страница 10. Сборник тезисов докладов
 Скачать 3.87 Mb.
|
|
КАМЕРЕ ПРИ ВОЗДЕЙСТВИИ ШИРОКОПОЛОСНОГО ШУМА, В ЗАВИСИМОСТИ ОТ НАХОЖДЕНИЯ В НЁМ ОБЪЕКТА ИСПЫТАНИЙ С.А. Нуждов, Е.Ю. Алексеев, К.М. Рытик, О.В. Соколов (ФГУП «ГосНИИАС») Одной из важнейших задач испытательной лаборатории ФГУП «ГосНИИАС» является моделирование акустических нагрузок, близких к тем, которым подвергается аппаратура авиационной техники в процессе эксплуатации. Принципиально важными параметрами звукового поля, создаваемого в реверберационной камере, при проведении испытаний на воздействие акустического шума, является уровень звукового давления в заданных точках и неравномерность звукового поля. Для планирования испытаний необходимо иметь представление о том, как меняется звуковое поле в зависимости от различных форм, геометрических размеров и нахождения объекта относительно акустического излучателя. Наличие преград, создающее вокруг источника звука полузамкнутое или замкнутое пространство, изменяет характер звукового поля. Так как объект испытаний фактически представляет собой преграду, некий экран для звуковой волны, то снижение уровня шума (уровня звукового давления), связанное с преодолением такого экрана зависит от нескольких факторов: - разности путей при прохождении звуковой волны над экраном и при прямой передаче звука на регистрирующую аппаратуру (измерительный микрофон); - линейных размеров реверберационной камеры; - отражения звуковых волн от стен реверберационной камеры и самого экрана; - частотных составляющих шума (как правило, низкие частоты труднее заглушаются при наличии экрана) Снижение уровня звукового давления зависит от геометрических размеров объекта, а также от его расположения относительно акустического излучателя и стен реверберационной камеры. Для изучения вопроса изменения характеристик звукового поля при работе акустического испытательного стенда АИС-1М, была проведена исследовательская работа, по результатам которой появилась возможность оценить влияние нахождения объекта испытаний на звуковое поле, провести сравнительный анализ звукового поля при наличии и отсутствии в нем объекта испытаний. Полученные результаты используются при оценке результативности испытаний и разработке методик испытаний схожих технических объектов. 168 ЛИТЕРАТУРА 1. В.А. Красильников/ Звукoвые вoлны в вoздухе, вoде и твердых телах [текст] / Красильников Владимир Александрович - 2-е изд., перераб. - М: Гостехиздат, 1954. - 440 с. 2. В.С. Маньковский/ Акустика студий и залов для звуковоспроизведения. - М., Искусство, 1966г. 375 с. 169 ОСНОВНЫЕ ПОДХОДЫ К ИНТЕРПРЕТАЦИИ РЕЗУЛЬТАТОВ НАЗЕМНЫХ ИСПЫТАНИЙ ДЛЯ ФОРМИРОВАНИЯ ОЦЕНКИ ДОСТИГНУТОГО УРОВНЯ НАДЕЖНОСТИ Ю.О. Лобанова, В.Г. Ивченков, С.Ю. Кольцов, В.В. Синица (ФГУП «ГосНИИАС») Наземные испытания в настоящее время являются наиболее эффективным (по критерию стоимость/эффективность) средством отработки надёжности авиационной техники. Для подтверждения требований по безотказности проводятся контрольные испытания в соответствии с отработанными методиками как при раздельном воспроизведении внешних воздействующих факторов (температура, атмосферное давление, влажность, вибрация) так и при комплексном воспроизведении. Для оценки достигнутого уровня безотказности проводятся определительные испытания, в ходе которых определяются, с заданной доверительной вероятностью, такие показатели надёжности, как например, наработка испытываемого образца на отказ. Во избежание получения разнородной информации по результатам испытаний рекомендуется (ОСТ 1 01204) проводить испытания повторяющимися циклами, объединяющими в себе последовательно ударные нагрузки, вибрационные