RU2599460C1 - Способ тепловых испытаний обтекателей ракет из неметаллических материалов - Google Patents
Способ тепловых испытаний обтекателей ракет из неметаллических материалов Download PDFInfo
- Publication number
- RU2599460C1 RU2599460C1 RU2015132338/28A RU2015132338A RU2599460C1 RU 2599460 C1 RU2599460 C1 RU 2599460C1 RU 2015132338/28 A RU2015132338/28 A RU 2015132338/28A RU 2015132338 A RU2015132338 A RU 2015132338A RU 2599460 C1 RU2599460 C1 RU 2599460C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- sector
- height
- item
- conductive
- heater
- Prior art date
Links
Images
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N25/00—Investigating or analyzing materials by the use of thermal means
- G01N25/72—Investigating presence of flaws
Abstract
Изобретение относится к технике наземных испытаний элементов летательных аппаратов и может быть использовано при наземных испытаниях элементов летательных аппаратов. Заявленный способ включает зонный нагрев наружной поверхности изделия за счет контакта с нагревателем. Распределение температуры по высоте изделия задается электропроводящими секторами нагревателя разной толщины, которые соединены в электрическую цепь параллельно и сформированы за счет намотки токопроводящей нити под и (или) поверх электрических шин, размещенных на изделии вдоль образующих. Количество витков токопроводящей нити в каждом электропроводящем секторе выбирается по формуле:
где Ni - количество витков в i-м секторе; U - напряжение на шинах; ρ - удельное сопротивление токопроводящего материала; Ri - наружный радиус изделия в i-м секторе; qi - требуемая плотность теплового потока в i-м секторе; Sn - площадь поперечного сечения токопроводящей нити; Δh - высота i-го сектора. Технический результат - устранение ограничений по заданию температурного поля на поверхности испытуемых объектов, высота которых меньше диаметра основания. 1 з.п. ф-лы, 3 ил.
Description
Изобретение относится к технике наземных испытаний элементов летательных аппаратов (ЛА), а именно к способам воспроизведения аэродинамического теплового воздействия на головную часть (обтекатель) ракеты в наземных условиях.
В настоящее время воспроизведение аэродинамического нагрева осуществляется в различных установках: аэродинамических трубах, баллистических установках, плазменных установках, стендах на основе сжигания топлива (прямоточных реактивных двигателях) (Материалы и покрытия в экстремальных условиях. Взгляд в будущее: В 3 т. - Т. 3. Экспериментальные исследования. / Ю.В. Полежаев, С.В. Резник, А.Н. Баранов [и др.]. Под ред. Ю.В. Полежаева и С.В. Резника. М.: Изд-во МГТУ им. Н.Э. Баумана, 2002, 264 с.). Испытание натурных конструкций в таких установках требует огромных материальных затрат, поэтому широкого распространения в практике наземных испытаний эти установки не получили.
Наиболее широкое распространение в практике наземных испытаний получили стенды радиационного нагрева, так как они просты в эксплуатации, позволяют достаточно легко изменять конфигурацию нагревателя в зависимости от геометрии конструкции обтекателя. Нагреватель, состоящий из нескольких зон нагрева с отдельным регулированием, обеспечивает необходимое распределение температурного поля по высоте обтекателя (Статические испытания на прочность сверхзвуковых самолетов. / А.Н. Баранов [и др.]. М.: Машиностроение, 1974, 344 с.). Однако радиационный нагрев имеет ряд ограничений. Для элементов ЛА сложной формы, когда геометрические размеры объекта испытаний сравнимы с размерами нагревателей, присутствует большая погрешность задания температурного поля на границах зон нагрева.
В последнее время в практике теплопрочностных испытаний элементов ЛА стали применять гибкие контактные нагреватели малой теплоемкости. Наиболее часто в качестве материала для таких нагревателей применяются углеродные ткани. На их основе отработан способ теплового нагружения обтекателей ракет из неметаллических материалов, патент РФ №2517790, МПК7 G01M 9/04, G01N 25/72, опубл. 27.05.2014.
Однако способ теплового нагружения по патенту РФ №2517790 имеет ряд недостатков:
- ручная технология изготовления и подгонки нагревателя для каждого типа объекта испытаний;
- ограничения по заданию температурного поля объектов испытаний, у которых высота меньше диаметра основания (в этом случае из-за того, что электрические шины расположены слишком близко друг к другу, электрическое сопротивление нагревателя сравнимо с электрическим сопротивлением шин).
