1.7. Климатические испытания аэрокосмической техники

К климатическим относятся испытания изделий в условиях воздействия на них климатических факторов, создаваемых специальными установками. В зависимости от характера воздействия на изделие окружающей среды различают испытания влагоустойчивости, холодо- и теплоустойчивости, высотности, герметичности, брызго - и пылезащищенности и др. Климатические испытания рекомендуется проводить после выполнения механических и электрических испытаний.

Условия климатических испытаний могут быть как нормальными (температура +25±10°С, относительная влажность 65±15%, атмосферное давление 760±30 мм рт. ст.), так и особыми, отличающимися от указанных выше.

Режимы и условия испытаний устанавливаются в зависимости от жесткости, которая, в свою очередь, определяется условиями дальнейшей эксплуатации изделий. Различают 14 степеней жесткости испытаний изделий.

Испытания на влагоустойчивость. Возможны две основные формы взаимодействия воды с материалами: при первой форме вода проникает во все трещины, зазоры, капилляры или находится на поверхности вещества, удерживаясь на его частицах. При второй форме вода оказывается химически связанной с элементами вещества.

Различают два вида испытаний на влагоустойчивость: при длительном и кратковременном воздействии. Испытания при длительном воздействии повышенной влажности проводят с целью определения устойчивости параметров изделия и выявления различных дефектов (коррозия, повреждение покрытий).

Испытания при кратковременных воздействиях производят для выявления дефектов, которые могут возникнуть из-за нарушения технологии производства изделий и качества применяемых в производстве материалов.

В зависимости от условий эксплуатации, в которых должны работать испытуемые изделия, их подвергают циклическим или непрерывным испытаниям с выпадением или без выпадения росы.

Любому виду испытаний предшествует внешний осмотр изделия и измерение параметров. Далее изделие помещают в камеру влажности и при необходимости закрепляют, а иногда механически нагружают. Температуру в камере повышают до 40-50С и выдерживают в течение времени, предусмотренного в ТУ, но не более двух часов. Затем в зависимости от заданного режима испытаний устанавливают требуемую температуру и относительную влажность. Несмотря на то, что испытания, на длительное воздействие не предусматривают выпадения росы, ее кратковременное появление считают допустимым.

При испытаниях на кратковременное непрерывное воздействие изделия в нерабочем состоянии выдерживают в камере в течение 2-15 суток.

С целью ускорения процесса испытаний и приближения его к реальным условиям эксплуатации для некоторых видов изделий проводят циклические испытания. Ускорение процесса воздействия влаги на испытуемые изделия достигается повышением температуры и созданием условий выпадения росы. В зависимости от степени жесткости испытаний изделия могут подвергаться воздействию нескольких (от 2 до 6) циклов. После выключения источников тепла и влаги испытуемое изделие не извлекают из камеры, а подвергают выдержке. Время выдержки оговаривается в ТУ и зависит от вида испытаний и характера изделий. По окончании времени выдержки изделие извлекают из камеры и выдерживают еще определенное время в нормальных климатических условиях. При испытаниях на длительное воздействие время выдержки должно быть не менее 24 часов, а при испытаниях на кратковременное воздействие – 1-2 часа. После выдержки проводится внешний осмотр и измерение параметров. Соответствие параметров установленным требованиям позволяет считать, что изделие испытания выдержало. Перед измерением параметров изделие прогревают (выдерживают во включенном состоянии) в течение времени, указанного в ТУ, но не более 15 мин. Длительность измерений не должна превышать 10-15 мин.

Испытания на холодо- и теплоустойчивость. Как показывает анализ, температура воздуха может колебаться от -70 до +68С. При эксплуатации авиационной аппаратуры перепады температуры могут достигать 80С при скорости изменения температуры до 50С в мин.

Повышение температуры изделий может вызвать как постепенные, так и внезапные отказы, изменение физико-химических и механических свойств материалов и ЭРЭ, изменение сопротивления, угла диэлектрических потерь, электрической прочности, может привести к изменениям параметров элементов. Цель испытаний на теплоустойчивость – определение способности изделий сохранять свои параметры в условиях воздействия повышенной температуры. Возможны два варианта проведения испытаний:

- питание и электрическая нагрузка включены на все время проведения испытаний, и периодически проводятся измерение параметров;

- изделия находятся в выключенном состоянии и включаются только на время измерения параметров.

Измерение параметров рекомендуется проводить не ранее чем через 10-15 мин.после включения. Их продолжительность не должна превышать 15мин. Если измерение параметров изделия внутри камеры оказывается невозможным, допускается изъятие изделия из камеры, но не более чем на 3 мин. Продолжительность испытаний определяется ТУ.

Испытания на воздействие атмосферного давления. Условия эксплуатации различных изделий аэрокосмической техники приводят к необходимости их испытания на высотность, т.е. при пониженном атмосферном давлении. Взаимосвязь изменения давления и температуры с высотой вызывает необходимость рассмотрения испытаний на высотность при нормальной, повышенной и пониженной температуре.

После внешнего осмотра и контроля основных параметров в нормальных условиях изделие помещают в барокамеру, позволяющую установить давление воздуха до 3 атм. и поддерживать его с погрешностью, не превышающей 0,2 атм. Время выдержки оговаривается ТУ. Следует иметь в виду, что после окончания испытаний на воздействие атмосферного давления необходимо с помощью вентиля впустить в камеру воздух и только после выравнивания давлений открывать крышку барокамеры.

