RU2793603C1 - Method for static testing of ceramic fairings - Google Patents
Method for static testing of ceramic fairings Download PDFInfo
- Publication number
- RU2793603C1 RU2793603C1 RU2022116462A RU2022116462A RU2793603C1 RU 2793603 C1 RU2793603 C1 RU 2793603C1 RU 2022116462 A RU2022116462 A RU 2022116462A RU 2022116462 A RU2022116462 A RU 2022116462A RU 2793603 C1 RU2793603 C1 RU 2793603C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- fairing
- strain gauge
- rod
- deflection
- ceramic
- Prior art date
Links
Images
Abstract
Description
Изобретение относится к технике наземных испытаний элементов летательных аппаратов (далее - ЛА), а именно к воспроизведению тепловых и силовых режимов головной части (обтекатель) ракеты в наземных условиях.The invention relates to the technique of ground testing of elements of aircraft (hereinafter referred to as LA), namely, to reproduce the thermal and power modes of the head part (fairing) of a rocket in ground conditions.
Известно, что слабым местом керамического обтекателя является узел клеевого соединения металлического шпангоута с керамической оболочкой.It is known that the weak point of the ceramic fairing is the adhesive joint of the metal frame with the ceramic shell.
При тепловых испытаниях керамическая оболочка может разрушится от силового взаимодействия с металлическим шпангоутом из-за разности температурных коэффициентов линейного расширения (далее - ТКЛР) металла и керамики. Кроме того, обтекатель может разрушиться из-за дефектов, которые могут образоваться в процессе производства обтекателя. Например, при полной механической обработке наружной поверхности керамической оболочки режущим инструментом (алмазными кругами), полученная продольная царапина стеклорезом снижает ее прочность почти в два раза. Это повышает требования к контролю реакции обтекателя в процессе теплового и силового нагружения.During thermal tests, the ceramic shell can be destroyed from the force interaction with the metal frame due to the difference in the temperature coefficients of linear expansion (hereinafter referred to as TCLE) of the metal and ceramics. In addition, the fairing may be destroyed due to defects that may be formed during the production of the fairing. For example, with complete machining of the outer surface of the ceramic shell with a cutting tool (diamond wheels), the resulting longitudinal scratch with a glass cutter reduces its strength by almost two times. This increases the requirements for controlling the reaction of the fairing during thermal and force loading.
Известны способы статических и теплопрочностных испытаний керамических обтекателей ракет, которые дают возможность оценить прочность конструкции обтекателя (патент РФ № 2571442, МПК G01N25/72, G01M9/04, опубл. 20.12.2015; патент РФ № 2534362, МПК G01M9/04, опубл. 27.11.2014; патент РФ № 2517790, МПК G01M9/04, G01N25/72 опубл. 27.05.2014).Known methods of static and thermal testing of ceramic rocket fairings, which make it possible to evaluate the strength of the fairing structure (RF patent No. 2571442, IPC G01N25/72, G01M9/04, publ. 12/20/2015; RF patent No. 2534362, IPC G01M9/04, publ. November 27, 2014; RF patent No. 2517790, IPC G01M9/04, G01N25/72 published on May 27, 2014).
Недостатком перечисленных способов является то, что оценка прочности обтекателя в процессе испытания практически не проводится, поэтому оценка, в основном, осуществляется по двух бальной системе: разрушился в процессе воспроизведения режима испытании или нет. Это связано с отсутствием надежных технических способов оценки реакции конструкции обтекателя в процессе нагружения.The disadvantage of these methods is that the assessment of the strength of the fairing during the test is practically not carried out, therefore, the assessment is mainly carried out on a two-point system: collapsed during the reproduction of the test mode or not. This is due to the lack of reliable technical methods for assessing the reaction of the fairing structure during loading.
Наиболее близким по технической сущности является способ тепловых испытаний керамических обтекателей ракет, который включает нагрев и приложение силовой нагрузки (патент РФ № 2637176, МПК G01N 3/18, , опубл. 30.11.2017).The closest in technical essence is the method of thermal testing of ceramic rocket fairings , which includes heating and applying a power load (RF patent No. 2637176, IPC G01N 3/18, publ. 11/30/2017).
Недостатком, так же как и у аналогов, является отсутствие технических средств оценки реакции всей конструкции на тепловое и силовое воздействие.The disadvantage, as with analogues, is the lack of technical means for assessing the response of the entire structure to thermal and force effects.
