Неразрушающий контроль

Неразрушающий контроль (НК) авиационной техники (АТ) как один из видов работ, обеспечивающих безопасную эксплуатацию АТ, начал активно внедряться в процессы ТОиР в 50-е годы. Он находил все более широкое применение по мере развития методов, разработки и серийного выпуска средств НК, а также в связи с эксплуатацией парка воздушных судов (ВС) по принципу допустимости повреждений критических мест конструкции в условиях увеличивающегося календарного и назначенного ресурсов и сроков службы ВС.

Неразрушающий контроль как составная часть системы поддержания летной годности ВС опирается на:

• разработчиков нормативно-технической документации (НТД) по неразрушающему контролю (разработчики и изготовители ВС, ГосНИИГА);
• подразделения НК (лаборатории, группы, участки), организации ТОиР, выполняющие контроль авиационной техники средствами НК;
• систему обучения и аттестации специалистов по неразрушающему контролю;
• разработчиков и изготовителей средств неразрушающего контроля.

На институт ГосНИИГА, функции которого в системе НК гражданской авиации определены отраслевым стандартом ОСТ 5430019-83, возложена задача по обеспечению внедрения в отрасли новых методов и средств НК и технологий контроля.

Основными методами неразрушающего контроля, применяемыми в гражданской авиации, являются: визуально-оптический, вихретоковый, магнитопорошковый, ультразвуковой (акустический), капиллярный, рентгенографический. Главная роль НК заключается в обеспечении своевременного выявления дефектных элементов конструкции планера, двигателя, агрегатов ВС с целью исключения их возможного разрушения в процессе последующей эксплуатации. Существенным является тот факт, что в процессе проведения контроля испытуемые элементы не подвергаются каким-либо воздействиям, способным привести к их повреждению. Именно поэтому метод называется неразрушающим. Задачи внедрения неразрушающего контроля и обеспечения его применения в условиях эксплуатации и ремонта гражданских ВС возложены на подразделение ГосНИИГА — Научный центр поддержания летной годности воздушных судов (НЦ ПЛГВС).

Во всех странах мира наибольшая востребованность НК проявляется в экстремальных ситуациях, например в случае авиакатастроф, вызванных дефектами конструкции воздушных судов. В СССР примером этого может служить катастрофа самолета Ан-10 в 1972 г. (разрушение крыла), после которой все самолеты данного типа были сняты с эксплуатации. Следует отметить, что если бы в процессе испытаний крыла в связи с продлением ресурса к парку самолетов Ан-10 были применены инструментальные средства НК, начальный дефект на испытываемом объекте был бы выявлен и приняты меры по доработке конструкции. Кроме того, все самолеты после доработки могли бы летать до настоящего времени, что подтверждает эксплуатация Ан-12, имеющего аналогичную конструкцию центроплана. Невнимание к своевременному внедрению методов НК, как видим, приводит к человеческим трагедиям и очень большим материальным и моральным потерям для государства. Именно поэтому после данной катастрофы было принято Постановление СМ СССР о разработке средств неразрушающего контроля для авиационной техники. Выполнение этой задачи было возложено на Министерство приборостроения и средств автоматизации СССР. К сожалению, в результате этой работы поставленные цели достигнуты не были. Тем не менее выпуск некоторых приборов НК был организован на заводе "Электроточприбор" (Кишинев). Важно, что за основу были взяты разработки, выполненные на предприятиях авиационной промышленности и Министерства обороны.

Кроме того, ряд средств НК выпускались ведомственными предприятиями Минавиапрома, Министерства гражданской авиации и др. В частности, в ГосНИИГА или при его непосредственном участии были разработаны дефектоскопы ТВД и МПД-1, производство которых наладили на заводе # 408 ГА. В ВИАМ был создан ряд приборов, выпускавшихся ведомственными предприятиями в Ржеве и Чебоксарах, в Казанском филиале НИАТ. Особо следует сказать об аэрозольных комплектах для магнитопорошковой и капиллярной дефектоскопии, разработанных в ГосНИИГА в середине 80-х гг. и внедренных в серийное производство в ПО "Новомосковскбытхим". Эти средства значительно повысили надежность неразрушающего контроля в условиях эксплуатации, облегчили труд дефектоскопистов и пользовались большим спросом. Комплекты централизованно закупались "Авиатехснабом" и распространялись по предприятиям ГА. При изменении структуры хозяйственных отношений в нашей стране в 90-е гг. такой порядок был нарушен и производство комплектов прекращено. Поэтому сейчас приходится приобретать дорогие зарубежные комплекты, которые к тому же не всегда соответствуют требуемому уровню и уступают ранее выпущенным отечественным.

