НАГРЕВАТЕЛЬ ДЛЯ ТЕПЛОВЫХ ИСПЫТАНИЙ ВНЕШНЕЙ ПОВЕРХНОСТИ ОТСЕКА ЛЕТАТЕЛЬНОГО АППАРАТА Российский патент 2019 года по МПК G01M9/00 G01N25/72 H05B3/20 

Изобретение относится к испытательной технике, определяющей тепловую стойкость конструкций изделия, в частности для имитации нагрева внешней поверхности отсека летательного аппарата (ЛА).

На сегодняшний день известно множество методов и способов для тепловых испытаний отсеков ЛА. Одним из таких является нагрев радиационным способом. При этом нагреватель состоит из каркаса с несколькими зонами нагрева, обеспечивающие необходимое распределение температурного поля по высоте испытываемого отсека (Статистические испытания на прочность сверхзвуковых самолетов. /А.Н. Баранов [и др.]. М.Машиностроение, 1974, 344 с). Однако, данная установка имеет ряд существенных недостатков: наличие погрешности измерения температурного поля и низкий КПД вследствие больших потерь тепла излучением и конвекцией в окружающую среду.

Известен нагреватель для стенда испытаний на прочность (RU 2548617 C1, дата публикации 20.04.2015), содержащий каркас, нагревательные элементы, токоподводящие шины, в котором нагрев осуществляется засчет подводимого тока, при этом требуется контакт с наружной поверхностью отсека. Однако, нагрев испытываемого отсека ограничен температурой плавления материала из-за непосредственно контакта нагревателя с отсеком. Также данный нагреватель проектируется под конкретный отсек испытаний, что исключает его применение для отсеков различной конфигурации.

Наиболее близким по технической сущности является нагреватель, описанный в «Способе теплового нагружения обтекателей ракет из неметаллических материалов» (RU 2456568 С1) содержащий каркас, нагревательные элементы, токоподводящие шины, в котором нагрев осуществляется за счет подводимого тока. Недостатком данного устройства является разнотолщинность каркаса. Каркас, обеспечивающий непосредственный контакт поверхностного нагревательного элемента с испытываемым отсеком, разбитый на секторы, в верхней части прилегает к носовой части отсека и выполнен с большей толщиной, из-за которой увеличивается инерционность данного участка нагревателя.

Проанализировав вышеуказанные разработки, а также методы и способы тепловых испытаний, используемых для ЛА, был спроектирован данный нагреватель.

Техническим результатом заявляемого изобретения является повышение точности и достоверности результатов тепловых испытаний отсеков ЛА любой конфигурации.

Указанный технический результат достигается тем, что нагреватель для тепловых испытаний внешней поверхности отсека летательного аппарата (ЛА), содержит каркас, нагревательные элементы, токоподводящие шины, при этом каркас выполнен в виде цилиндра с независимыми, изолированными друг от друга секциями, создающими зоны прогрева отсека ЛА, на внешней поверхности которого установлены отражающие экраны, а в верхней его части установлена крышка.

Для уменьшения величины погрешности задания температурного поля расстояние от отсека до излучающей поверхности нагревателя устанавливается таким образом, чтобы избежать неравномерности поля излучения вследствие дискретности расположения ламп, а также избежать уменьшения плотности потока излучения не более 10%, при этом нагреватель выполнен в виде цилиндра для расширения номенклатуры испытываемых отсеков.

В качестве нагревательных элементов могут быть использованы лампы. В частном варианте реализации предлагаемого технического решения используют лампы, цоколи которых выполнены в виде гармошки.

Отражающие экраны представляют собой сегменты цилиндрической формы, которые могут быть гладко отполированы с внутренней стороны.

Крышка представляет собой диск цилиндрической формы, при этом крышка может быть гладко отполирована с внутренней стороны.

Предлагаемое техническое решение показано на чертежах.

На прилагаемых к описанию чертежах представлено следующее.

Фигура 1 - нагреватель для тепловых испытаний внешней поверхности отсека летательного аппарата;

Фигура 2 - лампа.