Техническим результатом заявляемого изобретения является контроль отклонения носка в процессе статических и теплопрочностных испытаний на натурных обтекателяхThe technical result of the claimed invention is to control the deviation of the toe in the process of static and thermal tests on full-scale fairings
Указанный технический результат достигается тем, что предложен способ статических испытаний керамических обтекателей, включающий нагрев поверхности обтекателя и приложение к нему силовой нагрузки, отличающийся тем, что в процессе силового и теплового нагружения обтекателя оценивают отклонение носка относительно его торца с помощью промежуточного упругого элемента, выполненного в виде тонкой штанги, верхний конец которой упирается во внутреннюю носовую часть обтекателя, а нижний конец жестко соединен с тензоэлементом, который регистрирует механическую деформацию в плоскости прогиба штанги, причем верхняя часть тензоэлемента снабжена устройством задания диапазона измерения отклонения верхнего конца штанги.The specified technical result is achieved by the fact that a method for static testing of ceramic fairings is proposed, including heating the surface of the fairing and applying a force load to it, characterized in that in the process of force and thermal loading of the fairing, the deflection of the nose relative to its end is estimated using an intermediate elastic element made in in the form of a thin rod, the upper end of which abuts against the inner nose of the fairing, and the lower end is rigidly connected to the strain gauge, which registers mechanical deformation in the rod deflection plane, and the upper part of the strain gauge is equipped with a device for setting the deflection measurement range of the upper end of the rod.
Способ иллюстрирует схема, представленная на фигуре.The method is illustrated by the diagram shown in the figure.
На схеме цифрой 1 обозначен тензоэлемент, который монтируется в плоскости торца обтекателя 5 на крестовине 3. В тензоэлемент 1 монтируется упругая штанга 2, таким образом, чтобы при упоре верхнего конца штанги во внутреннюю носовую часть обтекателя 5 нижний конец был жестко связан с тензоэлементом 1 крепежом 4, таким образом, чтобы ось симметрии тензоэлемента 1 совпала с осью испытуемого обтекателя 5, когда поперечная силовая нагрузка на него равна нулю. На фигуре цифрой 6 обозначен металлический шпангоут и клеевое соединение 7 шпангоута 6 с оболочкой обтекателя 5. Когда к испытуемому обтекателю 5 прилагается силовая нагрузка, место касания верхнего конца штанги 2 к стенке обтекателя 5 перемещается. В этом случае на выходе тензометра 1 появляется сигнал D, In the diagram, the
пропорциональный отклонению верхнего конца штанги 2.proportional to the deviation of the upper end of the rod 2.
В действительности зависимость уровня сигнала D на выходе тензоэлемента 1 от отклонения верхнего конца упругого стержня вытекает из системы зависимостей:In fact, the dependence of the signal level D at the output of
где , - коэффициенты пропорциональности; - величина силы, с которой стенка керамической оболочки в зоне носка давит на верхний конец упругой штанги 2.Where , - coefficients of proportionality; - the magnitude of the force with which the wall of the ceramic shell in the toe area presses on the upper end of the elastic rod 2.
Из (1) и (2) находим, что уровень сигнала D на выходе тензоэлемента прямо пропорционален величине отклонения верхнего конца упругой штанги при упоре в стенку обтекателя вблизи его носка(см. рисунок 1) т.е.From (1) and (2) we find that the signal levelDat the outlet of the strain gauge is directly proportional to the deviation of the upper end of the elastic rod when it rests against the fairing wall near its toe (see Figure 1), i.e.
Результаты исследований на натурных обтекателях различного назначения подтверждают возможность применения предложенного способа для контроля отклонения носка в процессе статических и теплопрочностных испытаний.The results of studies on full-scale fairings for various purposes confirm the possibility of using the proposed method to control the deflection of the toe during static and thermal strength tests.
Способ экспериментально отработан и применяется при контроле реакции натурных керамических обтекателей в процессе наземных статических испытаний.The method has been experimentally developed and is used to control the reaction of full-scale ceramic fairings in the process of ground static tests.
