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.
Достарыңызбен бөлісу: