Prognozowanie liczby pęknięć zmęczeniowych i kosztów naprawy struktur nośnych dla floty statków powietrznych przy założonej wartości współczynnika bezpieczeństwa.

• Autorzy: Klimaszewski S.

Warianty tytułu

EN

Forecasting number of fatigue cracks and repair costs of supporting structures for a fleet of aircraft under assumed safety factor.

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

W pracy rozpatruje się model floty powietrznej złożony z różnych typów statków powietrznych. W każdym statku powietrznym wyróżniono istotne z punktu widzenia badań trwałości i bezpieczeństwa strefy. Każda strefa charakteryzuje się: - parametrami równania Parisa; - maksymalną długością pęknięcia określoną przez współczynnik bezpieczeństwa konstrukcji; - współczynnikiem dynamicznym związanym z procesem eksploatacji statku powietrznego. Dla opracowania modelu floty powietrznej rozwiązano równanie Parisa. Dla krytycznej długości pęknięcia, uwarunkowanej współczynnikiem bezpieczeństwa, wyznaczono czas krytyczny. Przez pojęcie czasu krytycznego rozumie się przedział czasu, po którym długość pęknięcia przerasta od wartości początkowej do wartości krytycznej. W pracy przyjmuje się, że początkowa długość pęknięcia jest zmienną losową. Rozwiązano równanie Parisa z uwzględnieniem współczynnika dynamicznego. Po rozwiązaniu zmodyfikowanego równania Parisa, wyznaczono warunki początkowe oraz funkcje rozkładu prawdopodobieństwa długości pęknięć. Wykorzystując rozwiązania równania dla określonej strefy statku powietrznego, wyznaczono rozkład liczby pęknięć zmęczeniowych we flocie. Do modelowania przyjęto rozkład dwumianowy. Dla wyznaczonych parametrów modelu podano algorytm liczenia kosztów naprawy pęknięć zmęczeniowych we flocie powietrznej.

EN

In this work a model for a fleet of aircrafts composed of aircrafts of various types has been considered. Regions essential from the point of view of investigation on durability and safety have been distinguished in every aircraft. Each of the regions is characterized by: - parameters of Paris equation; - maximal length of the crack defined by the safety factor of construction; - dynamic factor connected with the operation and maintenance process of an aircraft. Paris equation has been solved for the worked out fleet of aircrafts model. Critical time has been determined for the critical length of cracks conditioned by the safety factor. The notion "critical time" is understood as the time interval after which the length of a crack increases its value from the initial to the critical one. It has been assumed in the work that the initial length of a crack is a random variable. Paris equation has been solved taking into consideration the dynamic factor. After having solved the modified Paris equation initial conditions and probability distribution functions of the cracks length have been determined. Distribution of a number of fatigue cracks in a fleet of aircrafts has been determined taking into account solutions of the equation for a determined region of the aircraft. Binomial distribution has been accepted for modelling. Algorithm of calculating the repair costs of the fatigue cracks in the fleet of aircrafts has been given for the determined parameters of the model.

Słowa kluczowe

PL

pęknięcie zmęczeniowe; struktura; flota statków powietrznych; koszty napraw; współczynnik bezpieczeństwa

EN

fatigue cracks; structure; fleet of aircraft; repair costs; safety factor

• Wydawca: Komitet Budowy Maszyn PAN
• Czasopismo: Zagadnienia Eksploatacji Maszyn
• Rocznik: 2005
• Tom: Vol. 40, nr 1
• Strony: 49--65
• Opis fizyczny: Bibliogr. 13 poz.

Twórcy

autor

Klimaszewski S.

• Instytut Techniczny Wojsk Lotniczych, ul. Księcia Bolesława 6, 01-494 Warszawa, skr. poczt. 96, tel./fax: [phone],

Bibliografia

• [1] Abelkis P.R., Harmon M.B. and Warren D.S.: Continuing structural integrity program for transport aircraft. Materiały XIII Sympozjum ICAF - Durability and damage tolerance in aircraft design, Pisa 22-24.05.1985, 395-422.
• [2] Grandage J.M.: Rationale for the safe operation of an aircraft fleet having known cracks in primary structure. Materiały XIII Sympozjum ICAF - Durability and damage tolerance in aircraft design, Pisa 22-24.05.1985, 495-510.
• [3] Miller M., Luthra V.K. and Goranson U.G.: Fatigue crack growth characterization of jet transport structures. Materiały XIV Sympozjum ICAF - New materials and fatigue resistant aircraft design, Ottawa 08-12.06.1987, 79-126.
• [4] Sobczyk K., Spencer B.F.: Stochastyczne modele zmęczenia materiałów. WNT, Warszawa 1996.
• [5] Yang J.N.: Statistical estimation of service cracks and maintenance cost for aircraft structures. Journal of Aircraft 1976, Vol. 13, Nr 12, 929-937.
• [6] Yang J.N., Hsi W.H., Manning S.D. and Rudd J.L.: Stochastic crack propagation in fastener holes. Journal of Aircraft 1985, Vol. 22, Nr 9, 810-817.
• [7] Yang J.N and Manning S.D.: Advanced durability analysis, Volume I - Analytical predictions. Air Force Wright Aeronautical Laboratories, Wright-Patterson AFB, AFWALTR-86-3017, 1987.
• [8] Yang J.N. and Manning S.D.: Advanced durability analysis, Volume II - Analytical predictions, Test results and analytical correlation. Air Force Wright Aeronautical Laboratories, Wright-Patterson AFB, AFWAL-TR-86-3017, 1988.
• [9] Yang J.N. and Manning S.D.: USAF durability design handbook; Guidelines for the analysis and design of durable aircraft structures. Air Force Wright Aeronautical Laboratories, Wright-Patterson AFB, AFWAL-TR-83-3027, 1989.
• [10] Yang J.N. and Manning S.D.: Demonstration of probabilistic-based durability analysis method for metalic airframes. Journal of Aircraft 1990, Vol. 27, Nr 2, 169-175.
• [11] Yang J.N. and Manning S.D.: Aircraft fleet maintenanace based on structural reliability analysis. Journal of Aircraft 1994, Vol. 31, Nr 2, 419—425.
• [12] Gawrylczyk J., Jaźwiński J., Klimaszewski S.: Probabilistyczna metoda szacowania trwałości i kosztów naprawy struktury nośnej samolotu, Materiały VII Konferencji Naukowej Bezpieczeństwo Systemów 98, 1998, Zakopane-Kościelisko, 213-220.
• [13] Klimaszewski S.: Oszacowanie liczby pęknięć zmęczeniowych struktury nośnej samolotu oraz kosztów jej naprawy w pierwszym okresie eksploatacji, Zagadnienia Eksploatacji Maszyn, vol. 33, z. 3(115), 405^118