставляемых заводами-изготовителями авиационной техники. Рис. 3.1 Схема технологического процесса ремонта На основе руководства по ремонту отдел главного технолога авиаремонтного завода разрабатывает внутреннюю технологическую документацию по выполнению всех ремонтных работ (технологии ремонта, 22
23 технологические инструкции и карты) и производственно-контрольную документацию по оформлению результатов этих работ. К производственноконтрольной документации относятся: документы по приемке AT в ремонт; карты дефектации; протоколы испытаний; карты выполненных доработок; акты сдачи отремонтированной техники. Все эти документы образуют дело ремонта. 23
24 ЛЕКЦИЯ 4 Подготовка летательного аппарата и авиационного двигателя к ремонту 4.1 Приемка в ремонт Основные условия на ремонт авиационной техники гражданской авиации и Наставление по технической эксплуатации и ремонту авиационной техники в гражданской авиации (НТЭРАТ ГА-93) определяют порядок взаимоотношений и ответственность авиаремонтных и эксплуатационных предприятий за качество и сроки ремонта. Подготовка в эксплуатационном предприятии к отправке самолета в ремонт заключается в доукомплектовании его в соответствии с комплектовочными ведомостями завода-изготовителя (кроме инструментов, наземного оборудования и комплектов запасных частей) и оформлении необходимой документации. Вместе с самолетом отправляются следующие документы: формуляры самолета и двигателя; паспорта агрегатов; свидетельство о регистрации; удостоверение о годности к эксплуатации; бортовой журнал; карта нивелировки самолета; заказ на ремонт с указанием дополнительных работ; технический акт, если самолет направляется в ремонт до отработки им межремонтного ресурса. Для того чтобы ремонтный завод мог лучше подготовиться к ремонту конкретного ЛА с учетом его индивидуальных особенностей, заблаговременно, не позднее чем за 3 месяца до отправки ЛА в ремонт эксплуатационное предприятие — заказчик направляет на завод заявку на дополнительные работы по дооборудованию и доработкам. Самолеты и вертолеты, как правило, летят на авиаремонтный завод. А двигатели и отдельные агрегаты, законсервированные и упакованные должным образом, доставляются железнодорожным или автомобильным транспортом. При этом небольшая часть межремонтного ресурса должна быть обязательно зарезервирована для выполнения такого перелета. Все ЛА, поступившие в ремонт, проверяются комплексной комиссией, в состав которой входят представители отдела технического контроля и специалисты по всем системам ЛА. В ходе приемки проверяется комплектность авиационной техники, прибывшей в ремонт, полнота и правильность оформления всей документации. Помимо этого уже в ходе приемки проводится предварительная дефектация ЛА и авиадвигателей. Она предусматривает проведение комплексного осмотра о 24
25 проверке работоспособности систем ЛА, включая запуск и опробование двигателей. В необходимых случаях, например, после поломок ЛА или при наличии жалоб экипажа на ухудшение летных характеристик (устойчивости, управляемости) выполняется нивелирование ЛА. Нивелирование позволяет проверить правильность взаимного расположения основных агрегатов планера, которое может быть нарушено вследствие остаточных деформаций, полученных при воздействии нагрузок, превышающих расчетные. Наряду с нивелированием, предварительная дефектация включает также осмотр основных силовых элементов планера, а также их проверку с применением неразрушающих методов контроля. Приемка изделий авиационной техники в ремонт оформляется приемосдаточным актом, в котором содержатся краткие сведения об изделии, его укомплектованности, оформлении технической документации, наличии или отсутствии внешних повреждений. На каждое принимаемое в ремонт изделие заводится особое дело, в которое входят ведомости технического состояния, карты измерений, протоколы испытаний, формуляры и паспорта агрегатов. Этап приемки в ремонт осуществляется в присутствии представителя заказчика, вскрывается контейнер (для двигателя) и проверяется комплектность изделия на соответствие номеров по записям в формулярах. Проверяется целостность контейнера и двигателя. Для двигателя, который поступил в ремонт в аварийном состоянии составляется специальный акт. На данном этапе заводится общее дело ремонта, в которое входят следующие документы: 1. Приёмосдаточный акт. 2. Формуляры и паспорта агрегатов и самого двигателя. 