POLITECHNIKA WARSZAWSKA WYDZIAŁ MECHANICZNY ENERGETYKI I LOTNICTWA WYKŁAD 6. dr inż. Kamila Kustroń

Transkrypt

1 POLITECHNIKA WARSZAWSKA WYDZIAŁ MECHANICZNY ENERGETYKI I LOTNICTWA WYKŁAD 6 dr inż. Kamila Kustroń Warszawa, 31 marca 2015

2 24 lutego: Wykład wprowadzający w interdyscyplinarną tematykę eksploatacji statków Latających; WARUNKI ZALICZENIA; bibliografia; 3 marca: Statek latający jako przedmiot eksploatacji, uwarunkowania prawne i normatywne eksploatacji, organizacje lotnicze; 10 marca: Własności i właściwości eksploatacyjne: niezawodność, gotowość, odpowiedniość, bezpieczeństwo lotów, trwałość, żywotność, podatność eksploatacyjna, część zadaniowa, obliczanie prostych charakterystyk eksploatacyjnych na podstawie danych z eksploatacji; 17 marca: Systemy eksploatacji statków powietrznych: system i proces eksploatacji, modele systemów eksploatacji, efektywność eksploatacji; 24 marca: Procesy degradacyjne i destrukcyjne. Diagnostyka, badanie uszkodzeń, wypadków lotniczych i prototypów; 31 marca: Model utrzymania SP w ciągłej zdatności do lotu. Obsługiwanie i odnowa, eksploatacja SP w czasie lotu; 14 kwietnia: CAME i podsumowanie przed kolokwium. Złożenie opracowań własnych; 21 kwietnia: Kolokwium zaliczeniowe z notatkami; 28 kwietnia: Podsumowanie 8. zajęć audytoryjnych i wprowadzenie do wizyt naukowych w Instytucjach eksploatujących samoloty.

3 Trochę przypomnienia: Uszkodzenia techniczne statków powietrznych

4 USZKODZENIA Trochę przypomnienia: świadome przekroczenie obciążeń dopuszczalnych oddziaływania zewnętrzne zjawiska fizyko-chemiczne procesy zmęczeniowe procesy tribologiczne procesy pełzania procesy korozyjne delaminacja kompozytów procesy starzeniowe

5 t Trochę przypomnienia: funkcja intensywność uszkodzeń (t)

6 Podział uszkodzeń struktur technicznych lub elementów + według różnych kryteriów Nazwa kryterium Opis (rodzaj, typ) Przyczyna uszkodzenia - Konstrukcyjna - technologiczna wada technologiczna wada materiałowa - eksploatacyjna obsługowa remontowa magazynowa normalnego zużycia - warunki zewnętrzne Rodzaj uszkodzenia - Pierwotne - wtórne Sposób uszkodzenia - Nagły - stopniowy - chwilowy

7 Zestawienie czynników mających wpływ na zapewnienie odporności SP na powstawanie uszkodzeń + CZYNNIKI ZAPEWNIAJĄCE NIEUSZKADZALNOŚĆ OT PROJEKTOWO KONSTRUKTORSKIE Racjonalne schematy konstrukcyjne Obliczenia wytrzymałościowe Odpowiednie materiały Uwzględnienie warunków eksploatacji Uwzględnienie możliwości o d nowy Odpowiednia diagnostyka TECHNOLOGICZNE Odpowiednie procesy produkcji i kontroli Przygotowanie produkcji Stopień przygotowań kadr EKSPLOATACYJNE Organizacja użytkowania Organizacja prac w zakresie utrzymywania zdatności Stosowanie odpowiednich - metod - procedur - narzędzi Odpowiednie oprzyrządowanie Odpowiednia dokumentacja Liczba i jakość badań Materiałów i podzespołów Warunki transportu i magazynowania Sprawny system zbierania informacji eksploatacyjnych Profilaktyka

8 Profilaktyka - zapobieganie uszkodzeniom SP działanie i środki stosowane w celu zapobiegania wypadkom, nie dopuszczające do uszkodzeń, katastrof zbieranie: informacji o negatywnych zdarzeniach organizacyjnych, przekroczeniu ograniczeń instrukcyjnych i eksploatacyjnych w czasie realizacji lotów w celu wypracowania wniosków do profilaktyki przed następnymi lotami w celu przeciwdziałania niepożądanym zjawiskom tworzymy wcześniej podstawy tego działania takie jak: metody, procedury i narzędzia, jakie zamierza się stosować w celu osiągnięcia sukcesu wykonywanie wszelkiego rodzaju badań (np. NDT,SHM) mających na celu wcześniejsze wykrycie zagrożeń wynikających z ewentualnych awarii

