Монтаж и испытания систем самолета. Учебное пособие для СПО

в нормативно-технической документации. Испытания проводятся в камере песка и пыли.

Изделия подвергают воздействию пылевой смеси, находящейся во взвешенном состоянии в камере в течение 4 ч. Затем в течение 2 ч пыль оседает при отсутствии циркуляции воздуха в камере. Температура воздуха в камере должна быть (+55 2) ºС при относительной влажности не более 50 %. Пылевая смесь в основном должна состоять из кварцевого песка, проходящего через сито с сеткой № 014. Скорость циркуляции воздуха в камере до оседания пыли должна быть 0,5…1,0 м/с. Концентрация пыли должна быть примерно 10 г/м3.

Испытания изделий на пыленепроницаемость проводят для про-

верки способности конструкции корпусов и кожухов приборов и различно-

го оборудования не пропускать пыль.

Изделия подвергают воздействию пылевой смеси, находящейся во взвешенном состоянии в воздухе камеры в течение 15 мин. Затем в течение 30 мин пыль оседает без циркуляции воздуха в камере. Температура воздуха в камере должна быть (+55 2) ºС при относительной влажности не более 50 %.

Пылевая смесь должна состоять из 25 % флюоресцирующего порошка, например люминофора ФКП-03 (ZnSCu), проходящего через сито с сеткой № 05 и 75 % кварцевого песка, проходящего через сито № 014.

Скорость циркуляции воздуха в камере до оседания пыли должна быть 0,5…1,0 м/с.

После испытания ОИ извлекают из камеры, удаляют пыль с наружных поверхностей, производят внешний осмотр, вскрывают и подвергают воздействию ультрафиолетового излучения, чтобы установить наличие проникшей в них пыли.

Изделия считаются выдержавшими испытание, если внутри их оболочек и кожухов не обнаружено пыли.

Испытания на динамическое воздействие песка и пыли проводят для проверки устойчивости изделий и материалов к разрушающему (абра-

зивному) воздействию песка и пыли.

Изделия помещают в камеру и располагают так, чтобы воздействие пыли было наиболее эффективным и соответствовало возможному воздействию пыли при эксплуатации. Рабочие значения параметров устанавливаются в соответствии с требованиями нормативно-технической документации. Температура воздуха в камере должна быть 55 ºС при относительной влажности не более 50 %.

Испытание проводят обдуванием изделий в течение 1 ч просушенной пылевой смесью, содержащей 70 % кварцевого песка и по 15 % мела и каолина. Количество пылевой смеси, пропускаемой через камеру, должно быть равно 0,1 % объема камеры. Скорость движения пылевой смеси

51

10…15 м/с. Размер частиц должен быть таким, чтобы они проходили без остатка через сито с сеткой № 014 и оставляли остаток около 3 % на сите с сеткой № 02.

По окончании испытания изделия извлекают из камеры, удаляют пыль с наружных поверхностей и производят внешний осмотр. Изделия считаются выдержавшими испытание, если их внешний вид удовлетворяет установленным требованиям.

Испытания проводят в камере КП-ЗУ-0,5 (рис. 6.3).

3

2

Рис. 6.3. Камера для испытаний на динамическое воздействие пыли: 1 – каркас; 2 – воздухопровод; 3 – направляющий щиток; 4 – стол; 5 – испытательная камера; 6 – осевой вентилятор; 7 – электродвигатель вентилятора; 8 – электродвигатель стола; 9 – шибер (заслонка); 10 – электронагреватель

Камера представляет собой прямоугольный каркас, обшитый листовой сталью толщиной 1,5 мм. Внутри камеры помещается замкнутый воздухопровод прямоугольного сечения, составленный из сварных секций, соединенных между собой болтами. Собственно испытательной камерой является средняя верхняя секция трубопровода 5, соединенная с воздухопроводом 2 и секцией вентилятора 6.

Заданная концентрация пыли в камере достигается вводом определенного количества пылевой смеси во взвешенном состоянии и циркуляцией воздуха. После установки объекта испытаний 0,5 л пылевой смеси насыпают на плоскость стола, дверь камеры плотно закрывают и включают вентилятор.

У камеры КП-ЗУ-0,5 следующие технические данные: скорость воздушного потока 0,5…20 м/с; температура 20…50 ºС; максимальная масса ОИ 50 кг; максимальные габариты ОИ 500 500 500 мм.

52

Левым фланцем испытательная камера соединяется с секцией, в которой находится направляющий щиток 3, предназначенный для создания равномерного воздушного потока.

Внижней части воздухопровода расположен шибер (заслонка) 9 для регулирования скорости воздушного потока.