3. Ведомости технического состояния узлов, агрегатов, деталей. 4. Карта промеров. 5. Ведомости отбраковки. 6. Карта общей сборки. 7. Протоколы испытаний агрегатов и двигателя. 8. Карты консерваций и упаковки. 4.2 Предварительная промывка Авиационный двигатель, как правило, поступает в ремонт, имея наружную консервацию в виде слоя технического вазелина или пушечной смазки. Кроме 25
26 того, за время эксплуатации на наружной поверхности двигателя отлагается большое количество масляно-пылевых загрязнений. Всё это указывает на необходимость предварительной промывки. Этот этап направлен на повышение культуры ремонта в целом. Основная задача расконсервация и удаление грязи. При это применяются следующие способы промывки: 1. Ручная промывка (с помощью губки и порошка). 2. Струёй моющего раствора под давлением (керосином или бензином). 3. Обдув горячим воздухом в закрытом объёме. 4. Автоматическая промывка (душирование, представлено на рис. 1.4) Форсунки Рельсы Двигатель Бокс Коллектор Рис. 4.1 Схема автоматической промывки Схема автоматической промывки представлена на рисунке 4.1. Двигатель устанавливается на технологические опоры и по рельсам загоняется в бокс, по периметру которого установлен коллектор в форсунками. Через форсунки под давлением двигатель омывается разогретым до температуры 60 С содоводохромпиковым раствором (на 100 литров Н 2 О добавляется 0,2 кг Na 2 CO 3 и 0,15 кг K 2 Cr 2 O 7 ). 4.3 Разборка самолетов и двигателей Разборка самолетов и двигателей для ремонта преследует следующие цели: 26
27 открытие доступа для дефектации и ремонта всех элементов конструкции; ведение ремонта различных узлов и агрегатов параллельными потоками; обеспечение удобства транспортировки на производственных площадях. Последовательность разборки самолетов или двигателей определяется их конструктивными особенностями и изложена в руководствах по ремонту для каждого типа самолета или двигателя. Для сокращения продолжительности разборки ее следует вести возможно более широким фронтом. Разборка самолетов производится в специальных доках. Доки состоят из ряда подвижных и неподвижных площадок платформ, расположенных в несколько ярусов и обеспечивающих удобный подход ко всем рабочим зонам. Доки оборудуются необходимым подъемно-транспортным и вспомогательным оборудованием, обеспечивающим максимальную механизацию процесса разборки. Доки, предназначенные для разборки больших самолетов, оснащаются системами сигнализации и переговорными устройствами. Разборка авиадвигателей, как правило, организуется на поточных механизированных линиях, состоящих из нескольких постов стендов. Так, например, на рисунке 4.2. показана схема линии, предназначенной для разборки турбовинтового двигателя и состоящей из пяти постов. На первом из них с двигателя снимается вся арматура и агрегаты, на втором редуктор, на третьем турбина. Четвертый и пятый посты вертикальные. На них последовательно снимаются лобовой картер и компрессор. Установка двигателя в вертикальное положение выполняется с помощью специального кантователя. Перемещение двигателей по стендам осуществляется автоматически. Некоторые крупногабаритные турбореактивные двигатели разбираются на неподвижных стендах, позволяющих устанавливать двигатель в вертикальное и горизонтальное положение. Рис Схема поточной линии разборки авиадвигателя 27