9 DIAGNOSTYKA DIAGNOZOWANIA GENEZOWANIA PROGNOZOWANIA METODY PROCEDURY NARZĘDZIA

10 FIZYCZNE ASPEKTY DIAGNOSTYKI GENERACJA SYGNAŁÓW DIAGNOSTYCZNYCH POZYSKIWANIE INFORMACJI PRZETWARZANIE INFORMACJI OBRAZOWANIE INFORMACJI WNIOSKOWANIE DIAGNOSTYCZNE WARTOŚCI GRANICZNE EWOLUCJA STANU TECHNICZNEGO OT PROGNOZOWANIE STANU OL METODYKA BUDOWY PROCEDURY DIAGNOSTYCZNEJ SYSTEM DIAGNOSTYCZNY MONITOROWANIE I ZARZĄDZANIE SYSTEMÓW BADANIA NIENISZCZĄCE

11 O PODATNOŚCI DIAGNOSTYCZNEJ DECYDUJĄ: MODUŁOWOŚĆ KONSTRUKCJI (UKŁADY, ZESPOŁY, MECHANIZMY ITP.) DOSTĘP DO ELEMENTÓW KONSTRUKCYJNYCH ORAZ ICH ROZMIESZCZENIE W ZESPOŁACH BĘDĄCYCH OBIEKTEM OKRESOWEGO OBSŁUGIWANIA TECHNICZNEGO MOŻLIWOŚĆ ZASTOSOWANIA RACJONALNYCH METOD KONTROLI STANU TECHNICZNEGO OT I JEGO ELEMENTÓW I RACJONALNE ROZMIESZCZENIE PUNKTÓW KONTROLNYCH

12 Definicja NDT

13 Fala w ujęciu fizycznym to zaburzenie pola fizycznego przenoszące energię i rozchodzące się ze skończoną prędkością. Fale elektromagnetyczne, zaburzenie pola elektromagnetycznego Fale akustyczne, fale sprężyste, zaburzenia mechaniczne ośrodka sprężystego, nie powodujące przesunięcia średnich położeń atomów ośrodka. W cieczach i gazach fala akustyczna jest falą podłużną, w ciałach stałych może być zarówno falą podłużną, jak i poprzeczną

14 Fale podlegają prawu odbicia, załamania (refrakcji) Prawo Snella - promienie padający i załamany oraz prostopadła padania (normalna) leżą w jednej płaszczyźnie a kąty spełniają zależność: oraz dyfrakcji (ugięcia) i interferencji itd.

15

16 8 metod o zastosowaniu w lotnictwie wizualne, optyczne / Visual, Optical penetracyjne / Liquid Penetrant magnetyczne / Magnetic ultradźwiękowe / Ultrasonic prądów wirowych / Eddy Current rentgenowskie / Radiography (X-ray/ gama ray) akustyczne, rezonansowe Sonic/Resonance termograficzne, termowizyjne / Infrared Thermography

17 Sprzęt badawczy Drobne wyposażenie do badań wizualnych

18

19 Fiberoskopy - endoskopy giętkie

20

22 metoda penetracyjna

24 metoda magnetyczna Linie sił pola magnetycznego są wyznaczone przez drobnoziarnisty proszek tlenku żelaza, który jest nakładany na powierzchnię próbki

26 Defektoskop firmy Parametrics

27 Skan C obraz ultradźwiękowy Odczyt dwuwymiarowy, dodatkowo barwami obrazujący głębokość z jakiej została odbita fala.

29 Eddy Current Testing Coil Coil's magnetic field Eddy currents Eddy current's magnetic field Conductive material

30 Defektoskopy wiroprądowe Metoda prądów wirowych

31

33 High Electrical Potential + Electrons - X-ray Generator or Radioactive Source Creates Radiation X-ray film Radiation Penetrate the Sample Exposure Recording Device