Наиболее близким по технической сущности является способ теплового нагружения обтекателей ракет из неметаллических материалов по патенту РФ №2456568, МПК7 G01M 9/04, G01N 25/72, опубл. 20.07.2012, в котором тепловое нагружение осуществляют за счет контакта нагревателя с поверхностью испытуемого объекта, однако способ имеет ограничение по заданию температурного поля изделий, у которых высота меньше диаметра основания. Кроме этого, для каждого типа объекта испытания нагреватель изготавливается вручную.
Техническим результатом заявляемого изобретения является совершенствование технологии изготовления контактного нагревателя для элементов ЛА типа тел вращения и устранение ограничений по заданию температурного поля на поверхности испытуемых объектов, высота которых меньше диаметра основания.
Указанный технический результат достигается тем, что в:
1. Способе теплового нагружения обтекателей ракет из неметаллических материалов зонный нагрев наружной поверхности изделия осуществляется за счет контакта с нагревателем, состоящим из электропроводящих секторов разной толщины, соединенных в электрическую цепь параллельно и сформированных за счет намотки токопроводящей нити, например углеродной, под и (или) поверх электрических шин, размещенных на изделии вдоль образующих, при этом количество витков токопроводящей нити в каждом электропроводящем секторе пропорционально требуемой плотности теплового потока для данного сечения изделия и выбирается по формуле:
где Ni - количество витков в i-м секторе; U - напряжение на шинах; ρ - удельное сопротивление токопроводящего материала; Ri - наружный радиус изделия в i-м секторе; qi - требуемая плотность теплового потока в i-м секторе; Sn - площадь поперечного сечения токопроводящей нити; Δh - высота i-го сектора.
2. Способе по п. 1, отличающемся тем, что в качестве токопроводящей нити используют углеродную нить.
Формула (1) выведена из системы уравнений (2):
где Pi - мощность, рассеиваемая i-м сектором нагревателя; ri - электрическое сопротивление i-го сектора между электрическими шинами, расположенными вдоль образующей обтекателя; Sbi - площадь боковой поверхности i-го сектора; li - расстояние между электрическими шинами по окружности; Sni - площадь поперечного сечения всех витков токопроводящих нитей i-го сектора на двух участках между шинами.
В предложенном способе электрические шины установлены вдоль образующих обтекателя. В этом случае электрическое сопротивление между шинами много больше, чем в прототипе - патенте РФ №2456568 для изделий, у которых высота меньше диаметра основания. Кроме того, при таком формировании электрическое сопротивление нагревателя много больше электрического сопротивления электрических шин.
Способ иллюстрирует схемы, представленные на фиг. 1, 2, 3. На фиг. 1 на поверхности изделия 1 по образующим располагают электрические шины 2, поверх которых сформированы электропроводящие сектора из токопроводящих нитей 3. На фиг. 2 на поверхности изделия 1 сформированы электропроводящие сектора из токопроводящих нитей 3, поверх которых по образующим изделия располагают электрические шины 2. На фиг. 3 электрические шины 2 располагают под и поверх электропроводящих секторов, сформированных из токопроводящих нитей 3 и размещенных на поверхности изделия 1. Поверх электропроводящих секторов из токопроводящих нитей и электрических шин располагают теплоизоляционный чехол 4, необходимый для исключения тепловых потерь в окружающую среду.
Формирование токопроводящего слоя методом намотки позволяет механизировать и автоматизировать процесс создания нагревателей для широкой номенклатуры обтекателей, что в конечном итоге повышает производительность и качество наземных теплопрочностных испытаний. Способ был отработан при задании тепловых режимов керамических обтекателей.
Claims (2)
1. Способ теплового нагружения обтекателей ракет из неметаллических материалов, включающий зонный нагрев наружной поверхности изделия за счет контакта с нагревателем, состоящим из электропроводящих секторов разной толщины, отличающийся тем, что электропроводящие сектора соединены в электрическую цепь параллельно и сформированы за счет намотки токопроводящей нити под и (или) поверх электрических шин, размещенных на изделии вдоль образующих, при этом количество витков токопроводящей нити в каждом электропроводящем секторе пропорционально требуемой плотности теплового потока для данного сечения изделия и выбирается по формуле:
где Ni - количество витков в i-м секторе; U - напряжение на шинах; ρ - удельное сопротивление токопроводящего материала; Ri - наружный радиус изделия в i-м секторе; qi - требуемая плотность теплового потока в i-м секторе; Sn - площадь поперечного сечения токопроводящей нити; Δh - высота i-го сектора.
