RU2583845C1

RU2583845C1 - Heater for bench for thermal and ratio tests of radioparent fairings

Info

Publication number: RU2583845C1
Application number: RU2015104593/07A
Authority: RU
Inventors: Владимир Николаевич Афанасьев; Александр Викторович Бобров; Сергей Иванович Бурцев; Игорь Иванович Лопухов; Александр Борисович Филимонов
Priority date: 2015-02-12
Filing date: 2015-02-12
Publication date: 2016-05-10

Abstract

FIELD: test equipment.

SUBSTANCE: invention relates to stand equipment for testing radio-transparent fairings (RTF). Heater contains frame (1) carrying heating panels (3) with tubular infrared lamps (4) located around test cone (5) with antenna installed in it (6). Panels are arranged in several rows outside region of radiation of antenna. Panels of front rows, heating nose RTF, are mounted further from fairing, than panels of previous rows. Said panels have more lamps, are provided with lamps air cooling manifolds to provide their power boosting. To prevent ingress of cooling air on RTF, deflectors are arranged on panel. To prevent scattering of panels radiation arranged at greater distance from RTF, radiotransparent concentrating screens with coating with high reflection coefficient are mounted on them.

EFFECT: heater provides continuous controlled high-temperature heating at preset mode and enables continuously during testing of measuring radio characteristics RTF, which increases measurement accuracy.

1 cl, 1 dwg

Description

Изобретение относится к стендовому оборудованию для испытаний радиопрозрачных обтекателей (РПО), защищающих бортовую антенну скоростного летательного аппарата в полете. Предложенный нагреватель для стенда теплорадиотехнических испытаний радиопрозрачных обтекателей обеспечивает реальное распределение температуры по поверхности РПО и ее изменение по времени в соответствии с траекторией полета и позволяет одновременно и непрерывно проводить измерения радиотехнических характеристик (РТХ) исследуемого РПО. Это позволяет затем более точно скомпенсировать возникающие в полете искажения РТХ РПО.The invention relates to bench equipment for testing radiotransparent fairings (RPO) protecting an onboard antenna of a high-speed aircraft in flight. The proposed heater for the test bench for radio-technical testing of radiolucent fairings provides a real temperature distribution on the surface of the RPO and its change in time in accordance with the flight path and allows simultaneous and continuous measurements of the radio technical characteristics (PTX) of the studied RPO. This then makes it possible to more accurately compensate for PTX RPO distortions arising in flight.

В качестве нагревателей для стендов теплорадиотехнических испытаний радиопрозрачных обтекателей (РПО) летательных аппаратов наиболее широкое распространение получили радиационные нагреватели [Баранов А.Н. Теплопрочностные испытания летательных аппаратов // Труды ЦАГИ, 1999, вып. 2638, с. 78÷82]. Нагреватель для стенда теплорадиотехнических испытаний РПО содержит каркас с установленными на него нагревательными панелями с радиационными нагревательными элементами (НЭ) в виде трубчатых кварцевых инфракрасных ламп для нагрева поверхности РПО.As heaters for stands for thermo-radio technical tests of radio-transparent fairings (RPO) of aircraft, the most widely used are radiation heaters [Baranov AN Heat strength tests of aircraft // Transactions of TsAGI, 1999, issue. 2638, p. 78 ÷ 82]. A heater for a test bench for heat and radio engineering tests of RPO contains a frame with heating panels mounted on it with radiation heating elements (NE) in the form of tubular quartz infrared lamps for heating the surface of RPO.

Обычно для обеспечения измерений радиотехнических характеристик (РТХ) РПО в процессе нагрева по заданному режиму, имитирующему полетный, в целях исключения искажений электромагнитного поля в конусе излучения антенны нагревательные панели в момент измерения РТХ периодически отводят на определенное расстояние или разводят на требуемый угол. Для этого нагревательные панели снабжены механизмами перемещения. Процедура перемещения массивных элементов каркаса с нагревательными панелями требует времени, в результате чего происходит остывание РПО, что приводит к ухудшению точности воспроизведения заданного температурного режима и точности измерений РТХ.Typically, to ensure measurements of the radio technical characteristics (PTX) of the RPO during heating according to a predetermined mode that simulates flight, in order to avoid distortion of the electromagnetic field in the radiation cone of the antenna, the heating panels are periodically diverted to a certain distance at the time of measurement of PTX or routed to the required angle. For this, the heating panels are equipped with movement mechanisms. The procedure for moving massive frame elements with heating panels takes time, as a result of which RPO cools down, which leads to a deterioration in the accuracy of reproducing a given temperature regime and the accuracy of PTX measurements.

