Авиация и космонавтика 2013 10 - Журнал Авиация и космонавтика. Страница 8

На данный момент можно сказать, что объявление конкретных сроков принятия самолета на вооружение сразу загоняет фирму «Локхид» в жесткие рамки, а заказчиков заставляет стать более требовательными, чтобы не потерять своего лица. Ожидать в таких условиях адекватных и взвешенных решений не приходится, тем более проблем даже на «финишной прямой», на которую вышла программа JSF, хватает.

Дозаправка F-35C от «летающего танкера» КС-10

Опытная буксировка F-35C по аэродрому с внешней подвеской бомб

Первый опытный старт F-35C с экспериментальной электромагнитной катапульты

Использованы фото с официальных сайтов КМП США и фирмы -Локхид Мартин».

Су-27 история создания

При проектировании самолета Су-27 ОКБ П.О. Сухого впервые столкнулось с интегральной компоновкой самолета, в которой несущими свойствами обладало не только крыло, но и фюзеляж. Это наложило определенные условия на конструктивносиловую схему самолета, в которой очень трудно было выделить функционально какой либо агрегат конструкции. Широко разнесенные мотогондолы двигателей с помощью силовых хвостовых балок, идущих вдоль мотогондол, рационально передавали нагрузку с хвоста фюзеляжа на центроплан.

При этом все основные агрегаты были соединены в единое целое. Таким образом ряд элементов конструкции выполнял в силовом отношении совмещенные функции. Например, верхняя панель центроплана кроме восприятия нагрузок с консоли крыла являлась частью верхней панели фюзеляжа, воздухозаборник и мотогондолы, кроме восприятия местных нагрузок, являлись частью фюзеляжа и включались в работу на изгиб и кручение и т.д.

В подразделениях комплекса прочности ЦАГИ по тематике Су-27 было проведено большое количество расчетных работ, позволивших рекомендовать оптимальную конструктивно-силовую схему, учитывающую как требования прочности и массы, так и требования по аэроупругости.

Нетрадиционная схема привела к необходимости тщательной отработки критериев прочности на элементах конструкции и отдельных образцах, для чего в ЦАГИ были проведены опережающие испытания отдельных образцов и элементов конструкции.

Тесная работа ЦАГИ и ОКБ позволила после отработки первого опытного изделия внести коррективы в конструкцию самолета, в частности был заменен материал в конструкции консолей и центроплана. Верхние панели центроплана выполнили из алюминиевого сплава, а нижнюю панель – из титанового, при этом ОКБ и ЦАГИ пришлось решать проблему обеспечения прочности панелей со сварными швами вследствие влияния содержания водорода в шве на прочность.

Были проведены расчетно-экспериментальные исследования по обеспечению безопасности от аэроупругости, включая флаттер.

Самолет Су-27 стал первым самолетом, ресурс которого отрабатывался на ранних этапах проектирования. Поскольку прогноз интенсивности эксплуатации Су-27 был существенно выше, чем для самолетов предыдущих поколений, необходимо было разработать иные подходы к методике ресурсных испытаний. В ЦАГИ была разработана более совершенная методика натурных испытаний на ресурс и впервые проведены ресурсные испытания планера самолета. В соответствии с профилями полетов нагружению подвергались все основные агрегаты планера. Суть методики состояла в статистическом моделировании последовательности эволюций самолета в эксплуатации (изменение скорости и высоты полета, перегрузки в центре тяжести) и определении при этих условиях действующих на конструкцию нагрузок с последующим воспроизведением их на стенде.

При определении нагрузок на элементы конструкции планера, являющегося многократно статически неопределимой системой, основные трудности возникли при расчете консолей крыла, центральной части, включающей бак №1, центроплан и гондолы; хвостовой части фюзеляжа, включающей хвостовые балки и мотогондолы.

Для выбора наиболее рациональной конструкции расчеты выполнялись сразу по нескольким методикам. Сравнение результатов расчетов по нескольким методикам позволило выбрать рациональное распределение силового материала по элементам конструкции.

Отдельного упоминания заслуживает принятый при проектировании Су-27 принцип расчета на прочность с заниженным значением расчетных нагрузок. По свидетельству О.С. Самойловича, вопрос решался следующим образом: «Что касается прочности конструкции, тоЕ. Иванов приказал заместителю главного конструктора по прочности Николаю Сергеевичу Дубинину все нагрузки определять из условия 85% расчетных нагрузок. Дубинин возражал, на что Иванов сказал: "Выполним конструкцию на 85% нагрузок, затем поставим ее на статические испытания, где сломается, только там и будем усиливать V.

Поясним вышесказанное. Настоятельная необходимость создания конструкции минимальной массы потребовала при разработке конструкции Су-27 применения нетрадиционного подхода. Нагрузки на элементы регулярной конструкции агрегатов выдавались в конструкторские отделы с коэффициентом К=0,85, а на узлы крепления агрегатов и элементы конструкции, расположенные в местах, труднодоступных для ремонта -с коэффициентом К=1,1 вместо положенного по руководству для конструкторов К=1,25. Такой подход со стороны руководства КБ обосновывался мнением о том, что прочнисты и конструкторы при проектировании все равно закладывают дополнительные запасы прочности конструкции и надеждой на то, что при испытаниях на статическую прочность удастся путем анализа подробной тензометрии не доводить конструкцию до разрушения, а каждый раз своевременно усиливать ее, а также на результаты фактических замеров нагрузок на агрегаты самолета в процессе его летных испытаний.

Таким образом, смысл этого метода заключался в создании конструкции минимально возможной массы, с доведением прочности до заданной в процессе статических испытаний, путем постепенного усиления слабых мест конструкции. Следует отметить, что этот принцип не являлся чем-то экстраординарным и доселе неизвестным в мировой практике. По воспоминаниям А.И. Блинова, подобная практика существовала и при П.О. Сухом.

Конечно, с точки зрения сегодняшнего дня, это неправильно, нужно было пытаться идти путем точных расчетов и стараться машину не разрушать. Но избежать этого можно было только, если бы у имелось много четкой статистики по самолетам соответствующих схем. А так недостатки расчетов приходилось возмещать путем натурного эксперимента [1].

Работы по прочностным испытаниям выполнялись в отделе 25 (начальник – А.И. Григоренко). В рамках исследований по Су-27 здесь с 1975 г начались статические, повторно-статические и динамические испытания панелей, экспериментальных отсеков и различных конструктивных образцов. Целью этих работ являлась проверка несущей способности конструкции, правильности выбора материалов и технологий, качества конструкторской проработки и правильности выбора методики расчета на прочность.

Планер самолета, предназначенного для испытаний на статическую прочность (Т10-0) перевезли из сборочного цеха ОКБ в корпус лаборатории для статических испытаний в конце февраля 1977 г., и с 3 марта в отделе 25 приступили к проведению полного цикла прочностных испытаний самолета.

К началу испытаний Т10-0 лабораторное оборудование отдела пополнилось новыми быстродействующими тензометрическими установками, предназначенными для определения уровня напряжений. Планер самолета в контрольных точках оклеивался примерно 6000 тензодатчиками. При проведении испытаний впервые использовался новый информационно-измерительный комплекс «Статика». Комплекс предназначался для анализа напряженного состояния конструкции прямо в ходе эксперимента, в реальном масштабе времени. Для этого все тензометрические установки были объединены в единую измерительную систему, данные с которой поступали для обработки на ЭВМ М-222. В ряде случаев, применение этой системы позволило предотвратить разрушение конструкции и выполнить необходимые доработки непосредственно в период статических испытаний.