НАГРЕВАТЕЛЬ ДЛЯ СТЕНДА ТЕПЛОРАДИОТЕХНИЧЕСКИХ ИСПЫТАНИЙ РАДИОПРОЗРАЧНЫХ ОБТЕКАТЕЛЕЙ
HEATER FOR BENCH FOR THERMAL AND RATIO TESTS OF RADIOPARENT FAIRINGS

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.
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.
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.
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.
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.
2
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/м 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.
Теплоизоляционный экран одновременно предохраняет от перегрева радиотехническую аппаратуру стенда измерения РТХ РПО, расположенную напротив РПО и воспринимающую излучение антенны.
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.
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.
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.
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.