Для установки ОИ и равномерного обдува со всех сторон в камере предусмотрен вращающийся с частотой 9 об/мин в горизонтальной плоскости стол 4, закрепленный на вертикальном валу редуктора. Редуктор установлен под испытательной камерой и соединен эластичной муфтой с электродвигателем 8.

Со стойки управления производятся управление электродвигателем вентилятора, открывание и закрывание двери и т.п.

Постоянная температура поддерживается включением электронагревателя в случае понижения температуры и охлаждения с помощью проточной воды, проходящей по специальным панелям, в случае повышения температуры выше установленного значения. Для удобства установки ОИ стол выдвигается из камеры. Внутри камеры расположены датчики температуры и скорости воздушно-пылевого потока. Пылевая смесь вводится при помощи специального дозатора.

Испытания на воздействие соляного (морского) тумана проводят-

ся для определения коррозионной стойкости изделий в атмосфере, насы-

щенной водными растворами солей.

Вкачестве оборудования для данного вида испытаний используются

камеры соляного тумана.

Вкамерах обеспечивается влажность до 100 % при температуре от

25 до 60 ºС.

При испытаниях изделия помещают в камеру, устанавливают темпе-

ратуру (+27 2) ºС и подвергают воздействию соляного тумана. В камере изделия располагают так, чтобы в процессе испытания брызги раствора, а также капля с потолка и стен и системы подвесов не попадали на изделия.

Соляной туман образуется распылением центробежным аэрозольным аппаратом или пульверизатором солевого раствора, который приготовляют, растворяя в дистиллированной (деионизированной) воде хлористого натрия с концентрацией (33 3) кг/м3. Туман должен обладать дисперсностью 1…10 мкм (95 % капель) и водностью 0,002…0,003 кг/м3.

Распыляют раствор в течение 15 мин через каждые 45 мин. Общее время испытания 2, 7 и 10 сут.

По окончании испытания изделия промывают в дистиллированной воде, после чего их просушивают.

Оценивают результаты испытаний путем внешнего осмотра. Изделия считаются выдержавшими испытания, если их внешний вид удовлетворяет установленным требованиям.

53

Некоторые характеристики камер соляного тумана отечественного производства с рабочим объемом 1 м3 представлены в табл. 6.4.

6.3.Испытания на воздействие биологических факторов

Кбиологическим испытаниям относятся испытания на воздействие грибковой плесени. Необходимость проведения данного вида испытаний вызвана проверкой работоспособности элементов бортовых систем в условиях тропического климата.

Испытания на обрастание грибковой плесенью проводятся в специальных камерах грибоустойчивости, обеспечивающих искусственный рост микроорганизмов.

В данных камерах поддерживается повышенная температура в пределах от +25 до +60 ºС и повышенная влажность от 60 до 100 %.

В этих камерах ОИ опрыскивается суспензией из различных спор микроорганизмов, существующих в широтах с умеренным и тропическим климатом. Период произрастания микроорганизмов составляет примерно 28 дней. После окончания испытания на грибоустойчивость ОИ извлекается из камеры и испытывается на соответствие физическим параметрам, указанным в ТУ.

6.4.Испытания на воздействие механических

иакустических факторов

Впроцессе проведения испытаний бортовых систем и их элементов на воздействие механических нагрузок, как правило, решаются следующие задачи:

исследование динамических характеристик конструкции ОИ,

заключающееся в изучении резонансов отдельных частей данной конструкции;

проверка устойчивости, заключающаяся в определении способности нормально функционировать в условиях воздействия заданных механических нагрузок;

54

оценка прочности, заключающаяся в определении способности ОИ выдерживать без разрушений механические нагрузки с заданными параметрами.

В связи с большим разнообразием механических нагрузок, действующих на самолет, а также разнообразием методов и средств имитации этих нагрузок в наземных условиях требуется выполнение ряда предварительных работ:

изучение характера механических нагрузок (статических и динамических), воздействующих на самолет в процессе эксплуатации;

выявление нагрузок, наиболее существенно влияющих на работоспособность, надежность и прочность элементов бортовых систем;

установление состава, величин, направлений воздействия, законов изменения во времени, схемы и последовательности приложения механических нагрузок;

установления перечня имитаторов механических нагрузок и кон- трольно-испытательных стендов.

Испытания на статическое нагружение. Для проведения статиче-

ских механических испытаний разработаны нагружатели с различными принципами действия.

Самые употребительные устройства, обеспечивающие постоянную статическую нагрузку, – гидроцилиндры и весовые нагружатели (грузовые платформы).

Гидроцилиндры способны обеспечивать значительные усилия в большом диапазоне величин. При подаче в гидроцилиндр жидкости под давлением, не изменяющемся во времени, на штоке гидроцилиндра обеспечивается постоянный закон силовозбуждения.

