Отчет по эксплуатационной практике на предприятии НПО Машиностроения. Шмыкова СМ2-111 Отчет. Отчет по эксплуатационной практике студент Шмыкова Александра Сергеевна

• Название: Отчет по эксплуатационной практике студент Шмыкова Александра Сергеевна
• Анкор: Отчет по эксплуатационной практике на предприятии НПО Машиностроения
• Дата: 13.12.2022
• Размер: 130.02 Kb.
• Имя файла: Шмыкова СМ2-111 Отчет.docx
• Тип: Отчет; #843270

Министерство науки и высшего образования Российской Федерации Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования «Московский государственный технический университет имени Н.Э. Баумана (национальный исследовательский университет)» (МГТУ им. Н.Э. Баумана)

Факультет «Специальное машиностроение»

Кафедра «Аэрокосмические системы»

ОТЧЕТ ПО ЭКСПЛУАТАЦИОННОЙ ПРАКТИКЕ

Студент_Шмыкова Александра Сергеевна ________________________________

фамилия, имя, отчество

Группа СМ2-111
Тип практики _________производственная________________________________
Название предприятия_АО «ВПК НПО Машиностроения»__________________
Студент _________________

подпись, дата
Руководитель практики _________________ ____________________

подпись, дата фамилия, и.о.


Оценка ___________
2022 г.

Содержание

Индивидуальное задание 3

Введение 4

Основные сведения о предприятии 5

Назначение и технические условия эксплуатации проектируемой и выпускаемой продукции 12

Основные типы, методы и средства испытаний 20

Ударные испытания 20

Вибрационные испытания 24

Статические испытания 25

Тепловые испытания 26

Заключение 31

Список литературы 32

Приложение 33

Индивидуальное задание

В процессе прохождения практики получить знания, умения и навыки в профессиональной области по специальности 24.05.01 "Проектирование, производство и эксплуатация ракет и ракетно-космических комплексов".

По итогам практики представить отчет, содержащий:

• 
  общие сведения о предприятии (Введение);
  
• 
  назначение и технические условия эксплуатации проектируемой и выпускаемой продукции (Разделы 1,2);
  
• 
  описать основные типы, методы и средства испытаний блоков, приборов и агрегатов космических аппаратов на механические факторы (Разделы 3,4);
  
• 
  перечень знаний, умений и навыков, полученных на практике (Заключение).
  

Введение

При прохождении эксплуатационной практики на предприятии АО «ВПК «НПО машиностроения» были поставлены следующие цели:

1. 
   Изучить основные принципы испытаний изделий как ракетно-космической отрасли, так и иных изделий общего машиностроения;
   
2. 
   Ознакомится с методами и типами испытаний.
   

Для достижения вышеперечисленных целей выполнены следующие задачи:

1. 
   Осмотр испытательных цехов;
   
2. 
   Изучение принципов работы и устройства показанных испытательных стендов.
   

Основные сведения о предприятии

Акционерное общество "Военно-промышленная корпорация "Научно-производственное объединение машиностроения" является одним из ведущих ракетно-космических предприятий России, один из двух (наряду с РКК Энергия/ОКБ-1) разработчиков полного спектра ракетной и космической техники — ракет-носителей, спутников, пилотируемых космических кораблей, пилотируемых орбитальных станций и их модулей, военных баллистических, крылатых и прочих ракет. Как головное предприятие в многопрофильной кооперации обеспечивает Вооруженные Силы страны новейшими видами военной техники, осуществляет военно-техническое сотрудничество с зарубежными партнерами. Генеральный директор предприятия − Александр Георгиевич Леонов.

Основные направления деятельности:

• 
  Боевые комплексы с крылатыми ракетами;
  
• 
  Стратегические ракетные комплексы и ракеты-носители;
  
• 
  Космические комплексы, системы и аппараты.
  

В 1944 году перед предприятием под руководством выдающегося конструктора и ученого Владимира Николаевича Челомея была поставлена задача создания нового вида оружия – беспилотных самолетов-снарядов для вооружения ВВС, а затем и других родов войск.

В середине 50-х годов были созданы и развернуты на подводных лодках ВМФ страны крылатые ракеты для нанесения ответного удара по наземным целям, расположенным за тысячи километров от границ СССР на побережье и в глубине территории противника. Это позволило реализовать первое в послевоенной истории эффективное противостояние с потенциальными агрессорами, а позже, после создания мощных противокорабельных ракет, обеспечить достойный асимметричный ответ военно-морским силам вероятных противников. Сегодня основу противокорабельного вооружения Военно-Морского Флота России составляют боевые комплексы с крылатыми ракетами, созданными на предприятии.

С 1960 года предприятие начинает создавать космические комплексы, системы, ракеты-носители и межконтинентальные баллистические ракеты. Некоторые из разработанных в тот период комплексов находятся в эксплуатации и в настоящее время. Например, знаменитые "сотки" (МБР УР-100) различных модификаций обеспечивают с середины 60-х годов до сегодняшнего дня стратегический паритет в ядерном противостоянии.

За прошедшие годы предприятием реализовано более 50 крупных проектов по созданию ракетно-космической техники, в том числе три национальные оборонные программы: оснащение Военно-Морского Флота комплексами оружия на базе крылатых ракет различных классов; оснащение Стратегических ядерных сил ракетными комплексами с межконтинентальными баллистическими ракетами; создание космических систем и аппаратов, автоматических и пилотируемых орбитальных станций.