Находящиеся сегодня в эксплуатации средства неразрушающего контроля, хотя и обеспечивают возложенные на них НТД задачи по дефектоскопии авиационной техники, морально устарели и по времени разработки являются ровесниками нашего стареющего парка самолетов. Во всех них используется исключительно аналоговый способ обработки сигнала, в то время как в современных зарубежных дефектоскопах применен преимущественно цифровой способ, позволяющий повысить чувствительность, объективность контроля за счет уменьшения субъективного влияния оператора и более качественной обработки информации.

В силу вышесказанного авиапредприятия, эксплуатирующие зарубежную авиатехнику, вынуждены закупать импортную аппаратуру неразрушающего контроля, рекомендованную производителем авиатехники. Так, ОАО "Аэрофлот — РА" укомплектовано необходимым оборудованием для неразрушающего контроля, рекомендованным фирмами Boeing и Airbus для различных видов контроля на своих типах ВС. Однако большинству авиакомпаний, эксплуатирующих отечественные воздушные суда, оснащение подобными приборами не под силу из-за высокой их стоимости.

В настоящее время в России и странах СНГ в разработке средств НК наметился качественный сдвиг: появился ц

елый ряд дефектоскопов и толщиномеров, не уступающих зарубежным приборам, а в некоторых случаях и превосходящих их. Эти приборы, которые начали появляться с 2000 г., разрабатывались и изготавливались малыми предприятиями в творческих коллективах, основу которых, как правило, составляют специалисты бывших предприятий оборонной промышленности, где во времена СССР создавалась аппаратура по НК под собственные нужды. И поскольку разработчикам аппаратуры по неразрушаещему контролю первоначально не было поставлено техническое задание, ориентированное на применение в гражданской авиации, то эта аппаратура проходила доработку и адаптацию в последние годы при непосредственном участии специалистов Научного центра поддержания летной годности воздушных судов ГосНИИГА, ОАО "Туполев" и АК им. С. В. Ильюшина.

В результате до конца 2003 г. доработано с учетом особых требований для условий эксплуатации и ремонта гражданских ВС и внесено метрологической службой ГА в ведомственный реестр специальных средств измерений следующее сертифицированное Госстандартом РФ оборудование:

• ультразвуковой толщиномер "Булат-1S" с возможностью измерения в области малых толщин (от 0,4 мм), а также с возможностью определения толщин материла, конструктивных элементов ВС без удаления лакокрасочного покрытия (разработчик и изготовитель ЗАО "Константа", Санкт-Петербург);
• акустический импедансный дефектоскоп для контроля сотовых конструкций, в том числе из ПКМ, ДАМИ-С НА01 (разработчик и изготовитель АО Votum, Кишинев, Молдова) — разработчик провел модернизацию прибора и создал на его базе низкочастотный вихретоковый дефектоскоп с демонстрацией результатов контроля на экране в виде комплексной плоскости, который в ближайшее время планируется представить на ведомственные испытания для контроля коррозионных поражений;
• ультразвуковой дефектоскоп УД3-103 "Пеленг" (разработчик и изготовитель НПГ "Алтек", Санкт-Петербург);
• ультразвуковой дефектоскоп УД2В-П46 с функциями толщинометрии (разработчик и изготовитель ООО "НПЦ "Кропус-ПО"", Ногинск, Московская обл.).

Все оборудование — с функциями запоминания настроек и результатов контроля. Предусматривается его адаптация к создаваемой НЦ ПЛГВС ГосНИИГА системе документирования технического состояния ВС (СД ТС ВС). Большую работу в адаптации программного интерфейса прибора с программной оболочкой СД ТС ВС проводит ООО "НПЦ "Кропус-ПО"". По ее результатам в ближайшее время намечается разработать стандарт к программным интерфейсам оборудования НК. Следует отметить, что все работы по доводке оборудования неразрушающего контроля проводились инициативно разработчиками средств НК, поэтому внедрение оборудования в отрасли планируется на 2004-2005 гг. При наличии финансирования разработок со стороны заказчика (эксплуатанта, разработчика и изготовителя ВС) переоснащение отрасли новым оборудованием неразрушающего контроля выполнялось бы более эффективно.

Основой обеспечения успешного применения неразрушающего контроля является качественная техническая документация и высокий профессионализм дефектоскопистов. По сложившейся системе взаимодействия между промышленностью и воздушным транспортом нормативные документы разрабатывались, как правило, в конструкторских бюро, а затем проходили испытания и согласование в ГосНИИГА. В относительно простых случаях — это технологические карты контроля, в более сложных — методики или инструкции. Объекты контроля определялись по анализу результатов стендовых испытаний, результатов осмотра самолетов в ремонте или проведения работ по продлению ресурса, а также в случаях исследования отказов при эксплуатации авиационной техники.

