ANALYSIS OF METHODS FOR PREDICTING FATIGUE LIFE OF TRANSPORT AIRCRAFT FLAPS

Олександр Григорович Гребеніков, Віталій Євгенович Василевський

Abstract


The paper reviews methods for predicting the fatigue life of wing flap components and their mounting mechanisms, and analyses their applicability. It analyses the design of wing flaps and their mounting mechanisms, as well as the variety of loads acting on these assemblies in flight. Modern aviation regulations and other normative documents impose increased requirements on the scope and quality of fatigue calculations for elements of the main power structure of modern transport aircraft, including flaps and their mounting mechanisms.

Methods for ensuring increased fatigue life through the use of various design and technological solutions are considered. The requirements applicable to methods and techniques for fatigue life calculations are considered. The three most common methods of fatigue strength calculation in the aviation industry are analysed: calculation based on design quality, calculation based on similarity theory, and calculation based on fatigue rating theory.

A detailed analysis of the application of calculation methods based on rating theory is provided. The main dependencies used in the methodology are considered. Based on the results of the analysis of numerous domestic and foreign studies of the influence of various design and technological parameters (features) of aircraft structural elements on fatigue, the methodology identifies the parameters that have the most significant impact on fatigue. Based on the analysis of the presented methods, a method for predicting fatigue life, integrated design and modelling of potentially critical areas of the wing and its mounting mechanisms has been developed. The special role of numerical methods, primarily the finite element method (FEM), which allow for complex geometry, material heterogeneity and the interaction of aircraft assembly structural elements, is emphasised. The applicability of analytical, numerical, and experimental methods for predicting the fatigue life of structural elements of assemblies in aircraft design is considered.


Keywords


fatigue life, stress concentration, aircraft structures, flaps, mechanisms

References


Кива Д., Гребеников А. Научные основы интегрированного проектирования самолетов транспортной категории : монография. Ч. 3. Харьков : ХАИ, 2014. 376 с.

Стандартная спецификация самолета Ан-148, К.: ГП АНТК им. О. К. Антонова, 2006, 798 с.

Коллинз Дж. Повреждение материалов в конструкциях. Анализ, предсказание, предотвращение: Пер. с англ.- М.: мир, 1984.- 624 с., ил.

Кива Д., Гребеников А. Научные основы интегрированного проектирования самолетов транспортной категории : монография. Ч. 1. Харьков : ХАИ, 2014. 439 с.

АТА МSG-3. Основные положения по разработке требований к плановому техническому обслуживанию самолета. Совместный документ изготовителя и авиакомпании. Изменение 2003.1 Американская асоциация воздушного транспорта (АТА). www.air-transport.org.

Научные основы конструктивно-технологических методов обеспечения ресурса авиационной техники : монография / А. Г. Гребеников [и др.]. Харьков : ХАИ, 2017. 292 с.

Расчеты и испытания на прочность. Методы расчета характеристик сопротивления усталости. ГОСТ 25.504-82. - М.: Издательство стандартов, 1982. - 55 с.

Goranson, Ulf. G. Damage ToleranseTheory and Practice. Moskow Aeronautical University. September 8, 1997. Moscow, Russia.

Хейвуд, Р. Б. Проектирование с учетом усталости. М.: Машиностроение, 1969. – 504 с.

Стрижиус, В. Е. Методы расчета усталостной долговечности элементов авиаконструкций: Справочное пособие. - М.: Машиностроение, 2012. – 272 с.

Стрижиус, В. Е. Модифицированное расчетное уравнение усталости элементов авиационных конструкций // Научный вестник МГТУ ГА. Серия: «Аэромеханика, прочность, поддержание летной годности ВС». 2007. – № 119. С. 141-148.

Fatigue Testing of Aircraft Structures. Overview of Ground–Air–Ground load spectrum and certification requirements.

Fatigue Load Spectrum Analysis for High-Lift Systems. Journal of Aircraft Materials, 2021.

Методология интегрированного проектировния и моделирования сборных самолетных конструкций / А. Г. Гребеников. – Харьков: Нац. аэрокосм. ун-т "ХАИ", 2006. - 532 с.