Здесь, на реутовской земле, были созданы комплексы с крылатыми ракетами: для стрельбы по наземным целям (П-5, П-5Д, С-5, «Метеорит»), противокорабельные комплексы (П-6, П-35, «Прогресс», «Аметист», «Малахит», «Базальт», «Гранит»). Ударными ракетными комплексами разработки ОКБ-52 сегодня вооружены флагманы всех флотов ВМФ России: ракетные крейсеры «Варяг», «Москва», тяжелый атомный ракетный крейсер «Петр Великий», другие корабли, подводные и береговые соединения Военно-Морского Флота.

В начале 60-х годов именно благодаря разработанным под руководством В.Н. Челомея комплексам с межконтинентальными баллистическими ракетами УР-100 в кратчайший срок был достигнут ракетно-ядерный паритет с США сначала по количеству ракет, а позднее, после создания ракет УР-100К, УР-100У и УР-100Н, по количеству боевых блоков. И сегодня ракеты УР-100Н УТТХ стоят на страже России в двух дивизиях РВСН.

В.Н. Челомеем и руководимыми им коллективами была разработана тяжелая ракета-носитель серии «Протон», до настоящего времени находящаяся в эксплуатации и являющаяся наиболее мощным из числа отечественных носителей. А также первая в мире орбитальная пилотируемая станция, ставшая основой для всех последующих, включая работающую ныне на орбите Международную космическую станцию.

Всего за годы работы предприятия было сдано на вооружение 19 комплексов с крылатыми ракетами, 6 ракетных комплексов стратегического назначения с межконтинентальными баллистическими ракетами, запущено на околоземные орбиты более 140 космических аппаратов.

В НПО машиностроения на протяжении всей истории рождаются многие принципиально новые разработки в области ракетостроения и космической техники. Секрет успеха заключается в комплексном подходе к решению задач, которые ставит время. Это позволяет выполнять их максимально эффективно, экономично и в сжатые сроки.

Именно так были созданы первые в мире спутники морской глобальной космической разведки, маневрирующие космические аппараты, тяжелая ракета-носитель "Протон" и выводимые на орбиту с её помощью пилотируемые и автоматические космические станции, комплексы с межконтинентальными баллистическими ракетами, высокоэффективные крылатые ракеты различного назначения.

В настоящее время ведутся работы по нескольким важнейшим государственным программам: создание комплексов ракетного оружия с крылатыми ракетами, ракетных комплексов стратегического назначения, создание космических систем и аппаратов нового поколения, сохранение боеготовности всей группировки МБР УР-100Н УТТХ, поддержание ранее разработанных комплексов с крылатыми ракетами, находящихся на вооружении надводных кораблей и подводных лодок ВМФ России.

Уникальный опыт в области ракетно-космических технологий и постоянный научный и инженерный поиск позволяют успешно выполнять работы в рамках государственного оборонного заказа и уверенно развивать сотрудничество с зарубежными странами.

За свою 70-летнюю историю предприятие четырежды было удостоено высших наград Родины. В 1959 году – ордена Ленина за успешное выполнение задания Правительства по созданию специальной техники. В 1963 году – ордена Трудового Красного Знамени за большие заслуги в деле создания и производства новых типов ракетного вооружения. В 1976 году – ордена Октябрьской Революции за заслуги в создании и производстве новой техники. И, наконец, в 2004 году коллективу ФГУП «НПО машиностроения» была объявлена благодарность Президента РФ за большой вклад в создание специальной техники и укрепление обороноспособности страны.

На основе межправительственного соглашения с Республикой Индией создана и успешно работает совместная российско-индийская организация "БраМос" по созданию ракетных комплексов с одноименной сверхзвуковой противокорабельной многоцелевой крылатой ракетой большой дальности.

В настоящее время при головной роли АО "ВПК "НПО машиностроения" создана вертикально-интегрированная структура  Военно-промышленная корпорация "НПО машиностроения", основной задачей которой является обеспечение гарантированного выполнения Государственного оборонного заказа, международных контрактов в области военно-технического сотрудничества и наращивание производства продукции гражданского и двойного назначения.

В свою очередь Военно-промышленная корпорация "НПО машиностроения" входит в состав Корпорации «Тактическое ракетное вооружение».

"НПО машиностроения" обладает стендовой базой мирового значения. Одиннадцать уникальных лабораторно-испытательных установок головного предприятия Корпорации признаны национальным достоянием и включены в «Реестр объектов уникальной стендовой, испытательной базы предприятий оборонно-промышленного комплекса». Возможности этой стендовой базы критически важны для обеспечения и развития высокотехнологичных работ как в оборонных проектах, так и в гражданских направлениях.

На предприятии осуществляются испытания объектов РКТ и гражданской продукции:

- статические (определение жесткости и прочности конструкции);

- вибрационные (вибропрочность и виброустойчивость);

- модальные (определение динамических характеристик конструкции);

- ударные испытания (ударопрочность, в том числе и при сейсмическом воздействии);

- тепловые, теплопрочностные и тепловибропрочностные;

- тепловакуумные;

- радиотехнические;

- климатические;

- отработка силовых установок и их агрегатов, систем терморегулирования и систем разделения;

- комплексные испытания.

На предприятии имеется музейный комплекс, в состав которого входят:

• мемориальный кабинет-музей выдающегося ученого и конструктора академика Владимира Николаевича Челомея;

• музей истории и достижений предприятия;

• демонстрационный зал ракетной и ракетно-космической техники, разработанной предприятием.

