Диссертация (Разработка методов и совершенствование технических средств оценки работоспособности эластомерных клеевых соединений конструкций летательных аппаратов), страница 14

2.7, а). После получениязначений параметров А и В для каждой температуры Т, из соотношения (2.38)методом линейной регрессии устанавливаются значения коэффициентов с1 ис2 .После установления коэффициентов с1 и с2 с помощью соотношения(2.37) коэффициент температурно-временной редукции может быть определендля любой температуры Т рассматриваемого температурного диапазона, что всвоюочередь,позволяетпостроитьобобщеннуюдолговечности ЭКС в виде:lgкривуюимодельt* Q lg сд  P,aTилиlg t*  lg aT  Q lg сд  P,(2.39)где Q, P – параметры, определяемые методом линейной регрессии с помощьюполученной обобщенной кривой долговечности (Рис.

2.7, б).96Полученнаяобобщеннаямодель(2.39),являющаясякритериемдолговечности ЭКС, позволяет по заданным параметрам теплосиловоговоздействия, а именно, величине сдвигового напряжения и температуре,прогнозироватьпотерюработоспособностиЭКСконструкцииЛА,эксплуатирующегося в условиях продолжительного режима, по причинеразрушения эластомерного адгезива. Также критерий (2.39) позволяетрасчетным путем определять момент потери устойчивости ЭКС (моментнаступления третьей стадии ползучести) при оценке работоспособности ЭКС впроцессе развития деформации ползучести эластомерного адгезива.Таким образом, разработанные в настоящейполученныеопределяющиесоотношенияиглаве методы икритерийдолговечностипозволяют прогнозировать потерю работоспособности ЭКС конструкции ЛАкак при кратковременной режиме эксплуатации, происходящую по причинедостижения предельной деформации ЭКС вследствие высокоэластичностиэластомерногоадгезивапродолжительном(соотношениярежиме(2.17)эксплуатации,и(2.18),происходящуютакпоиприпричинедостижения предельной деформации ЭКС вследствие развития деформацииползучести адгезива (соотношения (2.25) и (2.26)), а также по причинекогезионного разрушения ЭКС (критерий (2.39)).2.4 Выводы по главе 2На основании проведенных теоретических исследований, направленныхна разработку методов оценки работоспособности ЭКС конструкций ЛА,эксплуатируемых в условиях кратковременного и продолжительного режимовс учетом особенностей механического поведения эластомерных материаловможно сделать следующие выводы:1.Разработанметодиполученыопределяющиесоотношения,позволяющие прогнозировать механическое поведение эластомерного97адгезива клеевого соединения с учетом конечных деформаций.2.

Разработан методический подход и предложены определяющиесоотношениядляописанияползучестиэластомерногоадгезиваприпродолжительном нагружении ЭКС.3. Разработан метод и предложен критерий долговечности ЭКС,позволяющий прогнозировать разрушение эластомерного адгезива в процессепродолжительного теплосилового нагружения по заданным параметрамвоздействия.98ГЛАВА3.ИСПЫТАТЕЛЬНЫЕСРЕДСТВАОЦЕНКИРАБОТОСПОСОБНОСТИ КЛЕЕВЫХ СОЕДИНЕНИЙ КОНСТРУКЦИЙЛЕТАТЕЛЬНЫХ АППАРАТОВ ПРИ НАЗЕМНОЙ ОТРАБОТКЕОбзорсуществующихтехническихиспытательныхсредств,используемых в настоящее время при оценке работоспособности ЭКСконструкций высокоскоростных ЛА, показал, что в основе их большинствалежит единая схема внешнего теплосилового воздействия оказываемого наиспытуемый объект.

Данная схема воздействия предполагает первоначальноетемпературное нагружение объекта, расположенного в крио- или термокамереиспользуемого испытательного средства, до заданного значения температуры.После выхода на заданный температурный режим объект подвергаетсявоздействиюмеханическойнагрузкиизменяющейся,какправило,спостоянной скоростью и сопровождающейся одновременным измерениемпараметров деформации.Данная схема теплосилового воздействия применяется во многихстандартизированных отечественных испытательных установках и стендах, атакжевихзарубежныханалогах.Однакопоявлениесовременныхконструкций ЛА авиационной и ракетно-космической техники, имеющихповышенные ТТХ, показывает, что использование вышеописанной схемынагружения зачастую не позволяет воспроизводить заданные режимыэксплуатационного воздействия при наземной отработке. Это обусловленотем, режимам современных конструкций ЛА характерно продолжительноетеплосиловое воздействия с преимущественно статической силовой нагрузкойи изменяющейся температурой.

