Диссертация (1025993), страница 17
Текст из файла (страница 17)
3.14. Принципиальная схема лабораторной испытательной установкидля статического теплосилового воздействия на ЭКС: 1 – опора; 2 – стойка;3 – фиксатор образца; 4 – образец; 5 – специальный индукционныйнагреватель;6–промежуточныйнагревательныйэлемент;7–триангуляционный лазерный датчик перемещения; 8 – пластина дляфокусировки луча лазерного датчика;9 – металлическая пластина образца;10 – термопары; 11 – пластина для приложения силовой нагрузки к образцу;12 – теплоизоляционный кремнеземный матВнешний вид испытательной установки в представлен на Рис. 3.15.Данная схема лабораторной испытательной установки позволяет проводитьиспытания на длительную прочность и долговечность образцов ЭКС вусловиях статического теплосилового воздействия при температурах до500 °С и выше с одновременным измерением и регистрацией значения121сдвиговой деформации клеевого слоя для построения кривых ползучести ЭКС.Рис.3.15.Лабораторнаяиспытательнаяустановкадляоценкиработоспособности ЭКС в условиях статического теплосилового воздействия1223.3.
Лабораторный испытательный комплекс для исследованийстойкости и работоспособности клеевых соединений конструкций ЛА прикомплексных термовибрационных воздействияхЛетательные аппараты таких классов, как «В-В» и «В-П» в процессеэксплуатации совместно с носителем помимо статических силовых нагрузокподвергаются также комплексному воздействию динамических вибрационныхнагрузок и повышенных температур (до 250 °С и выше). При этом узлы,агрегаты и прочие элементы конструкции ЛА, в том числе и узел ЭКС,эксплуатируютсяврежимепродолжительногокомплексноготермовибрационного воздействия.Продолжительное вибрационное воздействие на эластомерный адгезив вусловиях повышенных температур, способствует образованию в эластомеремикроразрушений и их накоплению, что в результате приводит к снижениюпрочностныххарактеристикадгезиваипреждевременнойпотереработоспособности ЭКС.Специфика эксплуатации ЭКС в конструкции ЛА не позволяет проводитьтеоретическими методами достоверную оценку работоспособности в условияхкомплексноготермовибрационноговоздействия.Вэтомслучае,дляобеспечения высочайших требований к надежности конструкции ЛА (не менее0,9999) приоритетное значения принимают экспериментальные методыоценки работоспособности, для реализации которых необходимо доработка исовершенствование существующих технических средств.3.3.1.
Состав, технические характеристики и принцип действиялабораторного комплексаДля экспериментальной оценки работоспособности ЭКС конструкцииЛА, проведения усталостных и ресурсных испытаний, а также исследований123стойкости узла ЭКС к комплексному термовибрационному воздействию врамках настоящей работы разработан и создан лабораторный испытательныйкомплекс.Испытательныйкомплекспозволяетосуществлятькомплексноевоздействие повышенных (до 1000 °С) и пониженных (до минус 60 °С)температур совместно с вибрационно-ударными нагрузками (синусоидальнаяи широкополосная случайная вибрация, механический удар и виброудар) вдиапазоне механических частот от 10 Гц до 2500 Гц.В состав лабораторного испытательного комплекса входят следующиеэлементы:– электродинамический вибрационный стенд мощностью 70 кВт;– цифровая система управления вибрацией с программным обеспечениемдля осуществления управления режимом вибродинамических испытаний, атакже обработки и анализа результатов испытаний;– накатная климатическая камера объемом 2 м3 с системой задания иуправления температурно-влажностным режимом;–дополнительноеиндукционноеустройствонагреваузлаЭКСконструкции ЛА мощностью 30 кВт;–8-миканальнаясистемауправленияустройствомнагреваспрограммным обеспечением контроля и анализа режима нагрева;– испытательная оснастка для монтажа и установки испытуемойконструкции ЛА на вибрационный стенд;– комплект чувствительных акселерометров с малошумящими кабелямидля управления и контроля режимом вибродинамического воздействия;– комплект температурных датчиков для контроля и управления режимомнагрева.Структурная схема испытательного комплекса представлена на Рис 3.16.Комплекс создан на основе электродинамического вибрационного стенда,позволяющего подвергать испытуемую конструкцию ЛА 3 воздействию124Рис.
3.16. Структурная схема лабораторного испытательного комплекса для исследований стойкости иработоспособности ЭКС конструкций ЛА в процессе комплексного термовибрационного воздействия: 1 – узелЭКС конструкции ЛА; 2 – дополнительное индукционное нагревательное устройство; 3 – испытуемая конструкцияЛА; 4 – акселерометры; 5 – термопары.