МУЗЕЙ ИСТОРИИ И ДОСТИЖЕНИЙ ПРЕДПРИЯТИЯ

В экспозиции музея нашли отражение все созданные за 70 лет существования фирмы образцы ракетной и ракетно-космичекой техники. Они представлены в основных тематических разделах музея: раздел истории предприятия, раздел крылатых ракет, радел космических систем, раздел баллистических ракет, зал славы.

Раздел истории предприятия

История предприятия предстаёт на стендах, каждый из которых посвящен определенному периоду его развития. На них, в фотографиях и кратких исторических справках, отражены основные события в жизни фирмы. В витринах стендов размещены архивные документы, а также уникальные экспонаты, относящиеся к данному периоду.

Раздел крылатых ракет

Здесь представлены модели крылатых ракет различного назначения - от первых самолетов-снарядов до современных ракетных комплексов. Так же гости могут увидеть масштабные макеты носителей этих ракет: корабли, подводные лодки, самоходные и стационарные пусковые установки.

Раздел космических систем

В разделе представлены модели космических аппаратов – от первых ракетопланов, до современных систем зондирования Земли, от аппаратов для высадки на Луну, до пилотируемых орбитальных станций. Здесь же выставлены два раритетных экспоната – глобусы, с помощью которых В.Н. Челомей демонстрировал руководству страны принципы действия космических систем.

Раздел баллистических ракет

Раздел включает в себя модели первой универсальной МБР УР-200, массовых МБР: от УР-100 до находящейся на боевом дежурстве УР-100Н УТТХ, ракет-носителей – тяжелой УР-500К «Протон» и сверхтяжелой УР-700, а также другие экспонаты.

ДЕМОНСТРАЦИОННЫЙ ЗАЛ РАКЕТНОЙ И РАКЕТНО-КОСМИЧЕСКОЙ ТЕХНИКИ

В демонстрационном зале представлены:

• образцы крылатых ракет, разработанных для вооружения надводных кораблей, подводных лодок, авиационных носителей и средств береговой обороны;

• орбитальные станции и космические аппараты военного и научного назначения;

• ракета-носитель «Стрела», созданная на базе МБР УР-100Н УТТХ.

Назначение и технические условия эксплуатации проектируемой и выпускаемой продукции

На протяжении всей своей истории АО «ВПК «НПО машиностроения» всегда было и остается ведущим разработчиком крылатых ракет для Военно-Морского Флота. Предприятие реализовало государственную оборонную программу по оснащению ВМФ комплексами ракетного оружия с крылатыми ракетами надводного, подводного и наземного базирования.

В результате напряженного труда конструкторов, производственников, испытателей, Военно-Морской Флот страны на протяжении десятилетий получал самые эффективные виды ракетных комплексов, превосходящие мировые аналоги.

И сегодня АО «ВПК «НПО машиностроения» осуществляет работы по созданию современных, перспективных ракетных комплексов на базе противокорабельных крылатых ракет (ПКР), а также занимается продлением сроков службы ракет, стоящих на вооружении ВМФ.

Это комплексы ракетного оружия с ПКР «Гранит», «Вулкан», «Прогресс» и «Малахит». Специалисты предприятия внимательно следят за всеми пусками крылатых ракет разработки АО «ВПК «НПО машиностроения», проводимыми Министерством обороны, со всех получают телеметрические данные для тщательного изучения и анализа. После этого делается прогноз состояния ракет на будущее.

РАКЕТНЫЕ КОМПЛЕКСЫ С ПКР П-35 («ПРОГРЕСС»)

Противокорабельная крылатая ракета П-35 была принята на вооружение в 1966 г. и предназначалась для избирательного поражения надводных кораблей, находящихся за пределами радиолокационного горизонта. В начале 80-х годов была выполнена модернизация ракеты, направленная на повышение боевой эффективности за счет совершенствования системы управления при сохранении внешнего облика и основных систем. Модернизированная ПКР, получившая название «Прогресс», была принята на вооружение в 1982 г. Сегодня находится на вооружении в составе берегового подвижного ракетного комплекса «Редут».

Береговой ракетный комплекс «Редут» предназначен для поражения крупных и средних надводных кораблей, транспортов и десантно-транспортных средств. В состав комплекса входят самоходные пусковые установки, система управления «Скала», комплект наземного оборудования подготовки ПКР, транспортно-заряжающая машина. Ударным средством комплекса является противокорабельная ракета «Прогресс».

КОРАБЕЛЬНЫЙ РАКЕТНЫЙ КОМПЛЕКС С ПКР «МАЛАХИТ»

Противокорабельная крылатая ракета «Малахит» была разработана в 1972 г. и предназначалась для уничтожения боевых кораблей противника, в том числе в составе корабельных группировок, десантных отрядов и конвоев. ПКР способна стартовать с подводных лодок из подводного положения, а также с надводных кораблей. Относительно малые массогабаритные характеристики ракеты позволили размещать комплекс с ПКР «Малахит» на боевых кораблях небольшого водоизмещения. Комплекс находится на вооружении в составе малых ракетных кораблей пр.1234.

Малый ракетный корабль проекта 1234 предназначен для нанесения ракетных ударов по кораблям противника. Последний МРК проекта 1234 «Прилив» был принят в эксплуатацию в 1991 г. Корабль оснащен ракетным комплексом с 6-ю ПКР «Малахит».

