Перейти к содержанию
АХТУБИНСК городской форум
Авторизация  
adm

ТЕМА 3.

Рекомендуемые сообщения

ТЕМА 3. ЛАБОРАТОРНЫЕ ИСПЫТАНИЯ ЛА НА ПРОЧНОСТЬ

3.1. Статические испытания

В программу статических испытаний включают основные случаи нагружения агрегатов, а также частей элементов конструкции, для которых расчет не дает надежного решения. Статические испытания являются поверкой расчета на прочность. Распределенная нагрузка прикладывается к частям ЛА с помощью лямок, которые приклеиваются к поверхности ЛА. Сам ЛА находится в подвешенном состоянии под действием уравновешенных нагрузок: сверху имитаторы аэродинамической нагрузки, а снизу имитаторы основных грузов (двигателей, шасси, целевой нагрузки и т.п.). Отдельные составные части могут обследоваться на стендах, как например, крыло. Обследование напряженного состояния и деформаций элементов проводятся с использованием тензодатчиков, угломеров, реек (линеек) и нивелиров. Для измерения напряжений устанавливаются тысячи тензодатчиков, соединенных с тензометрической аппаратурой. Аппаратура автоматически выполняет переключения и регистрирует величины деформаций в различных точках конструкции при различных значениях нагрузок. Перед контрольным нагружением конструкцию «обжимают» незначительной нагрузкой (до 50% от расчетной). Затем увеличивают нагрузку с включением значений:

до 67% расчетной нагрузки - все случаи;

80…90% - некоторые расчетные случаи;

100% - 1 случай, или несколько - до разрушения.

При выявлении напряжений или деформаций, значительно превышающих расчетные, испытания приостанавливают и выясняют причины. При достижении нагрузки, равной 67%, нагрузку снимают и тщательно обследуют все элементы конструкции на деформации, которые не должны превышать допустимых значений.

Элементы конструкции, работающие в условиях повышенных температур, проверяют на прочность с учетом нагрева.

Обшивку, люки, зализы нагружают распределенной нагрузкой.

Кроме напряжений от нагрузки проверяют влияние деформации конструкции на работу различных систем: не должно быть заеданий проводки управления и отклонение рулевых поверхностей не должно способствовать развитию флаттера. Результаты анализируют и назначают мероприятия по усилению слабых мест (элементов) конструкции. После чего характеристики прочности уточняют повторным расчетом.

Основные недостатки наземных работ, которые снижают точность оценки:

отличие реальных внешних нагрузок от нагрузок, принятых в расчетах и смоделированных в лабораторных испытаниях;

невозможность полностью учесть перераспределение нагрузки из-за деформации конструкции;

сложная картина динамического нагружения конструкции;

некоторая неопределенность распределения реальных температурных полей.

Все это доказывают, что окончательная оценка прочности конструкции современного летательного аппарата может быть дана только на основании анализа результатов летных испытаний исследованием повторяемости нагрузок на всех режимах эксплуатации ЛА.

3.2. Динамические испытания

Такой вид лабораторных испытаний, как динамические, чаще всего используется для проверки прочности взлетно-посадочных устройств: опор шасси, посадочных гаков, тормозных парашютов и других устройств, испытывающих динамические нагрузки.

Например, для проверки конструкции шасси сбрасывают нагруженную опору на стационарную или подвижную платформу (копровые испытания) с определенной высоты, чтобы придать ей необходимую вертикальную скорость Vy

H = Vy2/2g

или H = A/G – kp(h+ ),

где А – работа амортизационной системы;

G – вес части ЛА, приходящийся на одну опору;

kp – коэффициент разгрузки крыла при приземлении;

(h+ ) – суммарная величина обжатия амортизатора и пневматика колеса.

При этом регистрируются необходимые параметры:

величины обжатия амортизатора и пневматика колеса (отдельно);

общая нагрузка на опору (сила реакции платформы);

нагрузки и (или) напряжения в элементах опоры и т.п.

Результаты сравниваются с расчетными данными. Опору доводят до требуемых характеристик амортизационной системы.

Аналогичным образом оцениваются допустимые количества взлетов и посадок для опор многократными сбросами и периодическими проверками оцениваемых характеристик, например, диаграмм работы амортизаторов.

