УСТАНОВКА ДЛЯ ИСПЫТАНИЙ БОРТОВОГО ОБОРУДОВАНИЯ ЛЕТАТЕЛЬНЫХ АППАРАТОВ НА МОЛНИЕСТОЙКОСТЬ

Полезная модель относится к испытательной технике и может быть использовано при испытаниях для определения стойкости бортового оборудования летательных аппаратов к индуцированным молнией в электроцепях жгутов межблочных связей напряжениям с помощью высоковольтных испытательных установок.
Уровень техники.
Известна установка для испытаний летательных аппаратов на молниестойкость (см. фиг.2, фиг.3), включает зарядное устройство, измерительные системы контура разряда и контура объекта испытаний, емкостной накопитель энергии, контур разряда, состоящий из последовательно соединенных шунта, испытываемого самолета, формирующих элементов, двух коммутаторов (см. фиг.3), первый из которых управляемый искровой разрядник, а второй коммутатор, срабатывающий с задержкой по времени относительно начала включения управляемого искрового коммутатора, напряжение срабатывания второго коммутатора не менее 0,2 от напряжения срабатывания управляемого искрового коммутатора. Для снижения уровня возникающих паразитных помех первый электрод первого коммутатора и первый электрод второго коммутатора соединены между собой проводником длиной не более 1-2 см, образуя коммутаторы с общим электродом. Второй электрод управляемого искрового разрядника и общий электрод заключены в металлический экран, выполненный в виде стакана с дном, соединенным со вторым электродом управляемого искрового разрядника и подсоединенным непосредственно к высоковольтному выводу конденсаторного накопителя энергии, а второй электрод второго коммутатора присоединен к формирующим элементам контура разряда. (Патент РФ №2352502, 28.12.2007 г, «Установка для испытаний летательных аппаратов на молниестойкость»). Схема установки для испытаний летательных аппаратов на молниестойкость приведена на фиг.2 и фиг.3.
Известна также установка, включающая емкостной накопитель энергии, катушку индуктивности, зарядный резистор, сердечник, набранный из П-образных ферритовых пластин, ртутный выключатель, соединительные токоведущие провода и кабели (RTCA/DO-160C. Внешние воздействия и методы испытаний авиационного бортового оборудования, 1990 г.). Принципиальная схема генератора затухающего синусоидального импульса приведена на фиг.4.
Вышеописанные установки предназначены для генерации одиночных испытательных импульсов.
Наиболее близким к предлагаемой установке, является устройство для генерации многократных высоковольтных импульсов на базе системы емкостных накопителей энергии и вакуумных разрядников типа РB-43, количество которых в устройстве равно числу импульсов. Недостатком устройства является необходимость большого количества (равных числу генерируемых импульсов) емкостных накопителей и разрядников (Фридман Б.Э., Благодатов И.Г., Варава Н.И. и др. Система коммутации для емкостных накопителей энергии. Приборы и техника эксперимента, 2001, №3, с.93-97.). Структурная схема системы коммутации на 16 каналов и электрическая схема одного канала генератора высоковольтных импульсов приведены на фиг.5 и фиг.6.
Однако система обеспечивает формирование любого количества высоковольтных испытательных импульсов напряжения при использовании колебательного контура большого количества равное числу генерируемых импульсов емкостных накопителей и разрядников.
Техническая задача, на достижение которой направлена полезная модель, заключается в разработке установки для испытаний бортового оборудования летательных аппаратов на молниестойкость, в которой испытательные импульсы, каждый из которых представляет собой затухающий синусоидальный импульс напряжения с амплитудой в диапазоне от 50 до 3200 В и частотой 1 и 10 МГц, должны следовать с интервалом в диапазоне от 50 мкс до 1000 мкс, и группирование их в пакеты импульсов с интервалами между пакетами от 30 мс до 3000 мс при использовании одного колебательного контура.