Гребеников, А. Г., Желдоченко, В. Н., Стебенев, В. Н. Влияние формы головки болта на выносливость потайных срезных соединений // Усталостные характеристики летательных аппаратов. - Х.: ХАИ. - 1977. - Вып. 1. - С.83-88.

Гребеников, А. Г., Румянцев, Э. Н., Стебенев, В. Н. Способы повышения циклической долговечности многорядных срезных болтовых соединений путем разгрузки крайних рядов // Труды VIII Всесоюзн. конф. "Современные проблемы обеспечения ресурса авиаконструкций". – М.: ЦАГИ. – 1986. – С. 138.

Гребеников, А. Г., Румянцев, Э. Н., Стебенев, В. Н. Эксперименталь¬ное исследование усталостной долговечности срезных болтовых соединений в условиях совместного действия растяжения и сдвига // Труды Всесоюзн. конф. "Комплексное обеспечение ресурса авиаконструкций". – Жуковский: ЦАГИ. – 1984. – С. 346 – 351.

Гребеников, А. Г., Румянцев, Э. Н., Шаманов, А. Г. Технологические способы повышения усталостной долговечности соединений путем разгрузки крайних рядов // Труды III Всесоюзн. семинара: "Опыт механизации выпонения соединений повышенного ресурса, ндежности, герметичности и перспективы повышения уровня механизации". – К.: Укр.НИАТ. – С. 69–70.

Методы обеспечения заданной долговечности и герметичности непод-вижных потайных болтовых соединений / А. Г. Гребеников, В. Н. Желдоченко, В.А. Гребеников, А.М. Гуменный // Открытые информационные и компьютерные интегрированные технологии. – Х.: Нац. аэрокосм. ун-т "ХАИ". – 2002. – Вып. 15. – С. 131 – 153.

Сопротивление усталости пластин с заполненными болтами или втулками отверстиями, выполнеными при действии на пластину растягивающей нагрузки / А. Г. Гребеников, Е. Т. Василевский, Ю. Н. Богдан, А. Е. Новожилов // Вопросы проектирования и производства конструкций летательных аппаратов. - Х.: Нац. аэрокосм. ун-т "ХАИ". - 2002. - Вып. 29(2). - С. 144 - 151.

Метод исследования характеристик локального НДС при растяжении пластины с отверстием, заполненным втулкой с радиальным натягом / Д. С. Кива, Е. Т. Василевский, А. Г. Гребеников, С. П. Светличный // Открытые информа¬ционные и компьютерные интегрированные технологии : сб. науч. тр. / Нац. аэрокосм. ун-т им. Н. Е. Жуковского «ХАИ». Харьков, 2007. Вып. 34. C. 5–19.

MSC. Fatigue User,s Guide. www.mscsoftware.com

Петерсон Р. Коффициенты концентрации напряжений. М.: Мир, 1977. 302 с.

Проектирование подвижных частей крыла и оперения / Л. А. Мала¬шенко. - Учебное пособие по курсовому и дипломному проектированию. - Харьков: Нац. аэрокосм. ун-т "Харьк. авиац. ин-т", 2004. - 48 с.

ESDU 81006. Stress concentration factors. Axially loaded lugs with clearance-fit pins. www.esdu.com.

Michael Chun-Yung Niu. Airframe Structural Design. Hong Kong Conmilit Press Ltd. 1988. P. 612.

Интегрированное проектирование и моделирование высокоресурсных растянутых панелей крыла транспортного самолета : монография / А. Г. Гребеников. Харьков : ХАИ, 2011. – 192 с.

Василевский, Е. Т., Семенцов, В. Ф. Влияние величины односто¬роннего утолщения в зоне отверстия на характеристики локального НДС полосы с отверстием при ее растяжении // Открытые информационные и компьютерные интегрированные технологи : сб. науч. тр. / Нац. аэрокосм. ун-т им. Н. Е. Жуковского «ХАИ». Харьков, 2015. Вып. 69. С. 158–164.




DOI: https://doi.org/10.32620/oikit.2025.105.01

Refbacks

  • There are currently no refbacks.