Методы экспериментальных исследований при воспроизведении ускоренного развития деградаций редуктора электромеханического рулевого привода летательного аппарата

Аннотация

Электромеханический привод рулевой поверхности --- это критически важная система, работоспособность которой также важна для обеспечения безопасного полета летательного аппарата. Для электромеханического привода возможно применение средств ранней диагностики, определяющих опасное техническое состояние до наступления отказа, для разработки и исследования которых требуются методы экспериментальной оценки характеристик при развитии деградаций электро-механического привода. Приведены обоснование выбора параметров люфта и трения для классификации технического состояния редуктора электро-механического привода, а также методы их определения при воспроизведении статических режимов отработки управляющего сигнала. На примере электромеханического привода с роликовинтовым редуктором экспериментально подтверждены связь изменения параметра люфта с деградациями редуктора и зависимость параметра трения от сигнала активного тока статора при варьировании температуры внешнего воздействия. Разработан метод проведения ускоренных ресурсных испытаний электромеханического привода при отработке периодических управляющих сигналов. Определены режимы и параметры испытаний для исследования процессов развития деградаций. На основе технических требований к типовой полетной циклограмме и ресурсу приводов рулевых поверхностей современного магистрального самолета проведена оценка длительности ускоренных ресурсных испытаний. Рассмотрены способы искусственного внедрения деградаций в редуктор электромеханического привода

Работа частично выполнена при поддержке гранта РНФ (проект № 23-19-00464)

Просьба ссылаться на эту статью следующим образом:

Скрябин А.В., Стеблинкин А.И. Методы экспериментальных исследований при воспроизведении ускоренного развития деградаций редуктора электромеханического рулевого привода летательного аппарата. Вестник МГТУ им. Н.Э. Баумана. Сер. Машиностроение, 2024, № 3 (150), c. 101--117. EDN: IMBAGZ

Литература

[1] Стеблинкин А.И. Работы по электрификации систем рулевых приводов самолетов в рамках международного проекта RESEARCH. Тр. науч.-техн. конф. "Электрификация летательных аппаратов". М., Изд-во Академии Жуковского, 2016, с. 51--54. EDN: YFZCBH

[2] Mare J.-C. Aerospace actuators 2. New York, Wiley, 2017.

[3] Тихонов А.И., Сазонов А.А., Новиков С.В. Импортозамещение в России, как системообразующий фактор развития авиационной промышленности. Двигатель, 2018, № 3, с. 6--8. EDN: XUMOBV

[4] Erofeev E., Steblinkin A., Ursu V. The development & testing of the wave gear rotary EMA for aerospace applications. Proc. 6th Int. Workshop on Aircraft System Technologies, 2017, pp. 95--103.

[5] Константинов С.В., ред. Системы электрогидравлических рулевых приводов комплексов управления полетом самолетов. СПб., Изд-во СПбГЭТУ ЛЭТИ, 2019.

[6] Bazhenov S., Skryabin A., Veresnikov G. The development of algorithms for EMA fault early detection system. ICAS, 2021. URL: https://www.icas.org/ICAS_ARCHIVE/ICAS2020/data/papers/ICAS2020_0239_paper.pdf

[7] Dalla Vedova M.D.L., Berri P.-C. Optimization techniques for prognostics of on-board electromechanical servomechanisms affected by progressive faults. IREASE, 2019, vol. 12, no. 4, pp. 160--170. DOI: https://doi.org/10.15866/irease.v12i4.17356

[8] Fu J., Mare J.C., Fu Y. Modelling and simulation of flight control electromechanical actuators with special focus on model architecting, multidisciplinary effects and power flows. Chinese J. Aeronaut., 2017, vol. 30, no. 1, pp. 47--65. DOI: https://doi.org/10.1016/j.cja.2016.07.006

[9] Van der Linden F. Gear test rig for health and quasi static- and dynamic testing; design, construction and first results. Int. Gear Conf., 2014, pp. 976--985.

[10] Колоколов А.С., Вороничев П.П. Диагностика подшипников роторного оборудования на основе анализа микровариаций вращения вала. Датчики и системы, 2020, № 12, с. 54--58. DOI: https://doi.org/10.25728/datsys.2020.12.6

[11] Erofeev E., Khaletskiy L., Skryabin A., et al. Methodologies and test-rig configurations for the experimental improvement of flight control actuation systems. R3ASC, 2018, pp. 109--116.

[12] Skryabin A.V., Veresnikov G.S. Methods for mechanical failures assessment to determine the technical state of aircraft control surface electromechanical actuator. XXIV SCM, 2021, pp. 60--62. DOI: https://doi.org/10.1109/SCM52931.2021.9507174

[13] Билялетдинова Л.Р., Стеблинкин А.И. Математическое моделирование электромеханического рулевого привода с шариковинтовой передачей с учетом нелинейностей типа "сухое трение" и "люфт". Вестник МАИ, 2017, т. 24, № 3, с. 95--108. EDN: YTNZAN

[14] Серебренный В.В., Бошляков А.А., Огородник А.И. Математическая модель исполнительных модулей захватных устройств роботов. Вестник БГТУ им. В.Г. Шухова, 2019, № 6, с. 123--135. DOI: https://doi.org/10.34031/article_5d079791aeaae3.67485144

[15] Akin B., Bhardwaj M., Warriner J. Trapezoidal control of BLDC motors using hall effect sensors. V. 1.0 Application report SPRABQ6. Dallas, Texas Instrumens D3 Engineering, 2011.

[16] Mare J.-C. Friction modelling and simulation at system level: a practical view for the designer. Proc. Inst. Mech. Eng. I, 2012, vol. 226, no. 6, pp. 728--741. DOI: https://doi.org/10.1177/0959651812441749

[17] Одинг И.А. Допустимые напряжения в машиностроении и циклическая прочность металлов. М., Л., ГНТИМЛ, 1947.

[18] Райхер В.Л. Гипотеза спектрального суммирования и ее применение для определения усталостной долговечности при действии случайных нагрузок. Труды ЦАГИ, 1969, № 1134, с. 3--39.

[19] Бессолова О.А., Райхер В.Л., Устинов А.С. Расчет усталостной повреждаемости при циклическом и случайном нагружении с ненулевым средним значением. Ученые записки ЦАГИ, 1989, т. 20, № 3, с. 72--78.

[20] Balaban E., Bansal P., Stoelting P. A diagnostic approach for electro-mechanical actuators in aerospace systems. IEEE Aerospace Conf., 2009, paper 1345. DOI: https://doi.org/10.1109/AERO.2009.4839661