нагрузки, воздействие повышенной влажности, нижние и верхние значения температуры воздуха, пониженное давление, нормальные климатические условия. В реальности в распоряжении разработчика оказывается массив разнородной информации, состоящей из результатов испытаний изделия при различных внешних воздействующих факторах, результатов испытаний и эксплуатации изделий-аналогов, результатов испытаний отдельных блоков и подсистем. Кроме того, в ходе испытаний при устранении причин возникших отказов могут проводиться доработки, эффективность которых также может влиять на безотказность изделия. Для оценки подтверждённого по результатам испытаний уровня безотказности можно использовать разнородную информацию в соответствии с методикой учёта априорной информацию о безотказности при планировании и оценке показателей безотказности по ОСТ 1 01204-2012. Предполагается, что на момент испытаний информация о фактическом уровне безотказности испытываемого изделия отсутствует. Необходимо оценить число эквивалентных испытаний для определения или подтверждения вероятности безотказной работы изделия за время одного полёта (или цикла испытаний). Эквивалентные результаты испытаний получаются путём последовательного присоединения результатов разнородных испытаний 170 изделия, в виде эквивалентного числа безотказных испытаний и испытаний, в которых произошли отказы, соответственно, воспроизводящих условия реального применения. ЛИТЕРАТУРА 1. ОСТ 1 01204-2012 Надежность изделий авиационной техники. Эквивалентно-циклические испытания на безотказность авиационного оборудования. 2. Яковицкий А. Г., Ивченков В. Г. и др. Оценка показателей надёжности сложных систем по результатам испытаний их подсистем. Надёжность и качество в приборостроении: Сборник статей. М.: Радио и связь, 1978. 3. Генерозов М. Н., Яковицкий А. Г. Об одном принципе объединения разнородной информации о надёжности. Надёжность и контроль качества. 1981. N 8. 171 ОСОБЕННОСТИ ИЗМЕРЕНИЯ ЭЛЕКТРОМАГНИТНЫХ ПОЛЕЙ, СОЗДАВАЕМЫХ РАДИОПЕРЕДАЮЩИМИ СТАНЦИЯМИ КОРАБЛЯ А.В. Смышляева, В.Г. Ивченков, Е.А. Поляруш (ФГУП «ГосНИИАС») При разработке заключения о безопасности использования (эксплуатации) летательных аппаратов (ЛА) и их вооружения на корабле конкретного проекта в условиях воздействия электромагнитных полей (ЭМП) одной из основных задач является измерение уровней ЭМП, создаваемых радиопередающими станциями (РПС) корабля. Измерения проводятся с учётом стандартизированных методик. Однако из-за специфики работы на корабле во время заводских-ходовых испытаний и требованиям к получаемым результатам, выдвигаемым в соответствии с действующей нормативно-технической документацией, можно выделить две основные особенности проведения измерений: - выбор точки проведения измерений; - выделение сигнала, излучаемого оцениваемой РПС. Выбор точки проведения измерений отличается большей вариативностью за счёт существенного расстояния мест использования летательных аппаратов от мест установки антенн, оцениваемых РПС и за счёт особенностей проведения приведённых испытаний, результаты которых используются в дальнейшей оценке безопасности эксплуатации ЛА. Качественно улучшить эту задачу позволяет предварительная расчётная оценка безопасности эксплуатации ЛА, проводимая на этапе разработки рабочей конструкторской документации проекта корабля. Выделение сигнала необходимо из-за отсутствия возможности обеспечить радиомолчание во время проведения измерений, необходимости контроля корректности работы оцениваемых РПС, а также специфичности оцениваемого частотного диапазона. Это требование влияет на выбор применяемых средств измерения, исключая пригодность широкополосных и селективных измерителей ЭМП и пробников поля, используемых при проведении стендовых и натурных испытаний, а также при измерении ЭМП для оценки биологической безопасности. ЛИТЕРАТУРА 1. Ивченков, В. Г. Разработка предложений по совершенствованию системы испытаний на безопасность опасных цепей при воздействии электромагнитных полей для корабельной авиации [Текст] / В. Г. Ивченков, В. В. Синица, А. В. Смышляева // Навигация, наведение и управление летательными аппаратами: тез. докл. третьей Всерос. науч.