28 Демонтированные тяжелые агрегаты и узлы самолетов и двигателей укладываются или устанавливаются на специальные передвижные тележки-подставки. Мелкие и крепежные детали укладываются в ящики или сортовики. На все ящики, сортовики и стеллажи с деталями прикрепляются бирки с номером разобранного самолета (двигателя). Последующая подетальная разборка снятых с самолетов и двигателей агрегатов и узлов осуществляется на специализированных рабочих местах в соответствующих цехах и участках. После разборки все детали, узлы и агрегаты за исключением крупных агрегатов самолетов (фюзеляж, крыло и т.п.) направляются в отделения промывки и очистки. 4.4 Очистка и промывка Задача промывки и очистки состоит в полном удалении с внешних и внутренних поверхностей всех деталей лакокрасочных покрытий (ЛКП), а также накопившихся за время эксплуатации смолистых отложений, жирового налета, грязи, нагара, продуктов коррозии. От качества очистки зависит надежность выявления дефектов, особенно таких, как трещины, износ, перегрев, коррозия и другие. Очистка и промывка организуются в отдельных помещениях, примыкающих к участкам разборки и имеющих соответствующее оборудование. Методы и средства удаления ЛКП и различных отложений должны исключать повреждения очищаемых поверхностей быть высокопроизводительными, не должны оказывать вредного воздействия на человека, загрязнять окружающую среду. В настоящее время разработано и применяется много различных методов и средств промывки и очистки. Наиболее распространенные из них рассмотрены ниже Механические методы К механическим методам очистки относятся обработка абразивными полотнами, быстровращающимися проволочными щетками (крацевание), пневмо — и гидромеханический методы. Пневмомеханическая очистка (песком, косточковой крошкой) осуществляется в специальных аппаратах, в которых абразив из бункера под давлением сжатого воздуха через шланг с наконечником — 28
29 соплом направляется на поверхность деталей (рис. 4.3). Этот способ характеризуется высокой скоростью и качеством очистки, однако имеет и существенные недостатки: возможно засорение внутренних каналов в деталях; ухудшаются условия труда рабочих (значительный уровень шума, запыленность, воздействие атомарного кислорода). Более совершенным является гидромеханический метод, при котором поверхность деталей очищается жидкостью (вода с антикоррозионными присадками), содержащей мелкие частицы абразивного материала. Гидроабразивная смесь нагнетается под давлением сжатого воздуха. 1 бункер с абразивом; 2 шланг; 3 пистолет; 4 сопло; 5 очищаемая деталь Рис Схема пневмомеханической очистки деталей: Химический и электрохимический методы При химическом методе очистка деталей двигателей и наибольших агрегатов, узлов и деталей самолетов от жировых, грязевых и смолистых отложений чаще всего производится в ваннах с щелочными моечными растворами. Химический состав растворов зависит как от материала промываемых деталей, так и от вида загрязнения. Для ускорения процесса моечные растворы применяются подогретыми до С. Подогрев растворов осуществляется непосредственно в ваннах с помощью паровых змеевиков или электроподогревателей. Для сохранения эффективности моечных растворов состав ванны корректируется, т.е. поддерживается необходимая концентрация раствора, строго выдерживается время промывки, периодически удаляются накапливающиеся загрязнения. Применяются также закрытые ванны, в которые горячий моечный раствор нагнетается под давлением, что обеспечивает сокращение продолжительности промывки. После извлечения промытых деталей из ванны во избежание появления 29
30 коррозии остатки раствора необходимо удалить промывкой в холодной, а затем в горячей воде (t = C). Все детали после промывки сушатся в сушильных шкафах (t = С). Для очистки сильно загрязненных деталей авиадвигателей применяется электрохимическая очистка. Она выполняется в ваннах с подогретым водным раствором NaOH. Обработка деталей (например, лопаток, дисков турбин и др.) ведется с переключением полярности на электродах. В результате нагар размягчается и может быть затем удален полированием Ультразвуковой метод очистки Весьма эффективным и универсальным является ультразвуковой метод очистки. Детали погружаются в ванны с моечным раствором. В днище ванны вмонтированы преобразователи ультразвуковых колебаний, действующие от специальных высокочастотных генераторов. Колебания преобразователя передаются жидкости через металлический стержень, либо через диафрагму. Для возбуждения в жидкости ультразвуковых колебаний (от 16 кгц и выше) используются явления пьезоэлектричества либо магнитострикции. Явление пьезоэлектричества состоит в том, что керамика титаната бария (получаемого путем обжига двуокиси титана и углекислого бария при t = 1400 C) и некоторые другие материалы, находясь в переменном электрическом поле, изменяют свой объем с частотой этого поля. Аналогичное изменение объема происходит и у некоторых металлов, обладающих магнитостриктивными свойствами, под воздействием переменного магнитного поля. В колеблющейся с ультразвуковой частотой жидкости развивается явление кавитации, т.