где Ni - количество витков в i-м секторе; U - напряжение на шинах; ρ - удельное сопротивление токопроводящего материала; Ri - наружный радиус изделия в i-м секторе; qi - требуемая плотность теплового потока в i-м секторе; Sn - площадь поперечного сечения токопроводящей нити; Δh - высота i-го сектора.
2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что в качестве токопроводящей нити используют углеродную нить.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2015132338/28A RU2599460C1 (ru) | 2015-08-03 | 2015-08-03 | Способ тепловых испытаний обтекателей ракет из неметаллических материалов |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2015132338/28A RU2599460C1 (ru) | 2015-08-03 | 2015-08-03 | Способ тепловых испытаний обтекателей ракет из неметаллических материалов |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2599460C1 true RU2599460C1 (ru) | 2016-10-10 |
Family
ID=57127495
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2015132338/28A RU2599460C1 (ru) | 2015-08-03 | 2015-08-03 | Способ тепловых испытаний обтекателей ракет из неметаллических материалов |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2599460C1 (ru) |
Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2637176C1 (ru) * | 2017-02-27 | 2017-11-30 | Акционерное общество "Обнинское научно-производственное предприятие "Технология" им. А.Г. Ромашина" | Способ испытания обтекателей ракет из неметаллических материалов |
RU2670725C1 (ru) * | 2017-12-06 | 2018-10-24 | Акционерное общество "Обнинское научно-производственное предприятие "Технология" им. А.Г. Ромашина" | Способ теплового нагружения обтекателей летательных аппаратов из неметаллических материалов |
RU2686528C1 (ru) * | 2018-04-02 | 2019-04-29 | Акционерное общество "Обнинское научно-производственное предприятие "Технология" им. А.Г. Ромашина" | Способ теплового нагружения неметаллических элементов конструкций летательных аппаратов |
RU2696939C1 (ru) * | 2018-09-20 | 2019-08-07 | Акционерное общество "Обнинское научно-производственное предприятие "Технология" им. А.Г. Ромашина" | Способ теплового нагружения обтекателей ракет |
Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
FR2609805A1 (fr) * | 1987-01-16 | 1988-07-22 | Aerospatiale | Procede et installation de controle de l'ensimage d'une fibre en un materiau electriquement conducteur |
WO2005095934A1 (en) * | 2004-03-16 | 2005-10-13 | Quest Integrated, Inc. | Inductively heated transient thermography flaw detention |
US20080304539A1 (en) * | 2006-05-12 | 2008-12-11 | The Boeing Company | Electromagnetically heating a conductive medium in a composite aircraft component |
RU2456568C1 (ru) * | 2011-02-22 | 2012-07-20 | Открытое акционерное общество "Обнинское научно-производственное предприятие "Технология" (ОАО "ОНПП "Технология") | Способ теплового нагружения обтекателей ракет из неметаллических материалов |
RU2517790C1 (ru) * | 2012-12-18 | 2014-05-27 | Открытое акционерное общество "Обнинское научно-производственное предприятие "Технология" | Способ теплового нагружения обтекателей ракет из неметаллических материалов |
RU2534362C1 (ru) * | 2013-07-15 | 2014-11-27 | Открытое акционерное общество "Обнинское научно-производственное предприятие "Технология" | Способ теплового нагружения конструкций летательных аппаратов из неметаллических материалов |
-
2015
- 2015-08-03 RU RU2015132338/28A patent/RU2599460C1/ru active
Patent Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
FR2609805A1 (fr) * | 1987-01-16 | 1988-07-22 | Aerospatiale | Procede et installation de controle de l'ensimage d'une fibre en un materiau electriquement conducteur |
WO2005095934A1 (en) * | 2004-03-16 | 2005-10-13 | Quest Integrated, Inc. | Inductively heated transient thermography flaw detention |
US20080304539A1 (en) * | 2006-05-12 | 2008-12-11 | The Boeing Company | Electromagnetically heating a conductive medium in a composite aircraft component |
RU2456568C1 (ru) * | 2011-02-22 | 2012-07-20 | Открытое акционерное общество "Обнинское научно-производственное предприятие "Технология" (ОАО "ОНПП "Технология") | Способ теплового нагружения обтекателей ракет из неметаллических материалов |
