Методы воспроизведения тепловых полей

Нагружающие устройства.

Традиционное нагружающее устройство – парусиновая лямка при все своей простоте имеет ряд недостатков. Во-первых, лямки искажают температурное поле при статических испытаниях, сопровождаемых нагревом конструкции. Во-вторых, лямки позволяют приложить нагрузку только в одном направлении, следовательно, чтобы испытать самолет на такие случаи как A’ и D’, когда в первом случае нагрузка приложена вверх, а во втором – вниз, необходимо создавать две отдельные рычажные системы. Третий недостаток – затрудненный подход к обшивкам.

Рассмотрим несколько вариантов нагружающих устройств лишенных этих недостатков.

Данное приспособление можно использовать для приложения нагрузки вблизи силовых элементов – лонжеронов, нервюр и шпангоутов. Недостатком является необходимость выполнения отверстий в обшивке. Это устройство, как и парусиновые лямки может быть использовано для приложения только односторонней нагрузки.

Данное приспособление служит для передачи нагрузок непосредственно к обшивке. Недостаток – необходимость использования точечной сварки. И как и парусиновые лямки, металлические лямки также нарушают тепловые потоки.

Выбор метода нагрева при воспроизведении в условиях лаборатории температурных полей зависит как от особенностей испытываемого изделия, так и от характерных для него тепловых условий полета. Общие требования к системе нагрева формулируются следующим образом:

1. Получение высоких температур и тепловых потоков с большой плотностью.

2. Плавное и быстрое изменение плотности теплового потока.

3. Возможность измерения плотности теплового потока.

4. Получение заданного закона распределения плотности теплового потока по нагреваемой поверхности.

5. Отсутствие ограничения для деформаций испытываемой конструкции.

6. Возможность приложения нагрузок к испытываемой конструкции и измерения ее перемещений, деформаций и температур.

7. Возможность наблюдения за конструкцией в процессе нагревания.

8. Применение простого, дешевого и надежного в эксплуатации оборудования.

В зависимости от используемого вида теплообмена различают три основных способа нагрева конструкций в лабораторных условиях:

1. Теплообмен теплопроводностью через контакт испытываемой конструкции с нагретым телом.

2. Лучистый теплообмен между нагретой до высокой температуры поверхностью и испытываемой конструкцией.

3. Конвективный теплообмен между испытываемой конструкцией и нагретым до более высокой температуры теплоносителем (газом или жидкостью).

Существует также и четвертый способ нагрева, основанный на выделении тепла самой испытываемой конструкцией при прохождении через нее электрического тока. Однако данный способ мало пригоден для испытания натурных конструкций.

Наибольшее распространение получил второй способ нагрева, основанный на лучистом теплообмене. Для.того используются инфракрасные нагреватели. Они просты по конструкции, удобны и надежны в эксплуатации, позволяют создавать лучистые потоки большой плотности и нагревать испытываемую конструкцию до высокой температуры.

Недостатком инфракрасных нагревателей является сложность воспроизведения переменных тепловых полей.

Для создания стационарных тепловых полей используются термокамеры, осуществляющие конвективную теплоотдачу от движущегося с небольшой скоростью воздуха и лучистый теплообмен от горячих стенок камеры.

Теплообмен контактом нагретого тела с испытываемой конструкцией осуществляется при помощи так называемых тепловых одеял, которыми обкладывается конструкция.

Дата добавления: 2013-12-12