е. быстро чередующиеся сжатия и расширения с образованием и захлопыванием микропузырьков газа (воздуха и паров жидкости). При захлопывании пузырьков возникают давления до нескольких десятков МПа. Этот процесс происходит во всем объеме жидкости, в результате чего под воздействием гидроударов даже самые прочные отложения полностью удаляются. Применение ультразвуковой очистки целесообразно сочетать с предварительной химической очисткой, т.к. процесс идет с высокой скоростью, раствор быстро загрязняется и требуется непрерывная прокачка его через фильтры. После ультразвуковой очистки, дающей полное удаление всех осадков, 30
31 производится обычная промывка от остатков моечного раствора в чистой воде и сушка (рис. 4.4). 1 камера предварительной очистки; 2 сортовик с деталями; 3 моечный раствор; 4 транспортер; 5 ультразвуковая ванна; 6 камера ополаскивания; 7 вода; 8 сушильная камера; 9 горячий воздух; 10 преобразователь-вибратор; 11 ультразвуковой генератор Рис. 4.4 Схема механизированной ультразвуковой моечной установки Удаление лакокрасочных покрытий Особую трудность при ремонте летательных аппаратов представляет удаление с поверхностей планера ЛКП. Это весьма трудоемкий процесс, характеризующийся повышенной пожарной опасностью, вредными условиями труда, плохо поддающийся механизации. Удаление ЛКП производится с помощью различных растворителей и смывок, которые наносятся с помощью кистей или пульверизаторов. После выдержки от 5 до 30 мин, в зависимости от вида ЛКП и применяемых растворителей или смывок, производится удаление разбухшего и отслаивающегося ЛКП с помощью щеток, деревянных штапелей и т.п. и промывка очищаемых поверхностей специальными разбавителями. Процессы промывки деталей могут быть механизированы. Для этого служат так называемые моечные машины, значительно повышающие производительность труда и улучшающие условия производства. Моечная машина может представлять собой ряд закрытых камер, через которые движется конвейер. На конвейер укладываются или подвешиваются детали — крупные непосредственно, а мелкие — в проволочных корзинах или на специальных ажурных сортовиках. В первой камере на деталь через форсунки под давлением подается горячий моечный раствор. Стекающий с деталей загрязненный раствор фильтруется, подогревается и снова подается насосом в камеру. В следующих камерах аналогичным образом производится промывка 31
32 холодной, а затем горячей водой. Имея высокую температуру на выходе из последней камеры, детали быстро сохнут. Кроме рассмотренных выше достаточно широко применяются и другие методы промывки. Для уменьшения трудоемкости ремонта и улучшения условий труда на ремонтных заводах создаются специализированные цеха для механизированной промывки, очистки и окраски летательных аппаратов. Промывка и очистка деталей авиационной техники связана с применением вредных для здоровья людей веществ, часто опасных в пожарном отношении. Поэтому к помещениям для участков очистки предъявляются особые требования. Они оборудуются приточновытяжной вентиляцией, мощными системами пожаротушения. Рабочие, занятые на этих участках, в обязательном порядке обеспечиваются спецодеждой, а в необходимых случаях — индивидуальными средствами защиты (очки, респираторы и т.п.). В последнее время все шире применяются нетоксичные моющие средства, создаются автоматизированные поточные линии очистки с замкнутым производственным циклом, позволяющие почти полностью исключить ручной труд, а также обеспечить охрану окружающей среды. После удаления лакокрасочных покрытий и всех видов отложений детали комплектно, в соответствующей таре с бирками, помеченными номером летательного аппарата (двигателя), направляются в отделение дефектации. 32