КОМПЛЕКС РАКЕТНОГО ОРУЖИЯ С ПКР «ВУЛКАН»

Противокорабельная крылатая ракета второго поколения «Базальт» с самым продолжительным в мире сверхзвуковым режимом полета и большой дальностью стрельбы в этом классе ракет была принята на вооружение в 1975 г. Она предназначалась для поражения высокозащищенных надводных группировок противника и обеспечения боевой устойчивости корабельных группировок в условиях радиоэлектронного и огневого противодействия. Комплекс с модернизированным вариантом ПКР «Базальт» - ПКР «Вулкан» находится на вооружении в составе РК пр. 1164.

Ракетный крейсер проекта 1164 предназначен для нанесения ракетных ударов по крупным надводным кораблям противника, решения задач коллективной ПВО соединений и ограниченных задач ПЛО. Крейсера этого проекта («Москва», «Маршал Устинов», «Варяг») оснащены ракетными комплексами с 16-ю модернизированными ПКР «Вулкан».

КОМПЛЕКС РАКЕТНОГО ОРУЖИЯ «ГРАНИТ»

Противокорабельная крылатая ракета третьего поколения «Гранит» была разработана в середине 80-х годов и предназначалась для поражения любых надводных соединений и кораблей противника в условиях мощного радиоэлектронного и огневого противодействия. Высокие летно-технические характеристики ракеты, универсальность по типу старта и носителям, возможность залпового применения с рациональным пространственным построением строя ракет, помехозащищенная селективная система управления обеспечивают высокую боевую эффективность ракетного комплекса с ПКР «Гранит».

Комплекс «Гранит» был принят на вооружение в 1983 году. Им вооружены подводные лодки пр. 949А, тяжелые атомные крейсера пр. 1144.2, тяжелый авианесущий крейсер проекта 1143.5.

Тяжелый авианесущий крейсер проекта 1143.5 «Адмирал Флота Советского Союза Кузнецов» предназначен для придания боевой устойчивости ракетным подводным крейсерам стратегического назначения, группировкам надводных кораблей и морской ракетоносной авиации в районах боевого предназначения. Крейсер был принят в эксплуатацию ВМФ в 1990 г. Ударные боевые средства корабля, помимо авиакрыла, составляет ракетный комплекс с 12-ю ПКР «Гранит».

Тяжелый атомный ракетный крейсер проекта 1144.2 предназначен для поражения крупных надводных целей, защиты морских соединений от атак с воздуха и подводных лодок противника в удаленных районах морей и океанов. Крейсера этого проекта («Петр Великий» и «Адмирал Нахимов») имеют в составе боевых средств ударный ракетный комплекс с 20-ю ПКР «Гранит».

Подводный атомный крейсер проекта 949А предназначен для нанесения ракетных ударов по корабельным группировкам и береговым объектам противника. Является одной из самых современных ракетных подводных лодок из имеющихся в составе ВМФ. Подводные лодки проекта 949А оснащены ракетным комплексом с 24-мя ПКР «Гранит», размещенными в наклонных контейнерах вне прочного корпуса.

КОМПЛЕКС РАКЕТНОГО ОРУЖИЯ С ПКР «ОНИКС»

Работы по созданию оперативно-тактического противокорабельного комплекса четвертого поколения «Оникс» начались на рубеже 80-х годов. По степени универсализации комплекс превосходит все зарубежные аналоги – он может быть размещен на подводных лодках, надводных кораблях и катерах, самолетах и береговых подвижных и стационарных пусковых установках. Обладая высокой сверхзвуковой скоростью на всех участках полета, полной автономностью боевого применения, набором гибких траекторий, высокой помехозащищенностью, эта ПКР оставила далеко позади все существующие мировые аналоги.

Малый ракетный корабль проекта 1234.7 «Накат» является первым кораблем, оснащенным новым комплексом ракетного оружия с двенадцатью ПКР «Оникс».

Принятие на вооружение отечественного Военно-Морского Флота нового комплекса ракетного оружия на корабле «Накат» открыло возможность оснащения этим комплексом многоцелевых подводных лодок и кораблей различных классов.

ПОДВИЖНЫЙ БЕРЕГОВОЙ РАКЕТНЫЙ КОМПЛЕКС «БАСТИОН»

Предназначен для поражения надводных кораблей и транспортов различных классов и типов из состава соединений, а также одиночных кораблей. Был принят на вооружение в 2015 году. Комплекс находится на вооружении Береговых ракетно-артиллерийских войск, Береговых войск ВМФ России на Черноморском и Северном флотах

Опыт разработки крылатых ракет для вооружения ВМФ позволил кооперации предприятий, возглавляемой Генеральным конструктором В.Н. Челомеем, создать комплексы с межконтинентальными баллистическими ракетами (МБР) шахтного базирования – знаменитые «сотки». Ракета УР-100 и ее последующие модификации стали самыми массовыми отечественными ракетами стратегического назначения.

К 1970 г. на боевое дежурство было поставлено около 1000 ракетных комплексов серии УР-100, чем был достигнут паритет стратегических сил нашей страны и США. До начала 80-х годов предприятие создало и сдало на вооружение несколько модификаций ракетных комплексов с МБР этого класса. Сегодня комплексы с наиболее совершенной МБР УР-100Н УТТХ (РС-18Б) развернуты в 2-х позиционных районах страны.

