Результат интеллектуальной деятельности: Способ управления нагревом при тепловых испытаниях керамических обтекателей

Изобретение относится к технике наземных испытаний элементов летательных аппаратов (ЛА), а именно к способам воспроизведения аэродинамического теплового воздействия на головную часть ракеты в наземных условиях.

Наиболее широкое распространение в практике наземных испытаний получил способ радиационного нагрева. Стенды, реализующие этот способ, просты в эксплуатации, позволяют достаточно легко изменять конфигурацию нагревателя в зависимости от геометрии конструкции обтекателя. В этих стендах радиационный нагрев конструкций летательных аппаратов осуществляется с помощью нагревателей, разделенных на несколько зон нагрева, и контроль в этих зонах температуры с помощью измерительных преобразователей (Баранов А.Н., Белозеров Л.Г., Ильин Ю.С., Кутьинов В.Ф. Статические испытания на прочность сверхзвуковых самолетов. – М.: Машиностроение. – 1974. – 344 с). Разделение нагревателя на несколько зон нагрева обеспечивает необходимое распределение по координате температурного поля объекта испытания.

Недостатком такого способа нагрева является необходимость установки термопреобразователей на поверхности обтекателя, что является трудоемкой операцией. Кроме того, при высокотемпературных испытаниях нередки случаи выхода из строя термопреобразователей, в связи с чем возникает необходимость проведения и управления управление тепловым режимом испытания без установки термопреобразователей.

Наиболее близким по технической сущности является техническое решение по патенту РФ № 2676385, МКИ G01N 25/72, публ. 28.12.2018. Данное техническое решение реализует управление нагревом по плотности теплового потока, подводимого к обтекателю, по электрическому напряжению, подведенному к нагревательной панели, по сигналу управления на входах регуляторов мощности нагревательной панели. Однако, при управлении по электрическим параметрам (электрическому напряжению, сигналу управления) невозможно контролировать теплообмен в системе «излучатель – отражательный экран – обтекатель», что может привести к значительным погрешностям задания теплового режима при задымлении пространства нагрева. Кроме того, управлению нагревом по плотности теплового потока препятствует значительный размер датчиков теплового потока, установленных в зоне нагрева, из-за чего поверхность обтекателя будет экранирована от излучателей.

Задачей настоящего изобретения является повышение надежности проводимых тепловых испытаний антенных обтекателей ракет за счет дополнительного косвенного контроля температуры фронтальной поверхности испытуемого обтекателя по тепловому состоянию отражательных экранов.

Поставленная задача реализуется следующим образом.

Способ управления нагревом при тепловых испытаниях керамических обтекателей, включающий зонный радиационный нагрев фронтальной поверхности обтекателя инфракрасными нагревателями с отражательными экранами, отличающийся тем, что обтекатели нагревают последовательно поодиночно по заданному режиму температуры фронтальной поверхности и синхронно регистрируют показания датчиков температуры, установленных на отражательных экранах, формируют их архив с учетом количества обтекателей, суммируют и усредняют показания датчиков температуры отражательных экранов, значения которых затем используют для задания температуры фронтальной поверхности испытуемого обтекателя.

В действительности, если представить систему нагрева «излучатель – отражательный экран – обтекатель» как единое целое, включая в это целое и процесс теплообмена, то температуре фронтальной поверхности обтекателя в каждый момент времени будет соответствовать температура отражательных экранов. Для измерения температуры отражательного экрана на его поверхность устанавливается термопреобразователи.

На этапе разработки обтекателя проводится регистрация температурного состояния отражательных экранов в процессе управления нагревом по температуре фронтальной поверхности обтекателя. Зарегистрированная информация о температурном состоянии отражательного экрана усредняется по количеству проведенных испытаний. В результате создается усредненный график изменения температуры отражательного экрана, который используется в качестве заданного для управления нагревом по температуре отражательного экрана, в том числе, в аварийных ситуациях.

Данное изобретение позволит существенно упростить наземные тепловые испытания при одновременном повышении надежности.