-техн. конф. в 2 т. Т. 2 / – М.: ООО «Научтехлитиздат», 2017. – С. 67–68. 172 НАУЧНАЯ ОСНОВА И АЛГОРИТМ МОДЕЛИРОВАНИЯ АЭРОДИНАМИЧЕСКОГО НАГРЕВА НА СТЕНДАХ С ОГРАНИЧЕННЫМИ ПАРАМЕТРАМИ И.Г. Головнев, К.Я. Кноль, К.В. Лапшин (ФГУП «ГосНИИАС») Для проведения тепловых испытаний ЛА в наземных условиях широко применяются различные установки: аэродинамические трубы, стенды тепловых испытаний на основе сжигания топлива в потоке воздуха, стенды конвективного и радиационного нагрева. Полетные тепловые режимы воспроизводятся на газодинамическом стенде «автоматически» если обеспечить равенство полетных и стендовых коэффициентов теплоотдачи, температур восстановления и степени черноты поверхности. Обычно стендовый коэффициент теплоотдачи меньше полетного (стенды с ограниченными параметрами), в этом случае равенство температур ЛА на стенде и в полете предлагается обеспечивать методом последовательных приближений, за счет компенсации уменьшенной интенсивности теплообмена увеличением температуры восстановления потока на стенде. Расчет температуры воздушного потока на стенде для каждого этапа нагревания элемента ЛА осуществляется по предложенному алгоритму на основе, измеренной на предыдущем нагревании температуры поверхности элемента ЛА, при известных коэффициентах теплоотдачи на стенде и в полете. Аналитическое выражение для подсчета температур восстановления воздушного потока на стенде, получено исходя из системы уравнений, описывающих температурное поле элемента ЛА. Эту температуру потока реализуют на стенде, измеряя температуру элемента ЛА. При этом необходимо располагать не только значениями номинальных температур ЛА, но и ожидаемыми их отклонениями. Исходя из системы уравнений, описывающих температурное поле элемента ЛА, разработан алгоритм нахождения коэффициента чувствительности по определяющим параметрам. По найденным коэффициентам чувствительности по отдельным параметрам, находится суммарный коэффициент чувствительности и определяется ожидаемое отклонение найденной температуры от полетной ЛИТЕРАТУРА 1. Головнев И.Г., Лапшин К.В. Технология моделирования на стендах с ограниченными параметрами аэродинамического нагревания авиационного вооружения, размещаемого в отсеках ЛА, в книге: МОДЕЛИРОВАНИЕ АВИАЦИОННЫХ СИСТЕМ. Сборник тезисов докладов. Председатель Организационного и Программного комитетов конференции Сергей Юрьевич Желтов. 2018. - С. 205-206. 173 МЕТОДИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ ОПРЕДЕЛЕНИЯ АЭРОДИНАМИЧЕСКИХ ХАРАКТЕРИСТИК ВИХРЯ ЗА ЛА НА РАКЕТНОМ ТРЕКЕ И.Г. Головнев, О.В. Соколов, К.В. Лапшин (ФГУП «ГосНИИАС») В.В. Вышинский (ФГУП»ЦАГИ»); П.А. Мухачев (Сколтех); А.В. Катаев, И.