3.3. Испытания упругих образцов

Испытания упругих образцов можно разделить на два вида:

определение спектра частот и форм колзабавний составных частей ЛА;

испытание упругих моделей ЛА.

Первый вид испытаний проводится с целью оценки влияния частот и форм колзабавний элементов конструкции на характеристики флаттера и на динамическое нагружение конструкции путем сравнения с расчетными данными.

К образцу прикладывается переменная нагрузка, частоту колзабавний которой можно менять. При достижении резонанса резко возрастают амплитуды колзабавний, что свидетельствует о частоте собственных колзабавний конструкции.

Возбуждение колзабавний проводят с помощью различных вибраторов:

вращающимся неуравновешенным грузом;

электромагнитным генератором;

пружинно-эксцентриковым механизмом.

Амплитуда колзабавний измеряется в нескольких точках элемента конструкции с помощью оптических (виброскопов) или электрических (осциллографов) датчиков, а также стробоскопов.

При частотных испытаниях обычно ограничиваются выделением первых тонов собственных колзабавний конструкции.

Испытание упругих моделей ЛА применяют в целях исследования характеристик флаттера, реверса и для оценки динамического нагружения ЛА при порывах воздуха и при посадке.

Уменьшенные или даже полномасштабные модели испытываются в аэродинамических трубах с использованием известных параметров подобия в безразмерной форме. При этом, например, для оценки флаттера модель и натурный ЛА должны иметь подобные профили крыла, безразмерные расстояния упругих линий от центра тяжести сечения крыла, одинаковые начальные углы атаки и равные отношения аэродинамических сил к упругим.

По параметры аэродинамической трубы и типу модели определяются масштабные параметры (хорда и скоростной напор). Число М должно быть равным расчетному (натурному).

Крепление модели должно быть упругим по точкам крепления больших грузов (двигатели, АСП, шасси…). Собственная частота подвески должна быть ниже исследуемых частот моделей. Влияние крепления учитывается в расчетах.

Для измерений используются тензодатчики и датчики перегрузок.

Критическую скорость флаттера определяют аналогично резонансным характеристикам по наибольшим колзабавниям модели.

Полученная на модели скорость флаттера Vм пересчитывается с помощью коэффициента масштаба скоростей

kVф = Vм.

Модели ЛА, применяемые при исследованиях на флаттер, могут быть использованы для изучения характеристик дивергенции, реверса и других явлений статической аэроупругости, а также особенностей воздействии порывов неспокойного воздуха на упругую конструкцию ЛА. Изучаются поля перегрузок, перераспределение воздушных нагрузок, анализируются усилия в контрольных точках.

3.4. Испытания при повышенных температурах

При испытаниях на прочность конструкции при нагреве необходимо связывать две характеристики: эксплуатационную нагрузку и эксплуатационную температуру, а также учитывать продолжительность их совместного воздействия. Для этих целей в лабораториях создаются специальные установки, используемые различные методы нагрева:

электрические (в виде одеял - t = 250, лент - t = 350 град.); камер);

радиационные (от нагретого тела, t =200…400 град.);

газовые (обдув);

индукционные (до t =600 град.);.

Нагрузку обычно прикладывают с помощью тросов, непосредственно прикрепленных к изделию, через рычажно-распределительную силовую систему, расположенную в стороне от нагревателя.

Температура объекта нагрева измеряется с помощью термопар или пленочных датчиков сопротивления. В местах высоких температур, где позволяет компоновка, могут устанавливаться датчики сопротивления в виде пластин, трубок, помещенных в корпус.

В качестве регистрирующей аппаратуры применяют указатели, шлейфовые осциллографы, магнитные накопители, соединенные через коммутационные устройства и, при необходимости, имеющие усилители.

Тарировка измерителей температуры производится по выверенным термопарам или по физическим параметрам (таяние снега – 0 град., кипение воды 100град., плавление серы – 236 град.).

Вопросы по теме 3. Лабораторные испытания ЛА на прочность

1. Статические испытания

2. Динамические испытания

3. Испытания упругих образцов

4. Испытания при повышенных температурах

Поделиться сообщением


Ссылка на сообщение
Поделиться на другие сайты
Авторизация  

×