RU2517790C1 (ru) * | 2012-12-18 | 2014-05-27 | Открытое акционерное общество "Обнинское научно-производственное предприятие "Технология" | Способ теплового нагружения обтекателей ракет из неметаллических материалов |
RU2534362C1 (ru) * | 2013-07-15 | 2014-11-27 | Открытое акционерное общество "Обнинское научно-производственное предприятие "Технология" | Способ теплового нагружения конструкций летательных аппаратов из неметаллических материалов |
Cited By (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2637176C1 (ru) * | 2017-02-27 | 2017-11-30 | Акционерное общество "Обнинское научно-производственное предприятие "Технология" им. А.Г. Ромашина" | Способ испытания обтекателей ракет из неметаллических материалов |
RU2670725C1 (ru) * | 2017-12-06 | 2018-10-24 | Акционерное общество "Обнинское научно-производственное предприятие "Технология" им. А.Г. Ромашина" | Способ теплового нагружения обтекателей летательных аппаратов из неметаллических материалов |
RU2670725C9 (ru) * | 2017-12-06 | 2018-11-30 | Акционерное общество "Обнинское научно-производственное предприятие "Технология" им. А.Г. Ромашина" | Способ теплового нагружения обтекателей летательных аппаратов из неметаллических материалов |
RU2686528C1 (ru) * | 2018-04-02 | 2019-04-29 | Акционерное общество "Обнинское научно-производственное предприятие "Технология" им. А.Г. Ромашина" | Способ теплового нагружения неметаллических элементов конструкций летательных аппаратов |
RU2696939C1 (ru) * | 2018-09-20 | 2019-08-07 | Акционерное общество "Обнинское научно-производственное предприятие "Технология" им. А.Г. Ромашина" | Способ теплового нагружения обтекателей ракет |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
RU2456568C1 (ru) | Способ теплового нагружения обтекателей ракет из неметаллических материалов | |
RU2571442C1 (ru) | Способ тепловых испытаний обтекателей ракет из неметаллических материалов | |
RU2599460C1 (ru) | Способ тепловых испытаний обтекателей ракет из неметаллических материалов | |
RU2517790C1 (ru) | Способ теплового нагружения обтекателей ракет из неметаллических материалов | |
RU2583353C1 (ru) | Способ теплового нагружения обтекателей ракет из неметаллических материалов | |
Yamada et al. | Study of driven magnetic reconnection in a laboratory plasma | |
Domenicali | Stationary temperature distribution in an electrically heated conductor | |
Wu et al. | Thermal/vibration joint experimental investigation on lightweight ceramic insulating material for hypersonic vehicles in extremely high-temperature environment up to 1500 C | |
CN104260907A (zh) | 一种用于等离子体环境模拟实验的磁场模拟系统 | |
RU2534362C1 (ru) | Способ теплового нагружения конструкций летательных аппаратов из неметаллических материалов | |
Sitorus et al. | Creeping discharges over pressboard immersed in jatropha curcas methyl ester and mineral oils | |
Zhang et al. | Direct investigation of near-surface plasma acceleration in a pulsed plasma thruster using a segmented anode | |
RU2676397C1 (ru) | Способ теплового нагружения обтекателей ракет из неметаллических материалов | |
RU2637176C1 (ru) | Способ испытания обтекателей ракет из неметаллических материалов | |
Tian et al. | Influence of key structure parameters on electrical field distribution of tri-post insulator used in UHV | |
Spencer et al. | Separate-effects validation experiments for models of fracture in ceramic nuclear fuel | |
CN207946463U (zh) | 一种可拆式高精度快响应无感分流器 | |
Abe et al. | SiC/SiC composite heater for IFMIF | |
Xue et al. | Microstructural modeling of temperature distribution and heat transfer of 3-D carbon fiber braided circular composite tubes under direct current | |
CN108169532B (zh) | 一种可拆式高精度快响应无感分流器 | |
RU2670725C9 (ru) | Способ теплового нагружения обтекателей летательных аппаратов из неметаллических материалов | |
RU2686528C1 (ru) | Способ теплового нагружения неметаллических элементов конструкций летательных аппаратов | |
Dong et al. | Electric field simulation and discharge distance measurement between UAV and overhead line | |
RU2696939C1 (ru) | Способ теплового нагружения обтекателей ракет | |
RU2738432C1 (ru) | Способ теплового нагружения элементов конструкций летательных аппаратов |