УР-100Н УТТХ – двухступенчатая ампулизированная МБР с головной частью, оснащенной шестью боевыми блоками. Ракета является усовершенствованным вариантом МБР УР-100Н (принята на вооружение в 1975 году) с автономным устройством разведения боевых блоков и повышенной точностью их наведения. Система управления ракеты – автономная, инерциальная; управление пуском – дистанционное.

Главная ее особенность – размещение в транспортно-пусковом контейнере (ТПК). Система поддержания заданного температурно-влажностного режима в ТПК позволяет на всех этапах эксплуатации ракеты содержать ее практически в идеальных условиях хранения. В шахтной пусковой установке ТПК ракеты закреплен с помощью системы амортизации, обеспечивая дополнительную защиту ракеты от воздействия поражающих факторов ядерного взрыва.

Ракета УР-100Н УТТХ имеет высокую надежность, что обеспечило возможность ее эксплуатации до 35 лет (вместо 10 лет, установленных при разработке изделия). Ракета принята на вооружение в 1980 году.

Предприятием была предложена и впоследствии реализована концепция создания космического ракетного комплекса, получившего название «Стрела», на базе выводимых из боевого состава МБР УР-100Н УТТХ.

Ракета-носитель «Стрела» представляет собой жидкостную двухступенчатую ракету легкого класса с агрегатно-приборным блоком, выполняющим функции разгонного блока, созданную на базе выводимой из эксплуатации межконтинентальной баллистической ракеты РС-18. Назначение ракеты-носителя «Стрела» – выведение полезных нагрузок массой до 2000 кг на околоземные орбиты или в верхние слои атмосферы Земли.

Ракета-носитель выполнена по тандемной схеме с поперечным делением ступеней, имеет стартовую массу до 105 т, максимальную длину 28,27 м и диаметр 2,5 м.

РН состоит из блока ускорителей, агрегатно-приборного блока и космической головной части (сборочно-защитного блока с установленным в нем космическим аппаратом). В качестве двух первых ступеней используется блок ускорителей МБР РС-18 (без доработок). В процессе эксплуатации ракета-носитель «Стрела» находится в транспортно-пусковом контейнере, пуск осуществляется из шахтного пускового устройства.

Запуски РН «Стрела» осуществляются с космодрома Байконур (Казахстан, широта 45.6 град, долгота 63.3 град). Для работы с космическим аппаратом заказчика при запусках РН «Стрела» с космодрома Байконур в одном из существующих на космодроме монтажно-испытательных корпусов создана специальная техническая позиция, содержащая необходимое оборудование для подготовки КА к запуску.

Продолжая работать по совершенствованию ударного ракетного оружия для ВМФ, коллектив предприятия с 1960 года приступил к разработке и созданию космических аппаратов и систем, универсальных межконтинентальных баллистических ракет тяжелого класса УР-500 и среднего класса УР-200.

Это новое направление работ предприятия в первую очередь было ориентировано на повышение обороноспособности страны, оснащение Вооруженных Сил самыми современными системами космической разведки, противоракетной и противоспутниковой обороны, ударными боевыми космическими средствами. В то же время большое внимание уделялось разработке научных автоматических и пилотируемых космических аппаратов и систем.

Первым космическим аппаратом, разработанным в ОКБ, был летательный аппарат МП-1, маневрирующий в атмосфере с высокими гиперзвуковыми скоростями, запуск которого был успешно осуществлен в 1961 году. В 1963 году произведен запуск первого в мире маневрирующего спутника «Полет-1» – прототипа истребителя спутников – активного звена в космической системе противоспутниковой обороны. Космический аппарат «Космос-252» в апреле 1968 года впервые осуществил поражение спутника-мишени. Впервые в мире разработана и создана система МКРЦ (система глобальной морской космической разведки и целеуказания) для обеспечения разведки и целеуказания в интересах применения ударного противокорабельного оружия кораблями и подводными лодками ВМФ. В её состав входили космические аппараты радиолокационного наблюдения и аппараты радиотехнической разведки.

В середине 60-х годов впервые в мире в НПО машиностроения созданы и запущены сверхтяжелые научные космические станции с аппаратурой для изучения космических частиц высоких и сверхвысоких энергий. С 1965 года на предприятии началась разработка космической системы «Алмаз» для глобального наблюдения поверхности Земли и мирового океана с использованием орбитальной пилотируемой станции (ОПС) на которой устанавливалась фотоаппаратура высокого разрешения. С 1973 по 1977 год в космосе функционировали ОПС серии «Алмаз» («Салют -2, -3, -5») к которым летали пять экипажей космонавтов. Гермокорпус ОПС в дальнейшем применялся другими ракетно-космическими фирмами как базовый при создании отечественных тяжелых пилотируемых станций (ОК «Мир» и служебного модуля МКС).

Сегодня по программе действий «Прагматичный космос» предприятие создает системы с малыми космическими аппаратами (МКА) серии «Кондор-Э» на базе унифицированной космической платформы. «Кондор-Э» с радиолокатором синтезированной апертуры (РСА) предназначен для получения, хранения и передачи на наземные пункты приема и обработки высокодетальной информации дистанционного зондирования Земли (ДЗЗ) в микроволновом диапазоне спектра электромагнитного излучения. Масса этого МКА до 1150 кг, рабочая орбита имеет высоту примерно 500 км и наклонение до 98 градусов. Срок активного существования МКА - 5 лет.