На представленных фигурах показаны следующие элементы:

1 - каркас,

2 - кольцевые токоподводящие шины,

3 - нагревательные элементы - лампы,

4 - цоколи ламп,

5 - отражающие экраны,

6 - цилиндрическая крышка,

7 - «лапы»,

8 - рым-болты.

Сущность изобретения: нагреватель для внешней поверхности отсека, в котором нагрев осуществляется путем подведения тока на нагревательные элементы, состоит из каркаса (1), к которому через изолирующие приспособления крепятся кольцевые токоподводящие шины (2) соответствующей полярности, на которых закреплены нагревательные элементы - лампы (3), при этом цоколи ламп (4) выполнены в виде «гармошки» из тугоплавкого материала. Конструкция цоколей ламп (4) в виде «гармошки» устраняет вероятность разрушения ламп (3) за счет тепловых деформаций колбы и позволяет повысить надежность работы ламп (3). Конструкция нагревателя образует независимые, изолированные друг от друга секции, создающие зоны нагрева отсека ЛА. При этом с внешней стороны каркаса устанавливаются отражающие экраны (5), представляющие собой сегменты цилиндрической формы, гладко отполированные с внутренней стороны для максимально лучшего отражения теплового потока. С целью устранения деформаций в процессе нагрева, отражающие экраны устанавливаются с зазором относительно друг друга. В верхней части расположена плоская цилиндрическая крышка (6) представляющая собой диск цилиндрической формы, с внутренней стороны гладко отполированной для максимально лучшего отражения теплового потока, нивелирующая потерю излучения. Крышка (6) и отражающие экраны (5) образуют закрытый объем, тем самым уменьшая потерю тепла за счет конвекции. Нагреватель устанавливается и закрепляется при помощи 4-х «лап» (7), привариваемых к стойкам каркаса. Для подъема нагревателя в каркас сверху вворачиваются рым-болты (8).

Нагреватель работает следующим образом: в процессе испытания нагревательные элементы, расположенные по секциям, посредством подачи тока, нагреваются, оказывая тепловое воздействие с различной температурой на внешнюю поверхность отсека. Контроль за температурой осуществляется с помощью датчиков, установленных на отсеке в каждой зоне прогрева.

Изобретение относится к испытательной технике, определяющей тепловую стойкость конструкций изделия, в частности для имитации нагрева внешней поверхности отсека летательного аппарата (ЛА). Нагреватель для тепловых испытаний внешней поверхности отсека летательного аппарата (ЛА) содержит каркас, нагревательные элементы, токоподводящие шины. Каркас выполнен в виде цилиндра с независимыми, изолированными друг от друга секциями, имитирующими зоны прогрева отсека ЛА, на внешней поверхности которого установлены отражающие экраны, а в верхней его части установлена крышка. Нагревательные элементы представляют собой лампы, цоколи которых выполнены в виде гармошки. Крышка гладко отполирована с внутренней стороны и представляет собой диск цилиндрической формы. Технический результат - повышение точности и достоверности результатов тепловых испытаний ЛА любой конфигурации, при этом уменьшив температуру отсека ЛА во время испытания без применения дополнительных охлаждающих средств. 5 з.п. ф-лы, 2 ил.

1. Нагреватель для тепловых испытаний внешней поверхности отсека летательного аппарата (ЛА), содержащий каркас, нагревательные элементы, токоподводящие шины, отличающийся тем, что каркас выполнен в виде цилиндра с независимыми, изолированными друг от друга секциями, создающими зоны прогрева отсека ЛА, на внешней поверхности которого установлены отражающие экраны, а в верхней его части установлена крышка.

2. Нагреватель по п. 1, отличающийся тем, что нагревательные элементы представляют собой лампы, цоколи которых выполнены в виде гармошки.

3. Нагреватель по п. 1, отличающийся тем, что отражающие экраны представляют собой сегменты цилиндрической формы.

4. Нагреватель по пп. 1, 3, отличающийся тем, что отражающие экраны гладко отполированы с внутренней стороны.

5. Нагреватель по п. 1, отличающийся тем, что крышка представляет собой диск цилиндрической формы.

6. Нагреватель по пп. 1, 5, отличающийся тем, что крышка гладко отполирована с внутренней стороны.