П. Смородин (ФКП «ГкНИПАС») Выполнен анализ характеристик известных систем вихревой безопасности. Показано, что в настоящее время на рынке авиационных систем нет предложений с апробированными системами вихревой безопасности, подтверждено, что валидация расчетных методов определения характеристик вихревых следов и их эволюции необходимо выполнять в прямом эксперименте. Предложено использовать для этих целей ракетный трек РД-2500. На треке длиной 2500 метров достигается скорость до 800 -1000 м/с, что достаточно для определения характеристик вихря применительно к современным ЛА. Для типового графика изменения скорости объекта испытаний на ракетном треке (модель крыла) выполнены расчеты параметров вихревого следа в нестационарном режиме. На основании этих расчетов определено что ожидаемая тангенциальная скорость в вихре составляет 20-30 м/с, разрежение до 350 н/м 2 , время «распада» свободного вихря в атмосфере до 3-5 минут. Исходя из полученных расчетных данных, сформулированы требования к системам измерения и визуализации, представлены результаты лабораторных экспериментов по отработке методики измерений разрежения в вихревом следе. ЛИТЕРАТУРА 1. Головнев И.Г., Вышинский В.В., Желанников А.И., Лапшин К.В. Принципы построения бортовой системы раннего предупреждения пилота о вхождении в вихревой след от другого воздушного судна. Научный вестник МГТУ ГА. 2018;21(4):84-95. 2. Вышинский В.В., Свириденко Ю.Н., Головнев И.Г., Лапшин К.В. Бортовая система обнаружения попадания летательного аппарата в вихревой след и выработки сигнала на уклонение, Труды ГосНИИАС. Серия: Вопросы авионики. 2019. № 1 (41). - С. 35-49 3. Стенд трековый испытаний ракетно-космической техники и вооружения [Электронный ресурс] – Режим доступа www.fkpgknipas.ru , свободный – (01.09.2020). 174 ОЦЕНКА УСТАЛОСТНОГО РЕСУРСА АВИАЦИОННОЙ КОНСТРУКЦИИ СО СВАРНЫМИ СОЕДИНЕНИЯМИ ПРИ СЛУЧАЙНОМ КИНЕМАТИЧЕСКОМ НАГРУЖЕНИИ М.В. Зарецкий, А.С. Сидоренко (ФГБОУ ВО «МАИ (НИУ)») Решается задача оценки усталостного ресурса для конструкции отсека авиационного изделия, содержащего непрерывные сварные соединения. Такие соединения имеют относительно высокий уровень остаточных сварочных напряжений, вызывающий повышенную чувствительность к вибрациям и склонность к развитию усталостных повреждений. Особенностью данной задачи по сравнению с известными исследованиями является учет влияния остаточных сварочных напряжений на суммарные уровни вибрационных напряжений. Для определения локального напряженного состояния в зоне сварных соединений разработаны численные модели на основе объемных конечных элементов, позволяющие учитывать существенные нерегулярности распределения напряжений. Моделирование напряженного состояния конструкции проведено для случая действия случайного процесса ускорения в виде «белого шума» со спектральной плотностью, соответствующей условиям совместного полета изделия на внутренней подвеске носителя. Построено распределение уровней вибрационных напряжений в конструкции и определены максимальные уровни напряжений в зонах сварных швов. Установлено существенное влияние геометрических параметров и взаимного расположения сварных швов на уровни вибрационных напряжений. С учетом остаточных сварочных напряжений получены оценки медианного ресурса конструкции по двум теориям накопления усталостных повреждений (корректированной линейной и спектрального суммирования). Для оценки ресурса по корректированной линейной теории на основе спектральных характеристик вибрационных напряжений с использованием алгоритмов статистического моделирования построены реализации случайных процессов напряжений. Методом "дождя" выполнено приведение случайных процессов напряжений к набору эквивалентных по повреждающему действию регулярных циклов и построены функции повторяемости амплитуд процесса напряжений Непосредственное вычисление медианного ресурса по спектральной плотности напряжений проведено на основе алгоритмов теории спектрального суммирования. Работа выполнена при финансовой поддержке гранта РФФИ (проект № 17- 08-00849 А). ЛИТЕРАТУРА 1. Прочность сварных соединений при переменных нагрузках / Под ред. В.