Основные типы, методы и средства испытаний

В настоящее время стендовые испытания проводят как на натурных объектах, так и с помощью математического или физического моделирования. Основным достоинством математического моделирования является его сравнительно невысокая стоимость. Но есть у него и существенные недостатки. Для математического моделирования нужно знать достаточно большое количество коэффициентов, позволяющих описать условия функционирования испытуемого объекта. При составлении математической модели обычно делается много допущений и упрощений, поэтому математическое моделирование является неполным.

Под физическим моделированием понимают замену изучения интересующего нас явления в натуре изучением аналогичного, физически подобного ему явления на модели меньшего масштаба в лабораторных условиях. По результатам опытов с моделями делают заключение о характере эффектов и физических величинах, определяющих явление в натурных условиях.

Стендовая база представляет собой совокупность испытательных комплексов. Наземные испытательные стендовые комплексы позволяют имитировать физические воздействия, которым подвергается КЛА в натурных условиях. Испытательные стенды могут объединяться по направлениям и образовывать, например, комплексы механических, тепловых, климатических, электрических, биологических, химических, магнитных, электромагнитных и радиационных испытаний. Каждый испытательный комплекс объединяет ряд близких по назначению и имитирующих однородные нагрузки испытательных стендов. Сложность испытательных стендов зависит от требуемой полноты имитации воздействий внешних условий и размеров испытуемых объектов.

Ударные испытания

Ударными называются нагрузки, действующие в течение весьма короткого времени. Во всяком случае продолжительность действия ударной нагрузки должна быть значительно меньше периода собственных колебаний системы. За время действия такой нагрузки не произойдет сколько-нибудь заметных перемещений масс системы, но зато массы приобретут за это время конечные скорости. Чаще всего ударное нагружение имеет место тогда, когда по упругой системе наносится удар некоторым телом, движущимся с определенной скоростью.

Анализ ударных воздействий позволяет сформулиро­вать цели различных видов испытаний. Целью испытаний изделий на ударную прочность путем воздействия одиночных и многократных ударов является проверка способности изделий противостоять разру­шающему действию механических ударов и сохранять после их дей­ствия значения параметров в пределах норм, установленных норма­тивной документацией. При проведении испытаний на воздействие механических ударов многократного действия проверяют способность изделия выполнять свои функции после воздействия этих ударов.

Ударные стенды используются для испытаний конструкции на ударное воздействие, резкие непродолжительные перегрузки, проверку работоспособности после падений. На предприятии были показаны следующие виды испытательных стендов: копровые, маятниковые, гидравлические ударные. Они различаются в основном способом создания силового воздействия.

Копровый стенд создает ударное воздействие за счет силы тяжести. Массивная платформа с предметом испытаний падает по вертикальным направляющим, имитируя ударное воздействие. Сила воздействия определяется высотой подвеса платформы и ее массой. Подъем платформы осуществляется с помощью кранов цеха. Как правило данный вид стендов позволяет симулировать короткие по длительности ударные воздействия (порядка миллисекунд). Однако, существует возможность увеличить длительность ударного импульса, уменьшая ударное ускорение. Это можно сделать, используя формирователь импульса. Формирователь ударного импульса представляет собой упругую или пластически деформируемую прокладку между подвижной грузовой платформой и неподвижной нижней частью стенда. При падении платформа касается формирователя, последний сминается, замедляя удар. В итоге получается более длительное (порядка десятков миллисекунд), но меньшее по ускорению воздействие. Чаще всего на таких стендах испытывается ситуация падения изделия, кратковременных больших перегрузок (например, при взрыве пиротехники). Также на копровом стенде можно испытывать удар по лежащему изделию.

На предприятии запрещена фото- и видеосъемка, на рисунке 1 изображен аналогичный испытательный стенд из интернета.


Рис. 1. Копровый стенд
Маятниковый стенд создает ударное воздействие также за счет сил тяжести. Однако в нем массивная платформа располагается на маятниковом подвесе. При испытаниях изделие располагается на платформе, та отклоняется на некоторый угол с помощью лебедки. При начале испытаний маятник отпускается, разгоняется и ударяется о приемник импульса. На приёмнике также может быть формирователь импульса. Ускорение при ударе зависит от массы платформы и угла ее отклонения. Устройство маятникового стенда позволяет испытывать на нем изделия большего размера.



Рис. 2. Маятниковый стенд
Стенд включает ферму 1, к верхним кронштейнам 2 которой через узлы вращения на осях 3 с помощью тяг 4 подвешена каретка 5, на которой закреплен транспортно-пусковой контейнер (ТПК) 6 с ракетой исследуемого ракетного комплекса. На верхнем кронштейне 2 закреплен датчик угла поворота 7, через узел вращения связанный с маятником с помощью гибкого троса 8 и шкивов 9 и 10.

Гидравлический ударный стенд создает ударное воздействие за счет гидравлических приводов. Две тележки, расположенные на горизонтальных направляющих, разгоняются в направлении друг друга и сталкиваются, имитируя действие удара. Подобный стенд позволяет более точно задать вид ударного импульса.

Вибрационные испытания

Вибрация является причиной усталостных разрушений элементов конструкции, сокращения ресурса. Вибрационные перегрузки вызывают механические повреждения аппаратуры и нарушение режима работы, а в отдельных случаях могут быть причиной неработоспособности аппаратуры. При резонансной вибрации возможны обрыв проводов в местах их закрепления или соединения с деталью, нарушение герметизации, возникновение коротких замыканий между деталями и т.д. Практически причин разрушения может быть несколько, например превышение некоторого критического уровня амплитуд вибраций (что существенно для хрупких материалов, устройств типа реле и переключателей и т.п.) или накопление усталостных деформаций при уровне амплитуд вибраций, меньшем критического.