Известен нагреватель стенда испытаний РТХ РПО при нагреве RU 2525844 C1, G01S 7/40, 2006 г., на котором нагревательные панели неподвижно закреплены на каркасе вокруг поверхности РПО. В процессе испытаний РПО из зоны нагрева периодически поворачивается в горизонтальной плоскости на 180° в зону измерения РТХ. Нагреватель стенда выполнен таким образом, что на участке перемещения РПО нагревательные панели отсутствуют. Чтобы не было недогрева с этой стороны РПО вращается ±30° вокруг продольной оси. В этом случае время нахождения РПО вне зоны нагрева сокращено, но не устранено полностью.Known heater test bench RTX RPO when heated RU 2525844 C1, G01S 7/40, 2006, on which the heating panels are fixedly mounted on the frame around the surface of the RPO. During testing, RPO from the heating zone periodically rotates 180 ° in the horizontal plane to the PTX measurement zone. The bench heater is designed in such a way that there are no heating panels in the RPO displacement section. So that there is no underheating on this side, the RPO rotates ± 30 ° around the longitudinal axis. In this case, the time spent by the RPO outside the heating zone is reduced, but not completely eliminated.

Целью изобретения является максимальное приближение условий испытания РТХ РПО к натурным и повышение точности измерений за счет обеспечения непрерывности измерений РТХ в течение всего процесса нагрева по заданному режиму и исключения влияния нагревателей на результаты измерений.The aim of the invention is to maximize the approximation of RTX RPO test conditions to full-scale and increase the accuracy of measurements by ensuring the continuity of PTX measurements during the entire heating process in a given mode and to exclude the influence of heaters on the measurement results.

Для достижения указанной цели нагревательные панели установлены в несколько рядов вне области излучения антенны на минимальном исходя из этого принципа расстоянии от РПО. Нагревательные панели впереди стоящих рядов смонтированы дальше от обтекателя, чем нагревательные панели предыдущих рядов. Эти нагревательные панели имеют большее количество ламп. Для обеспечения высоких температур кварцевые лампы удаленных нагревательных панелей работают в форсированном режиме. Известно [Баранов А.Н. Теплопрочностные испытания летательных аппаратов // Труды ЦАГИ, 1999, вып. 2638, с. 78÷82], что увеличение напряжения электропитания вдвое с номинальных 220 В до 440÷450 В увеличивает мощность в три раза с 2,5 кВт до 7,5 кВт. Это позволяет получать от нагревательных панелей с трубчатыми кварцевыми лампами тепловые потоки до 1000 кВт/м² и более. Но при температурах более 1200°C кварц трубчатой колбы лампы претерпевает рекристаллизацию и становится менее прозрачным. Колба лампы быстро перегревается, и лампа выходит из строя. Для предотвращения этого на удаленные нагревательные панели установлены воздушные коллекторы для охлаждения колб ламп. Чтобы охлаждающий воздух не попадал на нагреваемый РПО, установлены дефлекторы для отвода воздуха назад за нагревательные панели. Для уменьшения рассеивания излучения на них установлены радиопрозрачные концентрирующие экраны. На поверхности концентрирующих экранов нанесены покрытия с большим коэффициентом отражения излучения кварцевых ламп. Ближе к поверхности РПО концентрирующие экраны полупрозрачны, что позволяет избежать резких перепадов температуры на поверхности РПО. Для той же цели обеспечения высоких температур нагрева в носовой части РПО, где нагревательные панели наиболее удалены, служит установленный с торца нагревателя радиопрозрачный теплоизоляционный экран.To achieve this goal, the heating panels are installed in several rows outside the radiation region of the antenna at a minimum distance from RPO based on this principle. The heating panels in front of the rows are mounted farther from the fairing than the heating panels of the previous rows. These heating panels have more lamps. To ensure high temperatures, quartz lamps of remote heating panels operate in forced mode. It is known [Baranov A.N. Heat strength tests of aircraft // Transactions of TsAGI, 1999, issue. 2638, p. 78 ÷ 82], that doubling the supply voltage from nominal 220 V to 440 ÷ 450 V increases the power by a factor of three from 2.5 kW to 7.5 kW. This makes it possible to obtain heat fluxes of up to 1000 kW / m ² or more from heating panels with tubular quartz lamps. But at temperatures above 1200 ° C, the quartz tube bulb undergoes recrystallization and becomes less transparent. The bulb of the lamp quickly overheats and the lamp fails. To prevent this, air collectors are installed on the remote heating panels to cool the bulb. To prevent cooling air from entering the heated RPO, deflectors are installed for venting air back behind the heating panels. To reduce the scattering of radiation, radio-transparent concentrating screens are installed on them. Coatings with a high reflectivity of radiation of quartz lamps are deposited on the surface of the concentrating screens. Closer to the surface of the RPO, the concentration screens are translucent, which avoids sudden changes in temperature on the surface of the RPO. For the same purpose of ensuring high heating temperatures in the bow of the RPO, where the heating panels are the most removed, a radio-transparent heat-insulating screen installed from the end of the heater serves.

