Способ тепловых испытаний обтекателей ракет из неметаллических материалов



Способ тепловых испытаний обтекателей ракет из неметаллических материалов
Способ тепловых испытаний обтекателей ракет из неметаллических материалов
Способ тепловых испытаний обтекателей ракет из неметаллических материалов

 


Владельцы патента RU 2599460:

Акционерное общество "Обнинское научно-производственное предприятие "Технология" им. А.Г. Ромашина" (RU)

Изобретение относится к технике наземных испытаний элементов летательных аппаратов и может быть использовано при наземных испытаниях элементов летательных аппаратов. Заявленный способ включает зонный нагрев наружной поверхности изделия за счет контакта с нагревателем. Распределение температуры по высоте изделия задается электропроводящими секторами нагревателя разной толщины, которые соединены в электрическую цепь параллельно и сформированы за счет намотки токопроводящей нити под и (или) поверх электрических шин, размещенных на изделии вдоль образующих. Количество витков токопроводящей нити в каждом электропроводящем секторе выбирается по формуле:

где Ni - количество витков в i-м секторе; U - напряжение на шинах; ρ - удельное сопротивление токопроводящего материала; Ri - наружный радиус изделия в i-м секторе; qi - требуемая плотность теплового потока в i-м секторе; Sn - площадь поперечного сечения токопроводящей нити; Δh - высота i-го сектора. Технический результат - устранение ограничений по заданию температурного поля на поверхности испытуемых объектов, высота которых меньше диаметра основания. 1 з.п. ф-лы, 3 ил.

 

Изобретение относится к технике наземных испытаний элементов летательных аппаратов (ЛА), а именно к способам воспроизведения аэродинамического теплового воздействия на головную часть (обтекатель) ракеты в наземных условиях.

В настоящее время воспроизведение аэродинамического нагрева осуществляется в различных установках: аэродинамических трубах, баллистических установках, плазменных установках, стендах на основе сжигания топлива (прямоточных реактивных двигателях) (Материалы и покрытия в экстремальных условиях. Взгляд в будущее: В 3 т. - Т. 3. Экспериментальные исследования. / Ю.В. Полежаев, С.В. Резник, А.Н. Баранов [и др.]. Под ред. Ю.В. Полежаева и С.В. Резника. М.: Изд-во МГТУ им. Н.Э. Баумана, 2002, 264 с.). Испытание натурных конструкций в таких установках требует огромных материальных затрат, поэтому широкого распространения в практике наземных испытаний эти установки не получили.

Наиболее широкое распространение в практике наземных испытаний получили стенды радиационного нагрева, так как они просты в эксплуатации, позволяют достаточно легко изменять конфигурацию нагревателя в зависимости от геометрии конструкции обтекателя. Нагреватель, состоящий из нескольких зон нагрева с отдельным регулированием, обеспечивает необходимое распределение температурного поля по высоте обтекателя (Статические испытания на прочность сверхзвуковых самолетов. / А.Н. Баранов [и др.]. М.: Машиностроение, 1974, 344 с.). Однако радиационный нагрев имеет ряд ограничений. Для элементов ЛА сложной формы, когда геометрические размеры объекта испытаний сравнимы с размерами нагревателей, присутствует большая погрешность задания температурного поля на границах зон нагрева.

В последнее время в практике теплопрочностных испытаний элементов ЛА стали применять гибкие контактные нагреватели малой теплоемкости. Наиболее часто в качестве материала для таких нагревателей применяются углеродные ткани. На их основе отработан способ теплового нагружения обтекателей ракет из неметаллических материалов, патент РФ №2517790, МПК7 G01M 9/04, G01N 25/72, опубл. 27.05.2014.

Однако способ теплового нагружения по патенту РФ №2517790 имеет ряд недостатков:

- ручная технология изготовления и подгонки нагревателя для каждого типа объекта испытаний;

- ограничения по заданию температурного поля объектов испытаний, у которых высота меньше диаметра основания (в этом случае из-за того, что электрические шины расположены слишком близко друг к другу, электрическое сопротивление нагревателя сравнимо с электрическим сопротивлением шин).

Наиболее близким по технической сущности является способ теплового нагружения обтекателей ракет из неметаллических материалов по патенту РФ №2456568, МПК7 G01M 9/04, G01N 25/72, опубл. 20.07.2012, в котором тепловое нагружение осуществляют за счет контакта нагревателя с поверхностью испытуемого объекта, однако способ имеет ограничение по заданию температурного поля изделий, у которых высота меньше диаметра основания. Кроме этого, для каждого типа объекта испытания нагреватель изготавливается вручную.