Кроме того, применение существующихиспытательных средств при оценке работоспособности ЭКС не позволяетдостигать заданного достигать эксплуатационного распределения температурпо толщине клеевого соединения, что оказывает существенное влияние на99достоверность и объективность получаемых при испытаниях результатов.Таким образом, для повышения достоверности и информативностирезультатов, получаемых при проведении наземных испытаний ЭКСконструкций ЛА необходима разработка новых и совершенствованиесуществующих испытательных средств, позволяющих проводить оценкуработоспособности ЭКС в условиях, приближенных к эксплуатационным (припродолжительномстатическомтеплосиловомвоздействии,атакжекомплексном термовибрационном воздействии).3.1Индукционныйспособтепловогонагруженияэлементовконструкций высокоскоростных ЛАВоспроизведениеэксплуатационногоаэродинамическоготепловоговоздействия на узлы и элементы конструкций высокоскоростных ЛА являетсяважной и труднореализуемой в процессе наземной отработки конструкций ЛАнаучно-техническойзадачей.Этообусловленоширокимдиапазономдействующих на конструкцию ЛА температурных нагрузок (от минус 50 °С до1400 °С и выше) и темпов нагрева (50 °С/с и выше), определяющихпрочностные характеристики и технический ресурс конструкции ЛА.В настоящее время при наземной отработке конструкций ЛА длявоспроизведения аэродинамического теплового воздействия на элементы,узлы, агрегаты и опытные образцы конструкций применяют несколькоспособов, основными из которых являются следующие [170, 171]:– газодинамический способ, реализуемый посредством аэродинамическихтруб, баллистических установок и стендов на основе прямоточных реактивныхдвигателей.

Основным преимуществом газодинамического способа являетсявысокая точность воспроизведения эксплуатационных нагрузок, однакоданный способ является чрезвычайно энерго- и ресурсозатратным, чтообуславливает его высокую стоимость и, как следствие, ограниченность в100применении при наземной отработке конструкций ЛА;– способ теплового нагружения c использованием стендов радиационногонагрева [172], в которых тепловое нагружение осуществляется с помощьюинфракрасныхисточниковизлученияправило,(каккварцевыхилигазоразрядных ламп), а также твердотельных излучателей (графитовыхпластин,силитовых,хромитлантановыхиликремниймолибденовыхстержней). К преимуществам данного способа относятся высокая плотностьполучаемых тепловых потоков, относительно малая тепловая инерция ипросторавуправленииприсложныхтепловыхрежимах.Однакоэлектросопротивление применяемых источников излучения, в частностикварцевых ламп, сильно зависит от температуры самой лампы, чтонакладывает дополнительные требования к системе электропитания иуправления.

Кроме того, специфика использования инфракрасных ламппредполагает их взаимное расположение на некотором удалении друг отдруга, что приводит к неравномерному тепловому потоку и, так называемому,эффекту полостного нагрева;– способ теплового нагружения с использованием гибких тканыхнагревателейвкачествеисточникаизлучения[173].Основнымпреимуществом данного способа является получение равномерного тепловогополя на нагреваемой поверхности. Однако процессы окисления и деструкциигибкого тканного нагревателя, а также специфика материалов для егоизготовления, требует создания специальных условиях для его изготовления иэксплуатации.Исходя из проведенного обзора имеющихся способов тепловогонагружения,кновымсистемамнагреваэлементовконструкцийвысокоскоростных ЛА должны быть предъявлены следующие требования:– достижение заданного значения температуры и темпа нагрева и (или)плотности теплового потока;– достижение заданного распределения температурного пола по101поверхности нагреваемой конструкции;–отсутствие побочноговлияниянагревательногоустройства наиспытуемую конструкцию;– отсутствие ограничения температурных деформаций испытуемойконструкции;–возможность одновременного приложения силовой нагрузки впроцессе нагрева, а также доступ чувствительных элементов, использующихсядля контроля температуры, перемещений и деформаций;– надежность и экономичность используемого нагревательного элемента.Учитывая вышеизложенные требования, в рамках настоящей работыразработан новый индукционный способ теплового нагружения элементовконструкций высокоскоростных ЛА [174], позволяющий повысить точностьвоспроизведения эксплуатационного теплового воздействия, а также снизитьэнергетические затраты.В основе индукционного способа теплового нагружения элементовконструкций ЛА (Рис.