Считается, что усталостное разрушение материала происходит вследствие появления в нем локальных зон текучести, или, другими словами, скольжения атомарных слоев, которое, в свою очередь, вызывается развитием так называемых дислокаций (дефектов кристаллической решетки материала) и местных концентраций напряжений.

Изделия ракетно-космической техники обязательно испытываются на воздействие вибрации, т.к. на этапе выведения космические аппараты и ракеты-носители подвергаются вибрации из-за пролета в атмосфере и работы двигателей. Кроме того, аппаратура зачастую испытывает вибрации во время транспортировки.

Вибрационные стенды – это приборы для создания вибрации в испытываемых конструкциях. В первую очередь их следует различать по типу создаваемой вибрации: гармонической (синусоидальной) и случайной.

По способу создания вибрации стенды могут быть: электромеханическими, пневматическими, гидравлическими и т. д.

Целью вибрационных испытаний может быть выявление собственных частот колебаний конструкции, проверка работоспособности после воздействия вибрации, проверка работоспособности во время воздействия вибрации, определение максимальных отклонений и/или ускорений элементов конструкции во время вибрации. Для определения необходимых параметров на изделие в требуемых местах устанавливаются различные датчики (например ускорения). Контроль за перемещениями осуществляется визуально и с помощью камер.

При испытаниях необходимо учитывать массу испытываемой конструкции, так как многие вибростенды позволяют задавать вибрации только для тел не более определенной массы. При передаче колебаний массивной конструкции могут возникнуть трудности с поддержанием определенной частоты колебаний. Часто при испытаниях применяется обезвешивание. Практически это реализуется за счет подвешивания объекта испытаний на кранах или его установкой на подвижные ролики.

Статические испытания

Статические испытания являются экспериментальным методом исследования напряженно-деформированного состояния и статической прочности конструкций (объектов испытаний). Статические испытания проводятся для оценки правильности выбора расчетной схемы и методик расчета на прочность, качества конструкторской проработки, правильности выбора материалов и технологии изготовления, а также для определения фактической прочности путем нагружения конструкции до разрушения. При статических испытаниях воспроизводятся значения и распределения расчетных нагрузок, действующих на объект испытаний в различных случаях нагружения.

Нагрузка прикладывается с помощью различных прессов или натянутых тросов. В зависимости от типа креплений элементов стенда к объекту испытаний можно задать любую статическую нагрузку: сосредоточенную или распределенную силу, момент. Существуют стенды для испытания конструкций внутренним и внешним давлением. Они представляют собой различные насосы или камеры. Возможна комбинация этих испытаний, например, испытания заполненного бака на сжатие. Приложение воздействий как правило происходит постепенно, чтобы избежать влияния резких перепадов сил. Нагружение осуществляется до расчетных нагрузок или до разрушения. Данные с объекта испытания можно снимать визуально, с помощью тензодатчиков и при последующем изучении изделия после окончания испытания.

Тепловые испытания

Широкий диапазон температурных нагрузок (от 150 до 3000°C), действующих на различные элементы КЛА в процессе эксплуатации, влияет как на прочностные характеристики конструкции, так и на процессы функционирования ЛА и его бортовых систем. Ocoбенно сложной является задача проведения экспериментальных исследований при нестационарных температурных полях. Выбор метода нагрева конструкции ЛА при стендовой отработке связан с возможностью воспроизведения максимальных уровней температуры и их перепадов. В связи с этим к нагревательным системам в высокотемпературных установках для испытаний элементов конструкции предъявляют следующие основные требования:

1. Возможность получения высоких (заданных) температур и тепловых потоков с большой (заданной) плотностью.

2. Обеспечение заданного температурного поля на поверхности испытуемого объекта или получение заданного закона распределения плотности теплового потока по нагреваемой поверхности или закона ее изменения по времени полета.

3. Отсутствие побочных эффектов влияния нагревательного устройства на испытуемый объект (например, химического взаимодействия).

4. Отсутствие ограничения для деформаций испытуемой конструкции.

5. Возможность приложения силовых нагрузок к испытуемой конструкции и измерения ее перемещений, деформаций и температур.

6. Возможность наблюдения за поведением конструкции в процессе нагревания.

7. Экономичность процесса нагрева и применение дешевого, проcτoro и надежного в эксплуатации оборудования.

При термических испытаниях используются следующие методы нагрева: конвективный, радиационный (лучистый), индукционный, кондуктивный, электронный, пропусканием тока. Возможна также комбинация перечисленных методов.

Радиационный метод нагрева характеризуется тем, что испытуемая конструкция нагревается за счет превращения в теплоту электромагнитных колебаний излучения нагревателя. При этом окружающая среда непосредственно не участвует в переносе тепла и нагревается до невысоких температур.

Такой метод нагрева позволяет получить достаточно однородное поле температуры на испытуемой конструкции. Благодаря универсальности и сравнительной простоте установок этот метод получил наибольшее распространение при проведении таких видов испытаний ЛА, как теплостатические и тепловакуумные.

Теплопередача излучением рассчитывается с помощью законов Стефана — Больцмана и Ламберта.