Техническим результатом заявляемого изобретения является совершенствование технологии изготовления контактного нагревателя для элементов ЛА типа тел вращения и устранение ограничений по заданию температурного поля на поверхности испытуемых объектов, высота которых меньше диаметра основания.

Указанный технический результат достигается тем, что в:

1. Способе теплового нагружения обтекателей ракет из неметаллических материалов зонный нагрев наружной поверхности изделия осуществляется за счет контакта с нагревателем, состоящим из электропроводящих секторов разной толщины, соединенных в электрическую цепь параллельно и сформированных за счет намотки токопроводящей нити, например углеродной, под и (или) поверх электрических шин, размещенных на изделии вдоль образующих, при этом количество витков токопроводящей нити в каждом электропроводящем секторе пропорционально требуемой плотности теплового потока для данного сечения изделия и выбирается по формуле:

где Ni - количество витков в i-м секторе; U - напряжение на шинах; ρ - удельное сопротивление токопроводящего материала; Ri - наружный радиус изделия в i-м секторе; qi - требуемая плотность теплового потока в i-м секторе; Sn - площадь поперечного сечения токопроводящей нити; Δh - высота i-го сектора.

2. Способе по п. 1, отличающемся тем, что в качестве токопроводящей нити используют углеродную нить.

Формула (1) выведена из системы уравнений (2):

где Pi - мощность, рассеиваемая i-м сектором нагревателя; ri - электрическое сопротивление i-го сектора между электрическими шинами, расположенными вдоль образующей обтекателя; Sbi - площадь боковой поверхности i-го сектора; li - расстояние между электрическими шинами по окружности; Sni - площадь поперечного сечения всех витков токопроводящих нитей i-го сектора на двух участках между шинами.

В предложенном способе электрические шины установлены вдоль образующих обтекателя. В этом случае электрическое сопротивление между шинами много больше, чем в прототипе - патенте РФ №2456568 для изделий, у которых высота меньше диаметра основания. Кроме того, при таком формировании электрическое сопротивление нагревателя много больше электрического сопротивления электрических шин.

Способ иллюстрирует схемы, представленные на фиг. 1, 2, 3. На фиг. 1 на поверхности изделия 1 по образующим располагают электрические шины 2, поверх которых сформированы электропроводящие сектора из токопроводящих нитей 3. На фиг. 2 на поверхности изделия 1 сформированы электропроводящие сектора из токопроводящих нитей 3, поверх которых по образующим изделия располагают электрические шины 2. На фиг. 3 электрические шины 2 располагают под и поверх электропроводящих секторов, сформированных из токопроводящих нитей 3 и размещенных на поверхности изделия 1. Поверх электропроводящих секторов из токопроводящих нитей и электрических шин располагают теплоизоляционный чехол 4, необходимый для исключения тепловых потерь в окружающую среду.

Формирование токопроводящего слоя методом намотки позволяет механизировать и автоматизировать процесс создания нагревателей для широкой номенклатуры обтекателей, что в конечном итоге повышает производительность и качество наземных теплопрочностных испытаний. Способ был отработан при задании тепловых режимов керамических обтекателей.

1. Способ теплового нагружения обтекателей ракет из неметаллических материалов, включающий зонный нагрев наружной поверхности изделия за счет контакта с нагревателем, состоящим из электропроводящих секторов разной толщины, отличающийся тем, что электропроводящие сектора соединены в электрическую цепь параллельно и сформированы за счет намотки токопроводящей нити под и (или) поверх электрических шин, размещенных на изделии вдоль образующих, при этом количество витков токопроводящей нити в каждом электропроводящем секторе пропорционально требуемой плотности теплового потока для данного сечения изделия и выбирается по формуле:

где Ni - количество витков в i-м секторе; U - напряжение на шинах; ρ - удельное сопротивление токопроводящего материала; Ri - наружный радиус изделия в i-м секторе; qi - требуемая плотность теплового потока в i-м секторе; Sn - площадь поперечного сечения токопроводящей нити; Δh - высота i-го сектора.

2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что в качестве токопроводящей нити используют углеродную нить.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к области измерительной техники и может быть использовано для оценки состояния поверхностей резиновых и пластиковых нитей. Заявлено устройство для оценки технического состояния поверхности нитей, включает в себя температурный генератор, температурный датчик, интерфейс, анализатор изображения и элемент принятия решения.

Изобретение относится к изготовлению или получению изделий из стекла или стеклокерамики. Изобретение основано на том, чтобы обеспечить получение изделий из стекла или стеклокерамики, имеющих точно охарактеризованные термомеханические свойства.

Изобретение относится к способу бесконтактного одностороннего активного теплового неразрушающего контроля материалов и может быть использовано для проведения теплового неразрушающего контроля изделий в авиакосмической, машиностроительной и энергетической промышленности.