Наибольшее количество карт контроля относится к визуально-оптическому методу — наиболее простому и оперативному. Этим методом выявляются только видимые глазом дефекты, что в ряде случаев вполне достаточно. Однако существует также большое количество опасных повреждений, которые можно определить только с использованием перечисленных выше физических методов. Применению таких методов всегда предшествует научная проработка, с тем чтобы выбрать наиболее эффективный их них для конкретного случая.

Дефектоскопическая наука была основой, позволяющей повышать качество контроля за счет разработки новых технологий. Во всех наиболее сложных случаях проблемы неразрушающего контроля ВС решались совместно специалистами авиационных институтов, нередко с привлечением работников профильного института Минобороны. Следует сказать, что только в институтах Минавиапрома в дефектоскопии были заняты более 300 чел. Это давало возможность оперативно решать новые задачи НК, прогнозировать возможные ситуации в будущем и готовиться к их решению. Каждое ведомство ежегодно включало в план НИОКР работы по неразрушающему контролю и обеспечивало их финансирование. В настоящее время, к сожалению, институты авиапрома недостаточно участвуют в решении задач НК. А эти задачи возникают тем чаще и становятся тем более разнообразными, чем сильнее стареет наша авиатехника. И они целиком ложатся на ГосНИИГА и КБ. Плановое финансирование работ по тематике НК не предусмотрено и фактически полностью отсутствует. Возможности проведения новых разработок также нет.

В то же время появление самолетов Ту-204, Ил-96-300, в которых используются новые конструктивные материалы, в том числе композиционные материалы (КМ), выдвигает ряд новых задач в области неразрушающего контроля. Как показала практика эксплуатации самолетов Ту-204, Ил-86, Ан-124 ("Руслан") и других, клеенные сотовые конструкции самолетов набирают внутрь воду вследствие нарушения герметичности сотовых агрегатов. Попавшая внутрь сотовых агрегатов вода снижает прочность клеевых соединений, вызывает разрушение клеевого слоя и сотового заполнителя, приводит к увеличению массы и изменению центровки агрегатов, отслоению обшивок от сот, а при замерзании воды — к отрыву обшивки от сотового заполнителя или к разрушению агрегата в полете. Поэтому проблема обнаружения воды в сотовых агрегатах самолетов и ее устранения актуальна для авиации и является одной из важных задач в обеспечении безопасности полетов.

С использованием опыта ОАО "Внуковские авиалинии" в НЦ ПЛГВС ГосНИИГА разработана и внедряется в ГА установка для ультразвукового контроля воды в сотовых конструкциях — УКВС-1. Одновременно с этим проводятся работы по совершенствованию импедансного контроля и внедрению в отрасли — для контроля в первую очередь конструкций из КМ — нового оборудования (дефектоскоп ДАМИ-С НА01), методических рекомендаций по его применению, включающих "безэталонную" настройку прибора.

Отсутствие контроля конструкций из композиционных материалов в самолете А300 привело в 2001 г. в США к катастрофе этого аэробуса, на котором в процессе взлета оторвался киль, изготовленный полностью из КМ. Основной причиной катастрофы, по-видимому, было "старение" композиционных материалов и потеря ими прочностных свойств. Методов неразрушающего контроля на такой тип дефекта нет по настоящее время.

Одной из составляющих успешного проведения неразрушающего контроля является квалификация персонала. В ГА проводится обучение и аттестация специалистов в объеме базовой подготовки по методам НК Центром переподготовки и повышения квалификации кадров воздушного транспорта (ЦППКВТ) МГТУ ГА по программам, согласованным с НЦ ПЛГВС ГосНИИГА. Кроме того, по специальным, наиболее сложным методикам и картам контроля проводится обучение и аттестация специалистов ГА в НЦ ПЛГВС ГосНИИГА совместно с разработчиками ВС, а по контролю деталей авиадвигателей — совместно с разработчиками и изготовителями авиадвигателей.

В "Аэрофлоте", который эксплуатирует значительное число зарубежных самолетов, проводится дополнительное обучение и аттестация персонала зарубежными фирмами, уполномоченными для проведения аттестации персонала в рамка европейского стандарта EN 4179. Этот стандарт устанавливает три уровня квалификации персонала по неразрушающему контролю, и только наличие у специалиста квалификационного уровня не ниже 2-го дает право на самостоятельное выполнение работ по НК. Трехуровневая система вводится в СНГ с 1997 г., когда был разработан ГОСТ 30489 "Определение квалификации и сертификация персонала в области НК", являющийся аналогом стандарта EN 473. В ряде отраслей в РФ трехуровневая система введена и действует. По ГОСТ 30489 в настоящее время в инициативном порядке обучено и аттестовано около 100 специалистов служб НК авиакомпаний и авиаремзаводов.

Только комплексное решение перечисленных задач обеспечит эффективность выполнения работ по НК авиатехники.