И. Труфякова. Киев.: Наукова думка. 1990. 256 с. 2. Зарецкий М.В., Сидоренко А.С. Напряженное состояние авиационной конструкции со сварными соединениями при случайных колебаниях. // 175 Известия Тульского государственного университета. Технические науки. 2018. Вып. 12. - С. 476-482. 3. Райхер В.Л. Гипотеза спектрального суммирования и ее применение для определения усталостной долговечности при действии случайных нагрузок // Труды ЦАГИ. 1969. Вып. 1134. - С. 3-22. 176 ПЕРСПЕКТИВЫ ПРИМЕНЕНИЯ РАКЕТНОГО ТРЕКА ДЛЯ МОДЕЛИРОВАНИЯ ТЕПЛОДИНАМИЧЕСКОГО ВОЗДЕЙСТВИЯ НА ГЗЛА И.Г. Головнев, О.В. Соколов, К.В. Лапшин, В.В. Рябцев (ФГУП «ГосНИИАС») А.В. Катаев, И.П. Смородин (ФКП «ГкНИПАС») Переход на гиперзвуковые скорости потребовал обновления экспериментальной базы для проверки функционирования систем и проверки теплозащиты с моделированием комплексного нагружения: аэродинамический нагрев, скоростной напор перегрузки. Существующие газодинамические и ламповые наземные стенды в принципе не могут решить эту задачу, так как ограничены моделирование аэродинамического нагрева и скоростного напора. Предлагается использовать для теплогазодинамических испытаний ракетный трек типа РД 2500 обеспечивающий моделирования скоростного напора и перегрузок, дооборудовав его подогревателем перемещающимся по ракетной дорожке впереди объекта испытаний и нагревающего набегающий воздушный поток до температуры 2000 – 2500 К. Представлен состав и характеристики экспериментальной установки, выполнены расчеты распределения теплового потока на элементе ГЗЛА в полете для разных числе М и высот, а так же требуемые для моделирования полетных тепловых режимов параметры потока подогретого воздуха, обтекающего элемент ГЗЛА в процессе движения по ракетному треку. Расчетами подтверждена возможность экспериментального воспроизведения на модернизированном ракетном треке полетного теплового режима скоростного напора и динамических нагрузок. Составлена программа дальнейших исследований с экспериментальной проверкой достигаемых параметров и оценкой точности воспроизведения нагрузок. ЛИТЕРАТУРА 1. Стенд трековый испытаний ракетно-космической техники и вооружения [Электронный ресурс] – Режим доступа www.fkpgknipas.ru , свободный – (01.09.2020). 2. Головнев И.Г., Платов С.А., Лапшин К.В. Моделирование аэродинамического нагревания авиационных ракет при полете в турбулизированной атмосфере В сборнике: МОДЕЛИРОВАНИЕ АВИАЦИОННЫХ СИСТЕМ. Сборник докладов. Государственный научный центр Российской Федерации Федеральное государственное унитарное предприятие «Государственный научно-исследовательский институт авиационных систем»; Российская академия наук; Российский фонд фундаментальных исследований. 2011. - С. 497-500. 177 МОДЕЛИРОВАНИЕ И ОЦЕНКА БЕЗОПАСНОСТИ ВЫХОДА ОПЕРЕННОГО ТЕЛА ВРАЩЕНИЯ ИЗ ТРАНСПОРТНОГО ОТСЕКА ПРИ ДОЗВУКОВОЙ СКОРОСТИ ДВИЖЕНИЯ САМОЛЕТА-НОСИТЕЛЯ П. В. Токарева (АО «Государственное научно-производственное предприятие «Регион») В докладе рассматриваются вопросы моделирования процессов интерференционного обтекания оперенного тела вращения при выходе из транспортного отсека самолета-носителя. Исследуются две задачи: моделирование обтекания оперенного тела вращения при фиксированном положении тела внутри отсека и вблизи него, и моделирование процесса выхода тела из отсека при различных значениях массы тела и стартового импульса толкателя. Получены поля распределения числа Маха, аэродинамические характеристики тела, траектории движения тела и зависимость угловой скорости от времени. Результаты позволяют производить оценку безопасности выхода оперенного тела вращения из транспортного отсека самолёта-носителя и его движения вблизи носителя. |