Изобретение относится к способам коррекции собственной температурной зависимости кремниевых фотопреобразователей (ФЭП) и может быть использовано при тепловакуумных испытаниях (ТВИ) космического аппарата (КА) или его составных частей с использованием имитатора солнечного излучения.

Изобретение относится к диагностике технического состояния систем контроля технологических процессов. Предложен способ проверки работоспособности системы контроля течи трубопровода, который включает воспроизведение системой параметров эталонного имитатора измеряемых системой физических величин, сравнение воспроизведенных параметров с заданными параметрами эталонного имитатора и выработку заключения о работоспособности системы.

Изобретение относится к технике наземных испытаний элементов летательных аппаратов (ЛА), а именно к способам воспроизведения аэродинамического теплового воздействия на головную часть (обтекатель) ракеты в наземных условиях.

Изобретение относится к экранировке аппаратов или их деталей от электрических или магнитных полей и может быть использовано для контроля эффективности электромагнитного экранирования корабельных помещений, защищенных от преднамеренных электромагнитных воздействий.

Изобретение относится к области измерительной техники и может быть использовано для технической диагностики неоднородных конструкций. Согласно заявленному решению перед проведением тепловизионного обследования выбирают время тепловой инерции равным 3-20 минут в зависимости от скорости реакции компонентов пенополиуретана, марки оболочки и толщины слоя изолирующего слоя пенополиуретана на трубе.

Изобретение относится к области сбора и обработки информации. Техническим результатом является обеспечение синхронизации моментов получения сигналов от датчиков независимо от их удаленности и места положения при использовании общего компьютеризированного средства сбора информации.

Использование: для оценки надежности конструкции из электропроводных полимерных композиционных материалов на основе контроля распределения электрических потенциалов по поверхности.

Изобретение относится к технике наземных испытаний элементов летательных аппаратов (ЛА) и может быть использовано для проектирования аэродинамического теплового воздействия на головную часть (обтекатель) ракеты в наземных условиях.

Изобретение относится к области экспериментальной аэродинамики и может быть использовано для получения гиперзвукового потока углекислого газа в высокоэнтальпийных установках кратковременного действия типа импульсных аэродинамических труб с целью газотермодинамических исследований.

Изобретение относится к испытаниям реактивных двигателей. Стенд для определения подъемной силы крыла, установленного на корпусе реактивного двигателя, содержит расположенную в аэродинамической трубе опорную стойку с подвижной платформой.

Изобретение относится к области экспериментальной аэродинамики и может быть использовано при проведении испытаний в трансзвуковых аэродинамических трубах. Рабочая часть аэродинамической трубы включает камеру давления, перфорированные стенки на границах потока и шумоглушащие сетки.

Изобретение относится к области машиностроения и авиационно-космической отрасли промышленности и может быть использовано при проведении испытаний конструкции летательных аппаратов и их узлов (головных обтекателей) из неметаллических материалов на тепловые, а также комплексные термовибрационные и термовакуумные воздействия.

Изобретение относится к области тепловых испытаний и может быть использовано при наземных испытаниях элементов летательных аппаратов. Способ тепловых испытаний керамических обтекателей ракет включает нагрев и контроль температуры обтекателя в зоне узла соединения керамической оболочки со шпангоутом.
Изобретение относится к области стендовых тепловых испытаний и может быть использовано для диагностики характеристик термопрочности и термостойкости эксплуатируемых металлов.

Изобретение относится к области авиации, в частности к технике экспериментов в аэродинамических трубах кратковременного (импульсного) действия с продолжительностью пуска порядка 40 миллисекунд, работающих при высоких давлениях и температурах газа.

Изобретение относится к способам воспроизведения аэродинамического теплового воздействия на обтекатель ракеты в наземных условиях и может быть использовано при наземных испытаниях элементов летательных аппаратов.

Изобретение относится к области экспериментальной аэродинамики, в частности к аэродинамическим трубам с регулируемыми соплами. Устройство состоит из силового механизма, изменяющего его контур по заданной программе, и командного устройства, управляющего этой программой.

Изобретение относится к области бесконтактного неразрушающего контроля и касается тепловизионной дефектоскопической системы. Система включает в себя тепловизионное устройство и светодиодный излучатель для нагрева контролируемого объекта, соединенные с блоком управления, а также два светочувствительных элемента. Светочувствительные элементы подключены к блоку управления через снабженный устройством сигнализации блок преобразования сигнала. Первый светочувствительный элемент находится в зоне расположения тепловизионного устройства, а второй светочувствительный элемент установлен у поверхности контролируемого объекта для регистрации падающего излучения светодиодного излучателя. Технический результат заключается в обеспечении автоматизации процедуры и повышении достоверности результатов контроля. 2 ил.
Наверх