Содержание

1. Введение

2. Постановка задачи

3. Литературно-патентный обзор

4. Выбор метода

5. Литература

Введение

При полёте в атмосфере в режиме непрерывного обтекания потоком воздуха, то есть когда воздух считается сплошной средой, перед телом возникает головная ударная волна, за которой резко повышается давление и температура. Само тело нагревается за счет конвективной теплопередачи, а так же за счет радиационного нагрева. Температура может достигать несколько десятков тысяч градусов, а давление до сотен атмосфер. При резком торможении появляются значительные перегрузки. Возникают деформации тел, оплавление и испарение их поверхностей, унос массы набегающим воздушным потоком (абляция). Для защиты аппаратуры от температуры и от абляции используют защитный конус, который изготавливается из УУКМ.

Вследствие этого возникают следующие проблемы:

1. Длина защитного конуса должна превышать толщину уносимого (абляционного) слоя.

2. Длина остаточной части конуса должна обеспечивать тепловую защиту аппаратуры.

3. Неравномерный унос материала конуса приводит к нарушению симметрии, что приводит к отклонению траектории движения от заданной траектории.

Все это приводит к необходимости, при разработке конструкции защитного конуса, проводить экспериментальные измерения геометрической формы конуса при прохождении через атмосферу. Для таких исследований изготавливают телеметрический экспериментальный блок (ТЭБ), в котором размещаются датчики и аппаратура для контроля поведения всех элементов головной части при прохождении атмосферы.

2. Постановка задачи

Постановка задачи сформулирована в техническом задании “Разработка системы активного контроля обгарной формы наконечника из УУКМ” ТЗ 001/024-955-2013.

1. Основание для выполнения работы.

   1. Основание - “Решение о разработке системы активного контроля обгарной формы наконечника при летных испытаний ” ОРШ 001/102-556-2012, п. 100 “Перечня технических заданий по теме “Сармат””.

   2. Исполнитель – Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования “Национальный исследовательский Томский политехнический университет”, Институт неразрушающего контроля (ФГБОУ ВПО НИ ТПУ, ИНК).

   3. Сроки выполнения работ-с 01.09.2013 года по 30.12.2016 года.

2. Цель и задачи выполняемой работы.

   1. Целью выполнения опытно-конструкторской работы является разработка системы активного контроля обгарной формы наконечника телеметрического экспериментального блока (ТЭБ).

   2. Задачами работы являются.

      1. Исследование и разработка метода активного контроля обгарной формы наконечника из УУКМ в условиях ограниченного доступа.

      2. Разработка конструкции первичного измерительного преобразования для измерения координат обгарной поверхности наконечника.

      3. Разработка структурной схемы и принципиальных схем блока электронного с учетом сопряжения с телеметрической системой.

      4. Разработка структурной схемы и принципиальных схем сопряжения телеметрической системы с программно-аппаратным комплексом.

      5. Разработка структурной схемы, алгоритмов и программ обработки результатов контроля.

3. Тактико-техническое требование к системе.

   1. Состав системы.

      1. Летные узлы.

         1. Первичный измерительный преобразователь (ПИП).

         2. Блок электронный (БЭ).

2. Наземный программно-аппаратный комплекс (ПАК) для обработки телеметрической информации.

   1. Блок сопряжения телеметрической системы с компьютером.

   2. Компьютер.

   3. Программное обеспечение.

3. Требования назначения.

Система активного контроля (САК) предназначена для измерения координат обгарной поверхности колпака наконечника из УУКМ на пассивном участке траектории полета при летно-конструкторских испытаниях.

4. Тип, материал, геометрия объекта измерения.

   1. Тип объекта измерения – колпак 4КМСЛ.

   2. Материал объекта измерения – углерод-углеродистый компазиционный материал (УУКМ).

   3. Геометрия объекта измерения приведена на Рис.1 Приложение 1.

   4. Длительность движения от момента входа в атмосферу (Н=100км) до момента достижения высоты Н=0 составляет 60сек.

   5. Линейный унос УУКМ (изменение формы поверхности колпака наконечника) происходить в течении 40сек.

   6. Максимальная скорость линейного уноса УУКМ составляет 7мм/сек.

5. Алгоритм работы системы.

   1. ПИП облучает переднюю поверхность колпака наконечника зондирующим излучением.

   2. Обратное зондирующее излучение преобразователя ПИП в электрические сигналы. Сигналы обрабатываются в БЭ.

   3. БЭ выдает информацию в бортовую радиотелеметрическую систему в цифровом виде по последовательному интерфейсу RS-485 или STS-1.

   4. Первичное электропитание системы должно осуществляться от химического источника тока бортового измерительного комплекса изделия. Напряжение В с пульсациями до 2 В на частотах от 0 до 100 кГц. Внутреннее сопротивление источника электропитания не более 1 Ом. Максимальная потребляемая мощность не более 30 Вт. Система должна иметь защиту от переполюсовки электропитания.

   5. Расположение зон контроля точек М на обгарной поверхности колпака определяется в декартовой системе координатами М(x,y,z) Рис. 2.

   6. Погрешность измерений координат точек обгарной поверхности колпака:

- сферическая поверхность -

- боковая поверхность -