книги из ГПНТБ / Суровцев Ю.А. Амортизация радиоэлектронной аппаратуры

невымй двигателями. Заметной зависимости величины ускорения вибрации от режима работы двигателя прак­ тически не наблюдается. С увеличением числа оборотов двигателя лишь незначительно возрастает общий уро­

диапазон частот и что спектр испытательного удара по своей интенсивности находится на уровне спектра, соот­ ветствующего вынужденной посадке. Кроме того, отсюда

41

следует, что ударный импульс способен кратковременно возбуждать собственные колебания в довольно широком диапазоне частот.

Сила ударов, которые испытывает аппаратура при посадке самолета, зависит от типа самолета. Каждый

садка; 4 — посадка на авианосец; 5 — испытание на у д а р 15 g с длительностью импульса 0.011 с.

кую или жесткую посадку. Для больших самолетов, ко­ торые приземляются на аэродроме, удар, передаваемый аппаратуре при посадке, менее сильный, чем для неболь­ ших самолетов.

На рис. 2.4 показано еще несколько спектров ударов для самолетов, базирующихся на аэродромах [27]. В 'про­ цессе эксплуатации самолета на аппаратуру в основном действуют вибрационные нагрузки, обусловленные рабо­ той двигателя. Ударные нагрузки при взлете и посадке действуют кратковременно. Суммарная длительность их действия составляет не более 10%' от общего времени эксплуатации самолета.

В местах крепления РЭА моторные вибрации имеют вид колебаний с переменной амплитудой и частотой. Они

42

возбуждаются по всем трем координатным осям и прак­ тически во всех трех направлениях имеют одинаковый уровень.

В технических требованиях на разработку самолет­ ной РЭА, устанавливаемой в фюзеляже, указывается диапазон частот 5 .. . 300 Гц при ускорениях 0,1 g на низких частотах и до 5^ на высоких частотах, а также ударные нагрузки многократного действия с ускорением до 12g при длительности импульса 0,02...0,05 с.

Рис. 2.4. Спектры ударов для реактивных самолетов: В47А (кривая./), F80 (кривая 2) и F84E (кривая 3).

Анализ экспериментальных данных и их сопоставле­ ние с требованиями, предъявляемыми к аппаратуре, по­ зволяют сделать вывод, что эти требования по отдель­ ным параметрам явно завышены. Как правило, на само­ летах диапазон частот вибраций строго ограничен: частоты ниже 20 Гц встречаются довольно редко, вибра­ ции с частотой выше 150 Гц имеют обычно невысокий уровень ускорений.

Вибрационные ускорения больше 2 g встречаются редко и являются результатом либо конструктивных осо­ бенностей самолета, либо чрезмерно жестких условий эксплуатации. Очень резко отличаются эксперименталь­ ные данные от технических требований в отношении ударных ускорений. При нормальной эксплуатации на самолете никогда не возникают ударные ускорения вы_ше 12 g, лишь в исключительном случае вынужденной "посадки могут возникнуть такие высокие нагрузки. При нормальных условиях эксплуатации защита аппаратуры от воздействия вибрации, как правило, не представляет каких-либо трудностей.

. 4 3

Вибрации в диапазоне от 5 до 10 . . . 30 Гц (в зави­ симости от конструкции амортизатора) в силу физиче­ ских особенностей упругой колебательной системы ника­ кими мерами изолировать нельзя. Также определенную трудность представляет защита аппаратуры от ударных воздействий. Хотя ударные нагрузки составляют относи­ тельно небольшую долю всех нагрузок, испытываемых

h

РЭА в процессе эксплуатации самолета, однако их воз­ действие на аппаратуру может быть весьма нежелатель­ ным, особенно если РЭА установлена на амортизаторах, предназначенных для защиты от воздействия вибрации. В этом случае следует принимать специальные меры по отключению амортизаторов при взлетах и посадках са­ молета или устанавливать амортизаторы, обеспечиваю­ щие защиту от удара в ущерб защите от вибрации.

Вертолеты. Удары и вибрации в вертолетах имеют некоторое своеобразие вследствие того, что единствен­ ным средством, обеспечивающим подъемную силу аппа­ рата, являются подвижные несущие плоскости.

Основные вибрации в вертолете, вызванные работой двигателя, похржц на вибрации в самолетах, имеющих

44

аналогичные силовые установки. Вибрации, вызванные работой редукторов, на вертолетах более существенны, чем на самолетах, так как разница между скоростью вращения двигателя и скоростью вращения лопастей у -вертолета больше. Довольно большие вибрационные нагрузки создают карданные передачи, особенно те, ко­ торые не имеют постоянной скорости. Основной ротор вертолета создает вибрации с частотами, соответствую-

Рис. 2.6. Спектры эффективного ускорения для ракеты В на этапе длительного полета:

1 — максимальное ускорение; 2 — среднее ускорение.

