METHOD OF THERMAL LOADING OF FAIRINGS OF FLYING APPARATUSES MADE OF NONMETALS
Способ теплового нагружения обтекателей летательных аппаратов из неметаллических материалов

Изобретение относится к технике наземных испытаний элементов летательных аппаратов (ЛА), а именно к способам воспроизведения аэродинамического теплового воздействия на головную часть (обтекатель) летательного аппарата 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) (Статические испытания на прочность сверхзвуковых самолетов / А.Н. Баранов [и др.]. М.: Машиностроение. 1974. 344 с.; Материалы и покрытия в экстремальных условиях. Взгляд в будущее: В 3 т. Т.З. 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.: ил.). 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. Однако стандартные стенды радиационного нагрева (на базе ламп инфракрасного излучения) имеют ряд ограничений. Для элементов летательных аппаратов сложной формы, когда геометрические размеры конструкции сравнимы с размерами нагревателей, присутствует большая погрешность задания температурного поля. Кроме того, при задании высоких температур, (выше температуры смягчения кварца) инфракрасные нагреватели выходят из строя.
7
Наиболее близким по технической сущности является способ теплового нагружения обтекателей ракет из неметаллических материалов (патент РФ №2517790, МПК G01M 9/04, G01N 25/72, опубл. 27.05.2014 г.).
Тепловое нагружение осуществляют за счет пропускания электрического тока через эквидистантный поверхности обтекателя нагреватель в виде токопроводящей тонкостенной оболочки переменной толщины по высоте, контактирующей с ограничителем из теплоизоляционного материала, также эквидистантным наружной поверхности обтекателя, токопроводящая тонкостенная оболочка расположена к наружной поверхности обтекателя с зазором, в который нагнетают инертный газ под давлением, а ограничитель из теплоизоляционного материала выполнен пористым.
Недостатком способа является необходимость подведения большой электрической мощности к нагревателю для воспроизведения участков режима с высоким темпом нагрева.
Техническим результатом заявляемого изобретения является снижение требуемой электрической мощности и расширение возможностей регулирования режима нагрева при проведении наземных тепловых испытаний обтекателей летательных аппаратов из неметаллических материалов.
Указанный технический результат достигается тем, что в способе теплового нагружения обтекателей летательных аппаратов из неметаллических материалов, включающий нагрев наружной поверхности обтекателя и измерение температуры, отличающийся тем, что температурный режим воспроизводится в печи, которая предварительно разогревается (без обтекателя) до температуры превышающей максимальную температуру на режиме, после испытуемый обтекатель (с термодатчиками), установленный на подвижной теплоизолированной платформе, вводится в разогретую печь, причем при вводе температура наружной поверхности обтекателя регулируется за счет перемещения подвижной платформы, а после достижения установившейся температуры наружной поверхности регулирование производится за счет изменения напряжения, подводимого к нагревателю печи.
Предлагаемый способ отличается от прототипа тем, что позволяет уменьшить требуемую электрическую мощность, подводимую к нагревателю, за счет возможности накопления (аккумулирования) тепла в печи, причем процесс накопления тепла может быть очень продолжительным. После достижения температуры в печи превышающей максимальную температуру на режиме, обтекатель, установленный на подвижной теплоизолированной платформе, вводится в печь. Таким образом, воспроизводится участок режима с высоким темпом нагрева.
Предлагаемый способ расширяет возможности регулирования режима нагрева за счет перемещения подвижной платформы с установленным на ней обтекателем, где на участке нагрева обтекатель вводится в печь, на участке охлаждения - выводится из печи. При нахождении обтекателя в печи и после достижения установившейся температуры наружной поверхности регулирование производится за счет изменения напряжения, подводимого к нагревателю печи.
На фигуре представлена схема, иллюстрирующая предложенный способ. Обтекатель 1, закрепленный на подвижной теплоизолированной платформе 5, вводится в предварительно нагретую печь 2, причем температура в печи контролируется термодатчиком 4. Печь 2 смонтирована на стойке 6, установленной на полу 7. После достижения установившейся температуры наружной поверхности обтекателя регулирование режимом нагрева производится за счет изменения напряжения, подводимого к нагревателю печи 3.
Заявленный способ дает возможность более точно воспроизвести аэродинамический нагрев обтекателей летательных аппаратов из неметаллических материалов при малом энергопотреблении.