34

35 Metoda radiologiczna

37 akustyczne, rezonansowe Sonic/Resonance Resonance test method Pitch/catch swept test method Pitch/catch impulse test method MIA(Mechanical Impedance Analysis) test method Eddy sonic harmonic test method Tap test

38 Mechanical Impedance Analysis MIA Wyniki zobrazowane jako tzw. latający punkt (Flying Dot) Inną możliwość stanowią dwa osobne skany: amplitudowy i fazowy Nie wymaga medium łączącego sondę z badanym materiałem Mniej wrażliwa na właściwości tłumiące materiału

39 Pitch - Catch Metoda akustyczna wykorzystująca częstotliwości fali w zakresie od 2,5 do 70 khz Dwa kryształy piezoelektryczne umieszczone w pewnej odległości od siebie Generowane są fale w całym dopuszczalnym zakresie Przy odpowiedniej długości fali w materiale powstają fale płaskie (Plate Waves) Długość ta zależy od grubości materiału bądź od istnienia uszkodzenia na danej głębokości Mierzone są amplituda i faza odbieranej fali Wyniki zobrazowane jako tzw. latający punkt (Flying Dot) Inną możliwość stanowią dwa osobne skany: amplitudowy i fazowy Nie wymaga medium łączącego sondę z badanym materiałem Mniej wrażliwa na właściwości tłumiące materiału

41 Każde ciało o temperaturze wyższej od zera bezwzględnego jest źródłem promieniowania w paśmie podczerwieni Zakres promieniowania podczerwonego:

42 Atmosfera przepuszcza promieniowanie podczerwone w zakresach: I okno atmosferyczne krótkofalowe 2 5 μm (SW) II okno atmosferyczne długofalowe 8 14 μm (LW)

43

44

45 Termografia jest metodą porównawczą,dlatego dla właściwej oceny wady i jej lokalizacji niezbędne jest uwzględnienie również wpływu i stanu sąsiednich, takich samych elementów, geometrii obiektu, symetrii budowy itp.

46 Termografia dynamiczna Celem pomiaru jest określenie właściwości badanych obiektów w stanach przejściowych W wyniku pobudzenia obiektu otrzymujemy odpowiedź: Szybkość zmian temperatury Wartość pojemności i przewodności cieplnej Impulsem wymuszającym mogą być: Fale dźwiękowe (ultradźwięki) Promieniowanie podczerwone Promieniowanie mikrofalowe

47 Termografia dynamiczna P R O J E K C J A P R Z E D N I A P R O J E K C J A T Y L N A

48 Termografia dynamiczna Stosuje się cztery rodzaje termografii dynamicznej, zależnie od rodzaju wymuszenia: Termografia impulsowa Termografia impulsowa fazowa Termografia synchroniczna (Lock-In) Termografia ultrasoniczna (wibrotermografia)

49

50 Mobile Automated System (MAUS) Zautomatyzowany system badawczy firmy Boeing Wymienne sondy (w tym ultradźwiękowe, MIA i Pitch-Catch) Oprogramowanie umożliwiające wizualizację sygnałów oraz obróbkę wyników Przystosowanie do działania na pionowych powierzchniach

51

52 SYSTEM MOI-308 (1)

53 PRZYKŁADY DEFEKTÓW POŁĄCZEŃ WIELOWARSTOWYCH WYKRYWANYCH PRZEZ MOI Pęknięcia Ukryta korozja

54

55 Inteligentne rozwiązania w monitorowaniu stanu technicznego SP PROBLEMY

56

57

58

59

60

61

62

63

64

65

66 ROZWIĄZANIA

67

68

69

70

71

72

73

74

75

76

77

78

79

80

81

82

83

84 Trochę przypomnienia: TYPES OF MAINTENANCE TASKS

85 Trochę przypomnienia: Certyfikat Operatora Lotniczego (AOC)

86 Trochę przypomnienia: Głównymi aspektami, które są wiodące podczas certyfikowania w zakresie AOC czy dodawania nowego SP do floty są aspekty: operacyjne, dotyczące zarówno personelu lotniczego i pokładowego, obsługi naziemnej oraz siatki połączeń finansowe, dotyczące finansowania zakupu (lub leasingu) samolotu oraz części zamiennych techniczne, dotyczące różnorodnych aspektów związanych z zapewnieniem ciągłej zdatności do lotu, w tym wysokiego współczynnika niezawodności. W skład czynników technicznych wchodzi: Zarządzanie Ciągła Zdatnością do Lotu, zapewnienie obsługi technicznej logistyka części zamiennych zapewnienie ciągłego wsparcia technicznego załogom lotniczym (np. Maintenance Control Center)