Испытания на пылеустойчивость. Аэрозоли (пыль) представляют собой мельчайшие частицы различного происхождения и различных физико-механических свойств. Пыль, оседая на поверхность различных элементов конструкции, создает условия для лучшего увлажнения, а это приводит к возникновению коррозии металлов. Увлажненная пыль на лакокрасочных покрытиях вызывает химические реакции, приводящие к их разрушению. Наличие пыли на ЭРЭ вызывает изменение их электрических параметров. Действие пыли может вызвать заедание движущихся частей, ускоряет износ контактов. Если изделие предназначено для работы в среде с повышенной концентрацией пыли, его подвергают испытанию на пылезащищенность, цель которого – выявление способности изделия не допустить попадания пыли внутрь корпуса (кожуха).

Если изделие специально не защищено от проникновения пыли, но вынуждено работать в среде с повышенной концентрацией пыли, то для установления способности материалов и покрытий противостоять разрушающему (абразивному) воздействию пыли его испытывают на пылеустойчивость. Изделие помещают в камеру и размещают таким образом, чтобы воздействие пыли максимально соответствовало эксплуатационным условиям. Испытания проводят обдуванием изделия пылевой смесью определенного состава.

При испытании на пылеустойчивость применяют просушенную пылевую смесь

- 60-70% песка, 15-20% мела, 15-20% коалита. Величина частиц не должна быть более 50 мкм. Скорость циркуляции воздушно-пылевого потока 0,5-1,0 мс. Продолжительность обдува – 2 часа с последующей выдержкой для оседания пыли.

При испытании пылезащищенность в состав пылевой смеси вводят флуоресцирующий порошок (сульфид цинка), позволяющий выявить проникновение пыли внутрь испытуемого изделия. При испытании изделие переносят в затемненное помещение и облучают ультрафиолетовым светом, под действием которого флуоресцирующий порошок начинает светиться. По окончании заданной продолжительности воздействия пыли производят измерение параметров на соответствие ТУ.

Испытания на брызго - и водозащищенность. Аппаратура, предназначенная для работы на открытом воздухе в наземных условиях или на кораблях, под навесами, а также в условиях непосредственного погружения в воду, должна подвергаться испытаниям на брызгозащищенность (дождевание), водозащищенность и водонепроницаемость. Все эти испытания проводятся с целью выявления устойчивости работы изделия во время и после пребывания под указанными видами воздействия воды. При испытаниях на брызгозащищенность изделия подвергаются равномерному обрызгиванию водой со всех сторон под углом 45 с определенной интенсивностью. Для приближения к эксплуатационным условиям изделие устанавливают на вращающийся стол. Частота вращения 1-2 об. в мин. Годными считаются те изделия, у которых вода не попадает внутрь кожуха, а параметры соответствуют установленным нормам.

Испытания на водопроницаемость осуществляют погружением испытуемого изделия в пресную или морскую воду на определенную глубину. Иногда при испытаниях на водопроницаемость их подвергают импульсному гидростатическому давлению. При этом к действующему в течение длительного времени постоянному давлению воды добавляется импульсное гидравлическое давление. Длительность импульса от 1 до 25 мс. Испытания на водозащищенность осуществляют воздействием струй пресной или морской воды с давлением 2 ат. в месте встречи с поверхностью испытуемого изделия. Для проведения испытаний используются камеры дождевания. После испытаний проверяют параметры изделия на соответствие ТУ.

Радиационные испытания. Воздействующую на изделия АРКТ радиацию по ее происхождению можно разделить на естественную и искусственную. К естественной радиации относятся космические излучения, корпускулярное и рентгеновское излучение Солнца. Искусственная радиация возникает в результате ядерных реакций в реакторе или ядерных взрывов.

Воздействие радиации на материалы, применяемые в АРКТ, приводит к нарушению кристаллической структуры; образованию атомов примесей других элементов; ионизации; изменению структуры, распаду молекул, возникновению химических реакций; возникновению люминесценции повышению температуры; уменьшению сопротивления резисторов; увеличению утечки конденсаторов; сдвигу обратных характеристик, увеличению сопротивления насыщения в прямом направлении у диодов; возрастанию рабочего тока, уменьшению коэффициента усиления, увеличению температуры утечки у триодов.

Такие же изменения происходят и в интегральных микросхемах, но выражены они в большой степени.

Радиационные испытания проводятся для определения устойчивости изделий к воздействию радиации, а также для проверки их способности выполнять свои функции и сохранять неизменными параметры в процессе и после пребывания в среде с повышенной радиоактивностью.

При испытаниях целесообразно применять самопишущую измерительную аппаратуру со специальным экранированием, исключающим наводки. Для проведения испытаний изделия монтируются на длинные шасси, которые помещаются на специальные стеллажи для транспортировки. Далее при помощи эскалатора шасси устанавливают в непосредственной близости от реактора. Связь с измерительной аппаратурой и источниками питания осуществляется при помощи кабелей, припускаемых через заполненный водой кабельный канал. Для испытаний используются специальные импульсные реакторы. После испытаний изделия проверяются на соответствие ТУ.

Электрические испытания. К электрическим испытаниям изоляции токоведущих частей относятся проверка электрической прочности изоляции и измерение ее электрического сопротивления.

Испытания по определению количественных показателей надежности могут проводиться как в лабораторных, так и непосредственно в эксплуатационных условиях. При оценке результатов этих испытаний учитываются все отказы, возникшие во время испытаний (в том числе и при проведении профилактических работ и проверок) за исключением отказов, возникших вследствие грубого нарушения инструкции по эксплуатации изделия.

С целью определения пригодности изделий к выполнению своих функций после установленных сроков длительного хранения проводят испытания на хранение.