Для достижения этого технического результата в установке для испытаний бортового оборудования летательных аппаратов на молниестонкость, содержащей емкостной накопитель энергии С1, систему коммутации для емкостного накопителя энергии, включающей управляемые разрядники, соединенные с накопительным конденсатором С1, формирующем поочередно управляющие высоковольтные импульсы разной полярности задающий генератор-программатор, оптический канал передачи управляющих импульсов ОК, выполненным с приемным Б2 и передающим Б1 модулями, устройства по джига, система коммутации для емкостного накопителя энергии выполнена из двух управляемых разрядников Р1 и Р2, задающий генератор выполнен двухканальным, два устройства поджига УП1 и УП2 связаны с управляемыми разрядниками. Устройство поджига УП1 соединено по коаксиальному кабелю с выходом первого канала задающего генератора ЗГ. Выход второго канала ЗГ связан с УП2 через оптоволоконную связь, состоящей из передающего модуля, оптоволоконного кабеля, приемного модуля оптоволоконной связи. К емкостному накопителю энергии С1 подключена образующая колебательный контур цепь, выполненная из последовательно соединенных формирующего конденсатора Сф и формирующей индуктивности Lф. Первый зажим цепи подключен к обкладке конденсатора С1, второй зажим подключен через контакты управляемого разрядника Р1 ко второй обкладке конденсатора С1 для обеспечения зарядки конденсатора Сф в заданные моменты времени. Управляемый разрядник Р2 подключен параллельно к цепи из Lф и Сф для обеспечения разряда емкости Сф в заданные моменты времени, задаваемые управляющими импульсами ЗГ. В установку введен индуктор, первичная обмотка которого подключена параллельно к индуктивности Lф, а вторичная обмотка подсоединена к нагрузке, в которой индуктируются испытательные импульсы напряжения.
Емкость конденсатора С1 на пять порядков выше емкости конденсатора Сф обеспечивает в пределах 10% сохранение зарядного напряжения Uзар, задающий генератор выполнен с возможностью формирования последовательности с заданным интервалом следования импульсов, управляющих поочередным запуском устройств поджига двух управляемых разрядников с напряжениями срабатывания, не менее чем в два раза превышающих зарядное напряжение конденсаторного накопителя энергии С1.
Таким образом, существенными отличительными признаками полезной модели является то, что она обеспечивает формирование любого количества высоковольтных испытательных импульсов напряжения при использовании только одного колебательного контура без использования большого количества равного числу генерируемых импульсов емкостных накопителей и разрядников.
Предлагаемая установка для испытаний бортового оборудования летательных аппаратов на молниестойкость иллюстрируется на фиг.1.
На фиг.1. приведена заявляемая схема установки для испытаний бортового оборудования летательных аппаратов на молниестойкость, где
С1 - емкостной накопитель энергии;
Сф - формирующий конденсатор;
Lф - формирующая индуктивность;
P1-P2 - управляемые разрядники;
УП1, УП2 - устройства поджига;
OK - оптоволоконный кабель;
Б1, Б2 - передающий и приемный модули оптоволоконной линии связи;
1 - индуктор;
2 - задающий генератор;
3 - первичная обмотка;
4 - вторичная обмотка.
На фиг.2, и фиг.3 приведена схема установки для испытаний летательных аппаратов на молниестойкость, приведенная в патенте РФ №2352502, 20.04.2009 г, «Установка для испытаний летательных аппаратов на молниестойкость», где
1 - зарядное устройство;
2, 3 - измерительные системы контуров разряда и объекта испытаний;
4 - контур разряда;
5 - объект испытаний - испытываемый самолет;
6 - коммутаторы с общим электродом;
Сн - емкостной накопитель энергии;
Lф, Rф - элементы, формирующие разрядный импульс;
Rш - токовый шунт;
Сп - паразитные емкости.
На фиг.4. представлена схема генератора затухающего синусоидального импульса, приведенная в RTCA/DO-160 С, где
1 - генератор импульсов;
2 - сердечник, набранный из П-образных ферритовых пластин;
3 - кабель;
4 - первичный виток из медной ленты;
R - зарядный резистор;
SW - ртутный выключатель;
L - Катушка индуктивности;
С - емкостной накопитель энергии.
На фиг.5. показана структурная схема системы коммутации на 16 каналов где
1 - программатор;
2 - оптоволоконный кабель;
1
16
P-P - вакуумные разрядники РВУ-43;
Тр1-Тр16 кабельные трансформаторы (сердечник - 90ВНП К180×110×20, обмотки - 30 витков кабелем РК50-11-21).
На фиг.6. показана электрическая схема одного канала генератора высоковольтных импульсов, где.