87 Trochę przypomnienia: Wszystkie aspekty (operacyjne, finansowe i techniczne) muszą: uwzględniać wymagania podyktowane przepisami lotniczymi (krajowymi lub międzynarodowymi) być rozpatrywane pod kątem zapewnienia jak największego bezpieczeństwa, a także najwyższej gotowości operacyjnej przy optymalizacji kosztów

88 Trochę przypomnienia: Na podstawie regulacji Unii Europejskiej przez Europejską Agencję Bezpieczeństwa Lotniczego (EASA European Aviation Safety Agency), każdy operator/właściciel jest zobowiązany do zachowania Ciągłej Zdatności do Lotu swego statku powietrznego (SP)

89

90 Trochę przypomnienia: Na podstawie regulacji Unii Europejskiej przez Europejską Agencję Bezpieczeństwa Lotniczego (EASA European Aviation Safety Agency), każdy operator/właściciel jest zobowiązany do zachowania Ciągłej Zdatności do Lotu swego statku powietrznego (SP) Załącznikiem 1 do rozporządzenia stanowi przepis EASA Part-M, który określa w jaki sposób Ciągła Zdatność do Lotu (CZdL) ma być utrzymywana. Sposób jej utrzymywania nazywany jest Zarządzaniem Ciągłą Zdatnością do Lotu (ZCZdL), które może być wykonywane wyłączenie przez organizacje zatwierdzone przez właściwy nadzór lotniczy, tj. przez Organizacje Zarządzania Ciągła Zdatnością do Lotu Continuing Airworthiness Management Organisation CAMO

91 (Oxford English Dictionary), airworthy - pol. zdatny do lotu Definicje Ciągłej Zdatności do Lotu (Airworthiness) w literaturze dotyczącej techniki lotniczej różnią się. Najprostsza i prawdopodobnie pierwsza brzmiała sprawność do lotu ( fitness to fly ) przedstawiona w słowniku Webster s Dictionary wydanym w 1913 roku Jako, że żadna z aktualnych encyklopedii polskich nie zawiera definicji Ciągłej Zdatności do Lotu, należy jej szukać w słownikach języka angielskiego (Oxford English Dictionary) definicja airworthy (pol. zdatny do lotu): The ability of an aircraft or other airborne equipment or system to operate without significant hazard to aircrew, ground crew, passengers (where relevant) or to the general public over which such airborne systems are flown (pol.) Możliwość statku powietrznego, innego urządzenia latającego lub systemu do operowania bez wyraźnego zagrożenia dla personelu latającego, personelu naziemnego, pasażerów lub pozostałych osób, nad którymi odbywa loty

92

93 24 lutego: Wykład wprowadzający w interdyscyplinarną tematykę eksploatacji statków Latających; WARUNKI ZALICZENIA; bibliografia; 3 marca: Statek latający jako przedmiot eksploatacji, uwarunkowania prawne i normatywne eksploatacji, organizacje lotnicze; 10 marca: Własności i właściwości eksploatacyjne: niezawodność, gotowość, odpowiedniość, bezpieczeństwo lotów, trwałość, żywotność, podatność eksploatacyjna, część zadaniowa, obliczanie prostych charakterystyk eksploatacyjnych na podstawie danych z eksploatacji; 17 marca: Systemy eksploatacji statków powietrznych: system i proces eksploatacji, modele systemów eksploatacji, efektywność eksploatacji; 24 marca: Procesy degradacyjne i destrukcyjne. Diagnostyka, badanie uszkodzeń, wypadków lotniczych i prototypów; 31 marca: Model utrzymania SP w ciągłej zdatności do lotu. Obsługiwanie i odnowa, eksploatacja SP w czasie lotu; 14 kwietnia: CAME i podsumowanie przed kolokwium. Złożenie opracowań własnych; 21 kwietnia: Kolokwium zaliczeniowe z notatkami; 28 kwietnia: Podsumowanie 8. zajęć audytoryjnych i wprowadzenie do wizyt naukowych w Instytucjach eksploatujących samoloty.