(Изображения элементов комплекса на схеме приведены условно)125вибродинамических нагрузок в диапазоне механических частот от 10 Гц до2500 Гц со следующими параметрами:– синусоидальная вибрация (SIN) с перегрузкой до 50 g (500 м/с2);–широкополоснаяслучайнаявибрация(ШСВилиRandom)cосреднеквадратичным значением перегрузки до 30 g;–механическийудар(полусинусоидальной,треугольнойилитрапециевидной формы) с перегрузкой до 150 g и длительностью ударногоимпульса от 3 мс до 20 мс.Для управления режимами испытаний в испытательном комплексеиспользуется 8-ми канальная цифровая система управления вибрацией (ЦСУВ),позволяющаяврежимереальноговременипроводитьмониторингдинамических параметров испытуемой конструкции.Для температурного воздействия на испытуемую конструкцию ЛА всостав комплекса включена накатная климатическая камера, полностьюсовместимая с вибрационным стендом и позволяющая поддерживать вовнутреннем объеме температуру в диапазоне от минус 60 °С до 180 °С иотносительную влажность воздуха от 5 до 98 %.
Поскольку возможностиклиматической камеры не позволяют воспроизводить тепловые нагрузки,испытываемые ЭКС конструкции ЛА в процессе эксплуатации в составкомплексатакжевключеноспециальноразработанноедополнительноеиндукционное нагревательное устройство 2. Дополнительное устройствопозволяет нагревать узел ЭКС конструкции ЛА до температуры 800 °С, что всовокупностью с техническими возможностями климатической камеры ивибрационногостендадаетвозможностьосуществлятькомплексноетермовибрационное воздействие на узел ЭКС конструкции ЛА во всемдиапазонеэксплуатационныхнагрузок.Дляосуществленияконтролявибродинамических параметров конструкции ЛА в процессе комплексноготермовибрационного воздействия используются акселерометры 4, расположен-126ные, как в месте крепления конструкции ЛА к переходной оснастки, так и вдругих зонах конструкции (включая носовую часть). Измерение температурыузла ЭКС в процессе нагрева осуществляется с помощью термопар 5.Таким образом, созданный лабораторный испытательный комплекспозволяет проводить в наземных условиях не только оценку работоспособностиЭКСв,приближенныхкэксплуатационным,условияхкомплексноготермовибрационного воздействия, но также и исследовать влияние параметровЭКС на динамические характеристики всей конструкции ЛА.
Это может бытьиспользовано как для построения динамически-подобных моделей (ДПМ)конструкций ЛА, так и в качестве метода неразрушающего контроля качестваЭКС (обнаружения непроклея, нарушения структуры и прочих дефектов),посколькуамплитудно-частотныехарактеристики(АЧХ)конструкциичувствительно к изменениям параметров его элементов.Для проведения оценки работоспособности ЭКС конструкций ЛАнеобходимаразработкаметодологическогоподходаопределяющегопоследовательность действий при проведении испытаний на созданномиспытательном комплексе.3.3.2. Методика испытаний клеевых соединений на стойкость прикомплексных термовибрационных воздействияхДляпроведенияэкспериментальныхисследованийстойкостиЭКСконструкции ЛА к продолжительному комплексному термовибрационномувоздействию, а также исследования влияния параметров ЭКС на АЧХконструкцииЛАразработанаметодикапроведенияиспытаний,предполагающая выполнение следующей последовательности действий:1.Исходя из требований эксплуатационного режима конструкции ЛА,устанавливаются параметры комплексного термовибрационного воздействия на127узел ЭКС (частотный диапазон, значение виброускорения (перегрузки),температура, длительность воздействия и прочие условия).2.
Согласно заданной схеме на поверхности испытуемой конструкции ЛАустанавливаются датчики температуры.3. Конструкцию ЛА устанавливают на крепежный стол вибрационногостенда, предварительно смонтированного с накатной климатической камерой.4.Согласнозаданнойсхеменаконструкциюустанавливаютакселерометры.5.
При необходимости производят установку и монтаж дополнительногонагревательного устройства.6. После проверки всех систем и элементов, входящих в состав комплексаиспытываемуюконструкциюподвергаютвоздействиюсинусоидальнойвибрации в диапазоне частот от 20 до 2500 Гц (диапазон может быть изменен взависимости от типа конструкции ЛА) с перегрузкой 2 g (19,6 м/c2) дляопределения АЧХ испытуемой конструкции.7. Полученная АЧХ используется для определения частот собственныхрезонансов конструкции ЛА и коэффициентов динамического усиления нарезонанса kдi, которые для каждой резонансной частоты определяются согласносоотношениюkдi АНi,АЗiгде AЗi – заданная амплитуда виброускорения, АНi – амплитуда откликаконструкции на заданное воздействие.8. После определения АЧХ конструкции и расчета коэффициентов kдi,исходя из режимов вибрационного воздействия, установленных в п.1,осуществляется расчет реальной вибродинамической нагрузки, испытываемойконструкцией ЛА и его элементами с учетом резонансов.9.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