Теплоизоляционный экран одновременно предохраняет от перегрева радиотехническую аппаратуру стенда измерения РТХ РПО, расположенную напротив РПО и воспринимающую излучение антенны.The heat-insulating screen at the same time protects against overheating the radio equipment of the RTX RPO measuring stand located opposite the RPO and receiving radiation from the antenna.

Таким образом, нагреватель обеспечивает высокотемпературный многозонный нагрев по заданному режиму, не влияет на излучение антенны и позволяет проводить измерения РТХ РПО непрерывно в течение всего испытания, что повышает точность измерений.Thus, the heater provides high-temperature multi-zone heating in a predetermined mode, does not affect the radiation of the antenna, and allows PTX RPO measurements to be performed continuously throughout the test, which increases the accuracy of measurements.

На чертеже представлена схема нагревателя. Нагреватель содержит каркас 1 с установленными на нем с помощью кронштейнов 2 нагревательными панелями 3 с трубчатыми инфракрасными лампами 4. Нагревательные панели расположены вокруг РПО 5, внутри которого установлена антенна 6. Нагревательные панели расположены в три ряда по восемь панелей в ряду. Нагревательные панели двух первых рядов отодвинуты от РПО за зону излучения антенны. Они имеют больший размер и большее количество ламп. Нагревательные панели первого ряда 7 отодвинуты дальше и имеют ламп больше, чем во втором 8. А нагревательные панели второго ряда 8 отодвинуты дальше и имеют ламп больше, чем в третьем 9. На отодвинутые нагревательные панели установлены коллектора воздушного охлаждения 10 и радиопрозрачные концентрирующие экраны 11. Для отвода воздуха 12 после охлаждения ламп за нагревательные панели и предотвращения попадания его на РПО служат дефлекторы 13. На поверхности радиопрозрачных концентрирующих экранов нанесено покрытие 14 с большим коэффициентом отражения излучения ламп. Вблизи РПО концевые участки 15 концентрирующих экранов полупрозрачны. В передней части напротив РПО установлен радиопрозрачный теплоизоляционный экран 16. Нагреватель работает следующим образом.The drawing shows a diagram of a heater. The heater comprises a frame 1 with heating panels 3 mounted on it using brackets 2 with tubular infrared lamps 4. The heating panels are located around the RPO 5, inside which the antenna is installed 6. The heating panels are arranged in three rows of eight panels in a row. The heating panels of the first two rows are moved away from the RPO beyond the radiation area of the antenna. They have a larger size and more lamps. The heating panels of the first row 7 are pushed further and have more lamps than in the second 8. And the heating panels of the second row 8 are pushed further and have more lamps than in the third 9. Air coolers 10 and radiolucent concentrating screens 11 are installed on the removed heating panels. Deflectors 13 are used to remove air 12 after cooling the lamps behind the heating panels and to prevent it from entering the RPO. trazheniya lamp radiation. Near the RPO, the end portions of 15 concentrating screens are translucent. In front of the RPO, there is a radio-transparent heat-insulating screen 16. The heater operates as follows.

В процессе испытания для обеспечения заданной пространственно-временной зависимости температуры РПО регулируется напряжение электропитания каждой нагревательной панели. Контроль ведется по показаниям датчиков температуры (термопар), установленных на поверхности РПО.During the test, to ensure a given spatio-temporal dependence of the RPO temperature, the power supply voltage of each heating panel is regulated. Monitoring is carried out according to the readings of temperature sensors (thermocouples) installed on the surface of the RPO.

В течение всего процесса нагрева непрерывно работают антенна и радиотехническая аппаратура стенда, измеряются радиотехнические характеристики РПО и их зависимость от нагрева, определяется влияние РПО на работу антенны, что позволяет в дальнейшем скомпенсировать искажения РТХ РПО, возникающие в полете.During the entire heating process, the antenna and the radio equipment of the bench are continuously working, the radio characteristics of the RPO and their dependence on heating are measured, the influence of the RPO on the operation of the antenna is determined, which allows us to further compensate for the PTX RPO distortions arising in flight.

Claims

A heater for a test bench for radio-technical testing of radiolucent fairings, comprising a frame with heating panels mounted on it with tubular infrared lamps located around the test fairing with an antenna installed in it, characterized in that the heating panels are installed in several rows outside the antenna radiation area, heating panels of subsequent rows mounted further from the fairing and have a larger number of lamps than the heating panels of the previous rows, equipped with a collector tori air cooling tubes and baffles air outlet radiotransparent concentrating radiation screens coated with a high reflectivity and translucent end portions, wherein the insulated heater radio transparent screen, and the minimum distance from the heating panels and the dimensions of the fairing concentrating screens are determined experimentally.