Наиболее простое средство создания постоянных нагрузок – грузовые платформы. Принцип действия такого вида нагружателей основан на приложении постоянной нагрузки (веса груза на платформе) к подвижному органу испытываемой системы или агрегата, например к штоку гидроцилиндра. В качестве имитаторов постоянных нагрузок можно использовать домкраты.

В качестве нагружателей могут использоваться также пневмоцилиндры в сочетании с ресиверами (накопительными емкостями), работающие на одну полость (однополостные) и две полости (двухполостные).

Широко используются пружинные нагружатели. В качестве нагружателей используются все основные виды пружин: плоские, винтовые, рессорные и торсионы (пружины в виде валов, работающие на кручение).

Главное достоинство нагружателей на пружинах – их простота, а недостаток – малая величина рабочего хода.

Динамические моделирующие установки (ДМУ) представляют со-

бой устройства, позволяющие физически моделировать сложные движения

55

самолета, совершаемые им в процессе различных режимов полета и эволюций в одной, двух, трех, четырех, пяти и шести координатах (степенях свободы) с заданными законами изменения перемещений (линейных и угловых), скоростей и ускорений.

Основное назначение ДМУ заключается в оценке характеристик управляемости самолета и определения путей улучшения этих характеристик на этапах разработки, конструктивно-технологической отработки самолета и его систем управления. В ряде случаев некоторые ДМУ используются также в условиях серийного производства при проверках правильности функционирования систем управления.

Динамические моделирующие установки позволяют воспроизводить в лабораторных условиях режимы полета, близкие к реальным. С помощью ДМУ осуществляются: исследование динамики систем управления полетом и их основных элементов; выбор оптимальных параметров системы управления; исследование надежности автоматических систем и их ресурса; отладка и контроль системы управления при контрольных и приемосдаточных испытаниях, перед летными испытаниями и т.д.

Динамические моделирующие установки используются также для испытаний и контроля работоспособности топливных систем в условиях пространственных движений самолета, при этом испытываются топливомеры, устройства перекачки и др.

Применение ДМУ позволяет значительно сократить объем летных испытаний. ДМУ используются в конструкции пилотажных стендов – технических устройств, предназначенных для моделирования процессов пилотирования с участием летчиков в наземных условиях.

Испытания на инерционные нагрузки. Испытания этого вида ис-

пользуются с целью определения устойчивости бортовых систем и их элементов к воздействию центробежных нагрузок.

Бортовые системы и их элементы считаются выдержавшими испытания на воздействие центробежных нагрузок, если во время испытания и после проведения испытания не обнаруживается механических повреждений в конструкции и выходные параметры находятся в пределах норм, оговоренных в ТУ.

В процессе испытаний требуется обеспечить заданное ТУ центробежное (радиальное) ускорение и фронт его нарастания.

Обычно испытания проводят с поочередным приложением центробежных нагрузок в трех взаимно перпендикулярных направлениях, что обеспечивается соответствующими поворотами и закреплением ОИ на платформе стенда.

Для создания линейных (радиальных) нагрузок в горизонтальной плоскости применяются динамические поворотные устройства – цен-

трифуги.

56

Центрифуги классифицируются по следующим признакам.

По создаваемым ускорениям:

категория А – ускорение до 250 м/с2;

категория Б – ускорение до 500 м/с2;

категория В – ускорение до 1000 м/с2;

категория Г – ускорение до 2000 м/с2;

категория Д – ускорение свыше 2000 м/с2.

По конструкции:

с поворотными столами;

неповоротными столами;

ударными платформами.

У центрифуг с поворотными и неповоротными столами может быть

изменяющийся радиус вращения изделия.

По типу привода:

с электрическим приводом;

гидравлическим приводом;

комбинированным приводом.

В зависимости от грузоподъемности:

малые – до 19 кг;

средние – до 50 кг;

тяжелые – до 100 кг;

сверхтяжелые – свыше 100 кг.

По назначению центрифуги можно разделить на две группы:

1)для испытания на линейные перегрузки;

2)для испытания при комплексном воздействии.

Центрифуги для испытания на линейные перегрузки могут быть: с

фронтом возрастания перегрузки 0,001…0,100 с; с фронтом возрастания перегрузки свыше 0,1 с.

Схема одного из вариантов конструкции центрифуги представлена на рис. 6.4.

Вибрационные испытания проводятся с целью определения вибропрочности и виброустойчивости бортовых систем и их элементов.

Вибропрочность – свойство бортовых систем противостоять разрушающему воздействию вибрации в заданных диапазонах частот и оставаться работоспособным после длительного воздействия.