Для температур от 1000 до 3500 К, представляющих интерес для теплостатических испытаний, энергия излучения переносится в основном электромагнитными колебаниями с длиной волны λ > 0,76 мкм, что соответствует инфракрасной области спектра.

Инфракрасные нагреватели обладают рядом положительных свойств, которые и определяют их широкое распространение при тепловых испытаниях:

— создают лучистые потоки с большой поверхностной плотностью;

— позволяют осуществлять управление потоком по времени при сложных программах нагрева;

— позволяют получить потребное распределение плотности теплового потока по поверхности испытуемой конструкции;

— позволяют непосредственно измерить тепловую энергию, подаваемую на конструкцию;

— делают возможным наблюдение за поведением конструкции в процессе эксперимента, так как устанавливаются на некотором расстоянии от поверхности испытуемой конструкции;

— могут применяться для нагрева поверхностей различной формы, выполненных из различных материалов, причем площадь нагреваемой поверхности ограничивается только располагаемой электрической мощностью.

Сочетание радиационного нагрева с охлаждением излучателей и рефлектора струями холодного воздуха (или азота) или жидкими охладителями (вода, эмульсии) позволяет получить повышенные температуры и увеличить время нагрева, а также обеспечить более быстрые темпы изменения температуры при нагреве или охлаждении поверхности конструкции.

В качестве недостатков метода радиационного нагрева следует ухазать:

— невозможность создания граничных условий, близких к граничным условиям при полете ЛА в плотных слоях атмосферы с тем, чтобы внутренний нагрев конструкции моделировался автоматически;

— трудность контроля температур.

Излучатели для инфракрасного нагревателя могут быть выполнены трубчатыми или ленточными.

Общие рекомендации, которыми надо руководствоваться при создании таких нагревателей, сводятся к следующему:

1. Нагреватель должен быть легким, если его необходимо крепить к конструкции, и не должен изменять прочность и жесткость испытуемой конструкции.

2. Нужно учитывать деформацию конструкции при тепловом испытании.

3. Один конец излучателя нужно закреплять, а другой должен иметь свободу перемещения.

4. При изготовлении трубчатого излучателя нужно, чтобы ширина сварного шва была минимальной. Шов не должен располагаться на стороне, обращенной к поверхности конструкции, так как шов нагревается больше, чем весь излучатель, и это обусловливает дополнительную неравномерность теплового потока.

5. Сварка должна быть качественной, особенно сварка шайб, поскольку из-за малой площади контакта возникает местный прогар конструкции.

Наиболее широко в качестве излучателей для инфракрасных нагревателей применяются кварцевые лампы, в которых излучающим элементом является вольфрамовая спираль, уложенная в герметическую оболочку из кварцевого стекла, заполненную парами йода и аргона.

Нагреватели с угольными и графитовыми излучателями обладают высокой механической прочностью, сохраняющейся при повышенных температурах, низким модулем упругости, высокой теплопроводностью, низким коэффициентом линейного расширения, высокой излучательной способностью, легко поддаются механической обработке, стоят дешево.

На предприятии была показана установки УТПИ-3 (установка теплопрочностных испытаний) для испытания изделий типа «Яхонт» и «БраМос». Объем испытаний может быть различным, в среднем это 6-10 испытаний в год, в зависимости от количества партий, отправляемых заказчику. От партии отбираются отсеки, которые идут на теплопрочностные и статические испытания. Установка имеет мощность 4 мегаватта на одну зону нагрева. Всего зон нагрева с независимым управлением – до 8. У изделий существуют несколько зон нагрева – разные части изделий в полете нагреваются по-разному. К примеру, верх, середина и низ изделия нагреваются до разных температур, следовательно, температура при испытаниях должна разниться, как и в реальной полетной ситуации, и это нужно имитировать при испытаниях. Одновременно с этим можно прикладывать к изделию усилия, создавать давление, имитируя полетные условия.

Испытания начинаются с проверки стендовых систем – систем нагрева, наддува и охлаждения.

Также был показан стенд УТПИ-1, который позволяет проводить испытания крупногабаритных изделий. Он представляет собой установку горизонтального типа, и на ее подготовку уходит достаточно большое количество времени. Установка позволяет создавать нагреватель под любой тип изделий, создавать вакуум, прикладывать усилия и создавать давление. Установка имеет 24 зоны нагрева, ее проектная мощность составляет 120 МВТ. Максимальные внутренние габариты этого стенда - длина 22 м, диаметр 7 м. Температура на объекте - до 2000 К.

Заключение

В результате проведенной эксплуатационной практики были получены основные сведения об испытаниях различных изделий на предприятии, были разобраны типы и методы проводимых испытаний.

Была проведена обзорная экскурсия по некоторым испытательным цехам АО «ВПК «НПО машиностроения». Осмотрены цех ударных, вибрационных, статических и тепловых испытаний. Также была проведена экскурсия в музейном комплексе предприятия.

Изучены принципы работы и устройство показанных испытательных стендов, а также особенности проведения испытаний с их помощью.

Список литературы

1. Экспериментальная отработка космических летательных аппаратов / В. А. Афанасьев, В. С. Барсуков, М. Я. Гофин [и др.]. – Москва : МАИ, 1994. – 412 с.

2. ВПК НПО Машиностроения // URL: http://npomash.ru/npom/ru/default.htm (дата обращения: 25.09.21).

3. Стендовый комплекс теплопрочностных испытаний // Машиностроение. – 2008. – № 1. – С. 71-72

Приложение