А - приемник световых импульсов;
Р - управляемый разрядник РУ-62;
Кн - кнопка ручного пуска формирователей высоковольтного импульса;
1
Д - динистор КН102Б;
2
Д - тиристор ТБ143-320-12;
1
2
Тр1 - сердечник М6000НМ1-Б26, w=w=30, ПЭЛШО-0.18;
1
2
Тр2 - сердечник М6000НМ1 К65×40×9, w=10, МГШВ-1.5, W=100, МГТФ-0.2.
Осуществление заявляемой полезной модели.
Установка для испытаний бортового оборудования летательных аппаратов на молниестойкость (см. фиг.1), содержит индуктор 1, емкостной накопитель энергии С1, систему коммутации для емкостного накопителя энергии, включающей управляемые разрядники Р1 и Р2, соединенные с накопительным конденсатором С1, двухканальный задающий генератор-программатор 2, формирующий поочередно управляющие высоковольтные импульсы, оптический канал передачи управляющих импульсов, выполненный с приемным Б2, передающим Б1 модулями и оптоволоконным кабелем ОК, устройства поджига УП1 и УП2, два устройства поджига УП1 и УП2 связаны с управляемыми разрядниками.
Устройство поджига УП1 соединено по коаксиальному кабелю с выходом первого канала задающего генератора ЗГ. Выход второго канала ЗГ связан с УП2 через оптоволоконную связь, состоящей из передающего модуля Б1, оптоволоконного кабеля ОК, приемного модуля Б2 оптоволоконной связи. К емкостному накопителю энергии С1 подключена образующая колебательный контур цепь, выполненная из последовательно соединенных формирующего конденсатора Сф и формирующей индуктивности Lф. Первый зажим цепи подключен к обкладке конденсатора С1, второй зажим подключен через контакты управляемого разрядника Р1 ко второй обкладке конденсатора С1 для обеспечения зарядки конденсатора Сф в заданные моменты времени. Управляемый разрядник Р2 подключен параллельно к цепи из Lф и Сф для обеспечения разряда емкости Сф в заданные моменты времени, задаваемые управляющими импульсами ЗГ.
При этом первичная обмотка индуктора 1 подключена параллельно к индуктивности Lф, а вторичная обмотка 4 подсоединена к нагрузке, в которой индуктируются испытательные импульсы напряжения.
Таким образом, выполнение заявленной установки обеспечивает формирование последовательности, устанавливаемой задающим генератором 2, затухающих синусоидальных импульсов напряжения с амплитудой в диапазоне от 50 до 3200 В и частотой 1 и 10 МГц.
Работа установки.
Работа предложенной полезной модели установки поясняется схемой, приведенной на фиг.1.
Задающий генератор-программатор 2 вырабатывает управляющие импульсы поочередно с необходимой для проведения испытаний частотой следования и заданным интервалом времени между пакетами импульсов.
В исходном режиме емкостной накопитель энергии С1 заряжен до зарядного напряжения Uзар, а формирующий конденсатор Сф разряжен. Пробивное напряжение разрядника Р1 и Р2 должно не менее чем в 2 раза превышать зарядное напряжение на накопительной емкости.
После прихода управляющего импульса от первого канала задающего генератора-программатора 2 на устройство поджига УП1, которое подает поджигающий импульс на срабатывание разрядника Р1, происходит колебательная зарядка конденсатора Сф до напряжения Uзар. После окончания зарядки конденсатора Сф разрядник Р1 запирается, так как напряжение на его электродах становится равными нулю. Управляющий импульс со второго канала задающего генератора 2 по оптоволоконной линии связи, включающую передающий и приемный модули Б1, Б2 и оптоволоконный кабель ОК, с установленным задающим генератором 2 интервалом времени (периодом следования импульсов) запускает устройство поджига УП2, которое коммутирует управляемый разрядник Р2, при этом происходит колебательный процесс полной разрядки конденсатора Сф, после чего разрядник Р2 запирается.
При зарядке и разрядке конденсатора Сф в первичной обмотке 3 индуктора 1, который подсоединен к формирующей индуктивности Lф, формируются затухающие синусоидальные колебания тока, при этом во вторичной обмотке 4 индуктора 1 индуцируется испытательный импульс напряжения.
Описанный процесс повторяется в соответствии с устанавливаемой последовательностью управляющих импульсов задающего генератора 2.
Таким образом, колебательный контур, нагрузкой которого является индуктор, два управляемых разрядника, подключенных к колебательному контуру, обеспечивает формирование последовательности высоковольтных испытательных импульсов напряжения, с заданными интервалом следования, при использовании только одного колебательного контура.