Виброустойчивость – свойство сохранять свою работоспособность

вусловиях вибрационных нагрузок.

Впроцессе испытаний на виброустойчивость новых конструкций бортовых систем и их элементов требуется выявить частотные резонансы в отдельных частях конструкции бортовых систем с целью их устранения.

57

Рис. 6.4. Схема центрифуги: 1 – противовес; 2 – объект испытаний; 3 – платформа; 4 – электроколлекторы; 5 – вал; 6 – электродвигатель; 7 – торцевой подшипник; 8 – редуктор; 9 – токосъемники

Бортовые системы и их элементы считаются выдержавшими испытания на вибропрочность, если после проведения испытания не обнаружено механических повреждений в конструкции и выходные параметры находятся в пределах норм ТУ.

Испытания проводятся при включенных бортовых системах при плавном изменении частоты в пределах каждого диапазона частот. Допускаются выдержки по времени на отдельных частотах.

Впроцессе вибрационных испытаний важно обеспечить заданную величину перегрузки, амплитуду и частоту колебаний.

Взависимости от характера воздействующих нагрузок различают четыре вида испытаний:

1) испытания на одной частоте; 2) испытания в диапазоне частот (на сканирующую частоту);

3) испытания на воздействие полигармонической вибрации;

4) испытания на воздействие случайных вибраций.

При проведении виброиспытаний решаются следующие задачи:

получение достоверной информации о характере вибрационных нагрузок, действующих на бортовые системы в процессе полета самолета, при посадке и т.д.;

разработка плана виброиспытаний отдельных элементов и систем самолета в целом;

воспроизведение вибраций при проведении наземных испытаний с заданной точностью.

58

Воспроизведение вибраций производится с помощью устройств для искусственного создания вибрации, которые называются вибраторами.

Вибратор, имеющий специальную платформу, на которой монтируется ОИ, называется вибрационным стендом или установкой.

Классифицировать вибростенды можно следующим образом:

По виду создаваемой вибрации:

линейные;

угловые.

По числу степеней свободы:

однокомпонентные;

двухкомпонентные;

трехкомпонентные.

По принципу действия:

механические: кривошипно-шатунные, эксцентриковые, кулисные, маятниковые, центробежные;

пневматические;

электрические: электродинамические, пьезоэлектрические, электромагнитные;

электрогидравлические.

По диапазону испытательных частот можно выделить вибро-

установки:

1)инфранизких частот (1…10 Гц);

2)низких частот (5…100 Гц);

3)средних частот (20…500 Гц);

4)высоких частот (50…2000 Гц);

5)ультравысоких частот (100…10 000 Гц).

Электродинамические вибростенды. Электродинамический вибро-

стенд (рис. 6.5) имеет в своем составе электродинамический вибратор, вынуждающая сила которого создается взаимодействием двух магнитных полей.

При питании обмоток подмагничивания от источника постоянного тока в кольцевом зазоре магнитопровода создается постоянное магнитное поле.

В зазоре магнитопровода установлена тяговая катушка. Центрирование тяговой катушки производится с помощью упругих диафрагм, которые обеспечивают ее движение в осевом направлении и не допускают перемещение в радиальном.

При протекании по обмотке тяговой катушки тока определенной частоты вокруг нее образуется переменное магнитное поле. В результате взаимодействия этого поля с постоянным полем от подмагничивания возникает сила, заставляющая катушку и все связанные с ней элементы со-

59

вершать возвратно-поступательные движения по закону изменения тока в обмотке тяговой катушки.

Рис. 6.5. Схема электродинамического вибростенда: 1 – стол; 2 – упругий элемент; 3 – неподвижная катушка; 4 – тяговая катушка; 5 – стержень

Электродинамические вибраторы имеют следующие положительные качества:

широкий диапазон частот воспроизведения вибраций (от единиц до нескольких десятков килогерц);

возможность получения больших вибрационных ускорений (порядка нескольких сотен g);

возможность плавной регулировки частот и ускорений;

высокую износостойкость и надежность;

возможность воспроизведения как гармонических, так и случайных колебаний.

К недостаткам электродинамических вибраторов относится трудность достижения больших амплитуд колебаний.

Методы испытаний на акустические воздействия. Воспроизведе-

ние действительных условий нагружения при акустических испытаниях представляет собой сложную задачу, так как акустические нагрузки имеют случайный характер и изменяются в широком диапазоне частот.

Цели акустических испытаний определяются конкретными задачами, которые необходимо решать в связи с обеспечением прочности и надежности изделий. В общем случае производят испытания на выносливость и устойчивость при воздействии акустического шума. Первые проводят для

60