Claims (4)
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2793603C1 true RU2793603C1 (en) | 2023-04-04 |
Family
ID=
Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
SU267982A1 (en) * | ||||
US5942682A (en) * | 1998-02-02 | 1999-08-24 | Northrop Grumman Corporation | Apparatus to simulate aerodynamic cooling and heating effects on aircraft/missile equipment |
RU2517790C1 (en) * | 2012-12-18 | 2014-05-27 | Открытое акционерное общество "Обнинское научно-производственное предприятие "Технология" | Application of heat stress to rocket cowls of nonmetals |
RU2571442C1 (en) * | 2015-01-12 | 2015-12-20 | Акционерное общество "Обнинское научно-производственное предприятие "Технология" им. А.Г. Ромашина" | Tests with application of heat stress to rocket cowls of nonmetals |
RU2637176C1 (en) * | 2017-02-27 | 2017-11-30 | Акционерное общество "Обнинское научно-производственное предприятие "Технология" им. А.Г. Ромашина" | Method of test of rocket fairings of nonmetallic materials |
CN207703623U (en) * | 2018-01-04 | 2018-08-07 | 娄底市海天特种陶瓷有限公司 | Ceramic-to-metal seal tensile strength test fixture |
Patent Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
SU267982A1 (en) * | ||||
US5942682A (en) * | 1998-02-02 | 1999-08-24 | Northrop Grumman Corporation | Apparatus to simulate aerodynamic cooling and heating effects on aircraft/missile equipment |
RU2517790C1 (en) * | 2012-12-18 | 2014-05-27 | Открытое акционерное общество "Обнинское научно-производственное предприятие "Технология" | Application of heat stress to rocket cowls of nonmetals |
RU2571442C1 (en) * | 2015-01-12 | 2015-12-20 | Акционерное общество "Обнинское научно-производственное предприятие "Технология" им. А.Г. Ромашина" | Tests with application of heat stress to rocket cowls of nonmetals |
RU2637176C1 (en) * | 2017-02-27 | 2017-11-30 | Акционерное общество "Обнинское научно-производственное предприятие "Технология" им. А.Г. Ромашина" | Method of test of rocket fairings of nonmetallic materials |
CN207703623U (en) * | 2018-01-04 | 2018-08-07 | 娄底市海天特种陶瓷有限公司 | Ceramic-to-metal seal tensile strength test fixture |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
EP2677297B1 (en) | Method for ultrasonic fatigue testing at high temperature | |
CN108318238A (en) | A kind of fatigue test system of engine blade | |
RU2531052C1 (en) | Method of thermal tests of ceramic fairings of rockets | |
Liu et al. | Measurement of fastening force using dry-coupled ultrasonic waves | |
RU2793603C1 (en) | Method for static testing of ceramic fairings | |
Sekine et al. | Structural health monitoring of cracked aircraft panels repaired with bonded patches using fiber Bragg grating sensors | |
RU2466371C2 (en) | Method of inspecting connection of ceramic cowling | |
CN113587992B (en) | Ultrasonic double-wave measurement method, application and equipment for pretightening force and temperature of solid material | |
RU2766963C1 (en) | Ramjet engine combustion chamber draft meter operating under conditions of connected air duct | |
Solana et al. | Fatigue initiation in adhesively-bonded single-lap joints | |
KR101519594B1 (en) | Calibration test piece unit and nondestructive infrared thermography system and method using thereof | |
US6116094A (en) | Method for determining the axial load on an elongated member | |
Yari et al. | Aircraft structural health monitoring using on-board BOCDA system | |
Montanini et al. | Simultaneous measurement of temperature and strain in glass fiber/epoxy composites by embedded fiber optic sensors: II. Post-cure testing | |
CN208399114U (en) | A kind of fatigue test system of engine blade | |
Brown et al. | A biaxial fatigue machine for elevated temperature testing | |
RU2135976C1 (en) | Device for measuring constituents of traction force of jet engine | |
JP3344126B2 (en) | High temperature hardness tester | |
RU2649245C1 (en) | Method for thermal testing of metal frames of ceramic fairings | |
RU2315962C2 (en) | Device for determining internal stresses and crack resistance of materials | |
SU1409924A1 (en) | Method of checking building materials | |
Tretout et al. | Review of advanced NDT methods for composites aerospace structures | |
Silva et al. | Applicability of the SPATE technique to the detection of hidden cracks | |
Kuo et al. | Theory of mirage effect detection of thermal waves in solids | |
Camden et al. | Using a laser vibrometer for monitoring dynamic strain, modal analysis, and calculating damping |