В. Р. Эдигаров методология испытаний сложных технических объектов вооружения и военной техники монография
ТЕПЛОВЫЕ ИСПЫТАНИЯ ОБЪЕКТОВ ВООРУЖЕНИЯ
жүктеу/скачать 2,01 Mb. Pdf көрінісі
|
Методология испытаний сложных технических объектов. Монография
| 3. ТЕПЛОВЫЕ ИСПЫТАНИЯ ОБЪЕКТОВ ВООРУЖЕНИЯ
И ВОЕННОЙ ТЕХНИКИ 3.1. Тепловые статические испытания Процессы взаимодействия объекта с окружающей средой достаточно сложны, и проблема их моделирования возникает при создании каждого нового образца. Создание моделирующих установок для комплексной отработки натурных образцов в условиях, имитирующих реальные, позволяет существенно сократить сроки доводки, снизить суммарные материальные затраты на отработку отдельных систем и объекта в целом, дает возможность обеспечить требуемую надежность работы. Отработка тепловых режимов работы объктов вооружения и военной техники представляет собой совокупность тепловакуумных испытаний и мероприятий по доработке конструкции по результатам испытаний. Объект должен отрабатываться в направлении «от простого к сложному» по мере усложнения условий экспуатации. Этот принцип требует первоначальной поагрегатной отработки с постепенным укрупнением отрабатываемых агрегатов до целого объекта. В связи с имеющим место изменением условий работы агрегатов при их установке в более крупные блоки и далее в изделие изменяются показатели их работоспособности. Как правило, в условиях совместного функционирования работоспособность агрегатов ухудшается за счет искажения действующих температурных полей, искажения полей скоростей обтекания окружающей средой, увеличения турбулентности потоков в агрегатах систем терморегуляции (СТР). Для компенсации этих факторов в технических условиях на отработку агрегатов задаются более жесткие требования, чем на отработку изделия в целом. Разумное ужесточение этих требований является сложной задачей и требует учета всего накопленного опыта отработки. В практике тепловых испытаний возможны три способа нагрева элементов и узлов конструкции; нагрев внешними источниками тепла, нагрев: конструкции пропусканием электрического тока и индукционный. Нагрев внешними источниками осуществляется контактным или конвективным способом и лучеиспусканием. Контактный способ нагрева осуществляется посредством специальных одеял, лент или пленочных нагревателей, которые оснащены нихромовой проволокой или лентой. Контактный способ нагрева применяется для нагрева деталей сложной формы до t = 200..300 °С. 60 При конвективном способе нагрева поверхность конструкции обтекается горячим воздухом или жидкостью. Таким способом можно создавать равномерные температурные поля до 600 °С при малых скоростях нагрева. Электронагревателями при этом служат электропечи с принудительной системой циркуляции воздуха или воды. Нагрев конструкции энергией осуществляется нагревателем, состоящим из нагревательных элементов (стержней графитовых, инфракрасных и кварцевых ламп) и отражателей. Возможность управления силовым потоком, большие скорости нагрева увеличивают точность нагрева. Способ применяется для металлических и неметаллических конструкций. Нагрев методом сопротивления происходит при пропускании непосредственно через конструкцию электрического тока и применении при нагреве металлических конструкций. Индукционный нагрев осуществляется токами высокой частоты. Метод легко автоматизируется, скорость нагрева высокая, применяется для нагрева цилиндров, конусов, плоских конструкций. Таким образом, знание температурных режимов позволяет: - определить условия нагружения конструкций; - предложить необходимые меры для теплозащиты отдельных узлов, агрегатов, отсеков; - определить условия работы приборов системы управления и других агрегатов. Это необходимо для оценки надежности конструкции объекта, ее отдельных агрегатов и системы управления. Тепловые расчеты достаточно сложны и основаны на целом ряде допущений. Поэтому только опытные данные позволяют уточнить характер тепловых процессов. Основным источником получения опытной информации о нагрузках, действующих на объект, являются испытания. Например, программа испытаний конструкции ракетного комплекса включает следующие температурные измерения [8]. Внутри элементов и частей объкта измеряется температура воздуха и отдельных приборов, для чего используются датчики с диапазоном измерения температур 50 °С. Измерения температуры стенок корпуса производятся датчиками температур с диапазоном – 50 °С...+ 350 °С. На наружной поверхности днища устанавливают датчики с диапазоном измерения температур – 50 °С...+ 1000 °С. Внутри теплозащитного покрытия необходимо измерять температуры – 50 °С...+ 2500 °С. В приборном и хвостовом отсеках измеряются температура воздуха и температура некоторых приборов. Диапазон изменения температуры в этом случае 50 °С. В хвостовом отсеке измеряется 61 также температура донной защиты. Диапазон изменения температуры защиты составляет – 50 °С...+ 1000 °С. Важность измерения температуры узлов и агрегатов объекта обусловлена тем, что изменения температуры в процессе аэродинамического нагрева и нагрева ДУ продуктами сгорания топлива работающего двигателя оказывают существенное влияние на надежность объекта. В ряде случаев интенсивность отказов элементов увеличивается при увеличении температуры на каждые 10 градусов. В монографии [9] предлагается следующая зависимость для описания роста интенсивности отказов при росте температуры: , ) ( 0 0 T T k (3.1) где 0 – интенсивность отказов при температуре 0 T ; k – величина, характеризующая изменение интенсивности отказов при изменении температуры на 1º. Значения определяются экспериментально и лежат в пределах 1,02...1,15. Влияние температуры на надежность объекта с ДУ определяется, главным образом, тем, что случайные вариации температуры сказываются на скорости горения топлива, что приводит к изменению давления в камере сгорания, секундного расхода топлива и тяги двигателя. Влияние нагрева на конструкцию объекта проявляется в понижении характеристик прочности конструкционных материалов. Исследования показывают [10], что зависимость предела прочности материала от температуры с приемлемой точностью аппроксимируется выражением: , ) ( exp ) 0 ( ) ( 2 2 T T b b (3.2) где и – величины, постоянные для данного материала [8]. Таким обазом, из сказанного выше следует, что надежная эксплуатация конструктивных элементов любого объекта определяется теплостойкостью материалов, из которых изготовлены двигатели, и свойствами теплозащитных покрытий. жүктеу/скачать 2,01 Mb. Достарыңызбен бөлісу:
|