щими числу лопастей и кратными частоте вращения ро­ тора. Хвостовой ротор также образует вибрации, хотя они могут быть невелики вследствие затухания в хво­ стовом лонжероне.

Амплитуды вибрации фюзеляжа вертолета различны в зависимости от того, находится ли вертолет на земле или в воздухе.

Результаты, полученные при испытании вертолетов [27], показывают, что они имеют вибрацию в диапазоне низких частот 3 .. . 50 Гц при ускорениях, не превышаю­

45

Днях полета и распространяются по корпусу ракеты в виде продольных волн. Вибрации обшивки ракеты воз­ никают также в результате действия аэродинамических сил при запуске ракеты [29].

На рис. 2.5—2.8 приведены данные вибрационных испытаний двух типов управляемых ракет, условно на­ званных В и С [27].

Рис. 2.10. Линейное уско­ рение при запуске раке­ ты Aerobee-H.

На примерах, относящихся к реальным ракетам, мож­ но проследить, что действие линейной перегрузки непо­ стоянно и время' действия максимального значения ее очень ограничено.

На рис. 2.9 видно, что линейное ускорение ракеты ФАУ-2 изменялось от 1,6 g при взлете до 6g при полном

47

выгорании топлива. Аналогичный закон изменения на­ блюдается у ракеты Viking [30].

В законе измерения линейного ускорения при запуске ракеты Aerobee-H (рис. 2.10) имеется начальный скачок, равный 14 который возникает вследствие включения стартового ускорителя на твердом топливе [28].

3. Механические нагрузки при транспортировании

Параметры вибрации и ударов в зависимости от вида транспорта бывают самые различные. Обычно частота вибрации находится в диапазоне до 300 Гц, а ускорение не превышает bg. Во время транспортирования аппара­ туры и при погрузочно-разгрузочных работах возникают удары и вибрации, интенсивность которых трудно пред­ видеть, хотя и можно сделать некоторые обобщения. Ди­ намические нагрузки, возникающие при перевозках, имеют случайный характер и непрерывный спектр ча­ стот ограниченного диапазона. При автомобильных пере­ возках нагрузки зависят от состояния дороги, скорости движения, нагруженности машины, давления в балло­ нах, жесткости рессор и т. п. Вибрации от двигателя и системы передачи оказывают относительно небольшое влияние на груз. Основными источниками вибрации являются собственные колебания системы подвески, вы­ званные толчками при движении по неровностям дороги.

Источниками вибрации в железнодоржных вагонах являются колебания подрессоренных масс, вызванные толчками при движении на стыках рельс и т. п. Эти ви­ брации происходят главным образом в боковом и верти­ кальном направлении. В продольном направлении чаще всего возникают удары и толчки вследствие неравномер­ ности тяги, при сцеплении вагонов, на подъемах и укло­ нах.

При ударах, возникающих во время погрузочно-раз­ грузочных работ, могут возникать ускорения очень боль­ шой величины. Например, при падении блока без упа­ ковки с высоты 30 . . . 50 см величина ударного ускоре­ ния может достигать 550 g [31].

4.Порядок расчета системы амортизации

иисходные данные

Конструирование системы амортизации РЭА обычно начинают с выбора типа амортизаторов и схемы их рас-

48

положения. При выборе амортизаторов учитывают до­ пустимые нагрузки и предельные значения параметров,

амортизации выбраны, переходят к расчету статических нагрузок на амортизаторы, а также параметров собст­ венных и вынужденных колебаний амортизируемой аппаратуры. На основании данных расчета выбирают ти­ поразмер амортизаторов, устанавливаемых в соответст­ вующих точках системы амортизации. При необходимо­ сти по результатам расчета можно уточнять схему рас­ положения амортизаторов.

В результате вибрационного расчета должны быть известны частоты собственных колебаний амортизируе­ мой аппаратуры, амплитуды перемещения или ускорения вынужденных колебаний, а также эффективность вибро­ изоляции. При расчете на ударное воздействие надо оце­

аппаратуры должна быть заменена эквивалентной систе­ мой с одной или несколькими степенями свободы в за­ висимости от сложности схемы амортизации и требуемой точности расчета.

Чтобы выбрать и рассчитать систему амортизации, должны быть известны следующие исходные данные.

1. Параметры внешних динамических воздействий:

—диапазон частот возбуждающих колебаний;

—амплитуды перемещения или ускорения и направ­ ления действия возбуждающих колебаний;

—продолжительность действия возбуждающих коле­

баний;

—величины и направления действия линейных уско­ рений, а также продолжительность их действия;

—максимальные ударные ускорения и длительность ударных импульсов, как одиночных, так и многократ­ ных;

—число многократных ударов;