33 ЛЕКЦИЯ 5 Определение технического состояния (дефектация) 5.1 Требования, предъявляемые при дефектации Дефектация или процесс контроля технического состояния — один из самых ответственных этапов технологического процесса ремонта. Для выполнения дефектации привлекаются наиболее опытные работники, хорошо знающие конструкцию авиационной техники, условия ее работы и возможные дефекты каждой детали, а также в совершенстве владеющие методами выявления дефектов. Кроме того, дефектатор должен знать технологию ремонта детали и технические условия на ее отбраковку, чтобы объективно оценить состояние детали и назначить технически правильный и экономичный метод ремонта или забраковать деталь. Таким образом, от качества дефектации непосредственно зависит объем работ по ремонту, качество ремонта и надежность отремонтированной техники. Дефектация должна проводиться в специально оборудованных помещениях. Рабочие места дефектаторов должны быть хорошо освещены, в том числе дополнительными лампами для подсветки при осмотре деталей. На участках, где применяются точные измерительные устройства, необходимо поддерживать постоянную температуру +20 С. Обнаруженные дефекты фиксируются в специальных ведомостях. Кроме того, на детали и сочленения, подвергаемые микрометрическому обмеру, заполняются карты обмера. Ведомость дефектации должна содержать эскиз детали, на котором специальными индексами отмечаются места, имеющие дефекты. В ведомости указан также маршрут дефектации. Во избежание пропуска дефектов контроль каждого объекта (узла, агрегата, детали) должен вестись непрерывно и без смены персонала. По окончании контроля ведомость дефектации и карты обмера являются руководством для ремонта. По результатам дефектации все детали, узлы и агрегаты подразделяются на три группы: не требующие ремонта и годные к дальнейшей эксплуатации; требующие ремонта; не подлежащие ремонту ввиду его технической невозможности или экономической нецелесообразности. 33
34 Объекты третьей группы помечаются красной краской и направляются в так называемый изолятор брака. Поскольку элементы конструкции авиационной техники изготовлены из различных материалов, имеют различные форму и размеры, работают в разных условиях, то и дефекты их могут иметь самый разный характер. Поэтому универсального метода, пригодного для контроля любого материала или детали, нет. Среди большого разнообразия видов контроля, существующих в настоящее время, при техническом обслуживании и ремонте наиболее часто применяются следующие методы: оптические, капиллярные, акустические, с использованием проникающих излучений, магнитные, токовихревые, а также технические измерения и испытания на прочность и герметичность. 5.2 Методы дефектации Оптические методы контроля Наиболее распространенным методом дефектации, применяемым как в эксплуатационных, так и в ремонтных предприятиях, является визуальный осмотр. Внешнему осмотру подвергаются все детали и агрегаты. Он позволяет сравнительно быстро отбраковывать часть непригодных деталей, не подвергая их другим, более сложным методам контроля. Осмотр позволяет выявить наружные повреждения деталей, деформации, забоины, трещины, царапины, наклеп, прогар, перегрев (по цветам побежалости), повреждения покрытий, коррозию, срыв резьбы, обрыв заклепок, отрыв сварных точек и т.д. Осмотр производится как невооруженным глазом, так и с помощью различных оптических средств: луп, микроскопов, оптических проекторов, а также специальных оптических приборов. К последним относятся эндоскопы — оптические приборы со встроенным источником света, применяемые для контроля внутренних поверхностей, скрытых от прямого контроля. Современные эндоскопы могут иметь гибкие световоды, представляющие собой жгуты из прозрачных стержней или волокон. Такие световоды позволяют осуществлять передачу изображения по криволинейному пути на расстояние до нескольких метров. Освещение осматриваемой поверхности осуществляется с помощью миниатюрных ламп, 34
Источник