Перспективы применения метода динамической балансировки для определения параметров асимметрии масс летательного аппарата

онного разрушения. После этого были определены коррозионные потери: K = Am/S, где S - площадь поверхности, подверженная коррозии. Результаты весового метода определения коррозионной стойкости покрытий представлены в таблице.

Весовой метод выявил, что высокими характеристиками обладают покрытия на образцах № 3, 4. Покрытия на образцах № 5 и 6 имеют низкий показатель коррозионной стойкости.

Визуальный осмотр образцов после коррозионных испытаний показал, что образцы, обработанные в электролитах № 2 и № 3, подверглись сильному коррозионному разрушению. Покрытие на этих образцах было либо частично, либо полностью разрушено.

Библиографические ссылки

1. Томашов Н. Д., Чернова Г. П. Пассивность и защита металлов от коррозии. М. : Наука, 1965. 208 с.

2. Хенли В. Ф. Анодное оксидирование алюминия и его сплавов. М. : Металлургия, 1986. 152 с.

3. Трушкина Т. В., Михеев А. Е., Гирн А. В. Коррозионная стойкость МДО-покрытий в агрессивных средах // Вестник СибГАУ. 2014. Вып. 1 (53). С. 179184.

Внешний вид образцов, обработанных в электролите № 1, незначительно изменился. Таким образом, образцы, обработанные в силикатно-щелочном электролите, обладают высокой коррозионной стойкостью в агрессивной среде.

В результате проведённых работ установлено, что для достижения наиболее оптимальных антикоррозионных свойств покрытий необходимо использовать электролит КОН+№28Ю3 при плотности тока 40 А/дм2, соотношении 1к/1а = 1,2 и времени обработки 10 минут. Полученное покрытие обладает высокой износостойкостью и большей толщиной покрытия, что говорит о возможности его применения в условиях абразивного коррозионного разрушения.

References

1. Tomashov N. D., Chernova G. P. Passivnost I zaschita metallov ot korrozii (Passivity and protection of metals against corrosion). M. : Nauka, 1965. 208 p.

2. Henli V. F. Anodinoe oksidirovanie aluminiya i ego splavov (Anodic oxidation of aluminum and its alloys). M. : Metallurgy, 1986. 152 p.

3. Trushkina T. V., Mikheev А. E, Girn A. V. Vestnik SibGAU, 2014, no. 1 (53), p. 179-184.

© Алякрецкий Р. В., Раводина Д. В., Трушкина Т. В., Михеев А. Е., Гирн А. В., 2014

Коэффициенты коррозионной стойкости покрытий

№ образца Электролит Сплав mo, г mk, г Am, г Am, % K-10 5, г/см2-сутки

1 Na3PO4 (№ 2) ВТ 1-0 5,792 5,754 0,038 0,65 2,3

2 ОТ4 4,491 4,466 0,025 0,56 1,51

3 KOH+Na2SiO3 (№ 1) ВТ 1-0 6,22 6,196 0,024 0,38 1,45

4 ОТ4 4,083 4,059 0,024 0,58 1,45

5 Na2HPO4 (№ 3) ВТ 1-0 5,949 5,866 0,083 1,39 5,03

6 ОТ4 3,848 3,794 0,054 1,4 3,27

УДК 681.828

ПЕРСПЕКТИВЫ ПРИМЕНЕНИЯ МЕТОДА ДИНАМИЧЕСКОЙ БАЛАНСИРОВКИ ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ПАРАМЕТРОВ АСИММЕТРИИ МАСС ЛЕТАТЕЛЬНОГО АППАРАТА

С. В. Андреев, А. В. Ключников, Е. Ф. Михайлов

Российский федеральный ядерный центр - Всероссийский научно-исследовательский институт технической физики имени академика Е. И. Забабахина Российская Федерация, 456770, Снежинск, Челябинская область, ул. Васильева, 13, а/я 245

E-mail: a.klyuchnikov@bk.ru

Рассмотрены особенности контроля параметров массо-инерционной асимметрии летательного аппарата конической формы с использованием метода динамической балансировки. Предложен новый способ бесконтактного определения этих параметров. Описаны основные его преимущества.

Ключевые слова: летательный аппарат, центр масс, ось инерции, массо-инерционная асимметрия, динамическая балансировка, балансировочный стенд, измерение параметров.

Проектирование и производство летательных аппаратов, космические исследования и проекты

PROSPECTS OF APPLYING DYNAMIC COUNTERBALANCING METHOD FOR TESTING THE FLYING MACHINE'S MASS-INERTIA ASYMMETRY PARAMETERS

S. V. Andreyev, A. V. Klyuchnikov, E. F. Mihailov

Russian Federal Nuclear Centre - Russian Federal Nuclear Center - Academician E. I. Zababakhin All-Russian Research Institute of Technical Physics PO box 245, 13, Vasiliev str., Snezhinsk, Chelyabinsk region, 456770, Russian Federation

E-mail: a.klyuchnikov@bk.ru

The specific features of control of conical flying machine's mass-inertia asymmetry parameters with use of dynamic counterbalancing method are considered. A new method of contactless measure of these parameters is offered and its main advantages are described.

Keywords: flying machine, mass centre, axis of inertia, mass-inertia asymmetry, dynamic counterbalancing, balancing stand, measure of parameters.

Задача управления скоростным движением летательного аппарата (ЛА), в частности, имеющего коническую форму корпуса, требует для своего решения знания его массо-центровочных и инерционных характеристик (МЦИХ) - массы, положения центра масс моментов инерции, а также приведения параметров массо-инерционной асимметрии, существенно влияющих на точность траекторного движения, к значениям, не превышающим заданных в эксплуатационной документации на аппарат предельно допустимых значений. К числу параметров, характеризующих массо-инерционную асимметрию ЛА, относятся: величина поперечного смещения центра масс с геометрической оси и угол перекоса продольной главной центральной оси инерции (ГЦОИ) относительно геометрической оси [1]. Появление асимметричности в распределении масс ЛА обусловливается неизбежными случайными отклонениями характеристик элементов его снаряжения (масса, моменты инерции, координаты установки), возникающими при проектировании, конструировании и изготовлении аппарата. Приведение указанных параметров к заданным нормативам обычно выполняют путём прикрепления корректирующих грузов к штатной плоскости коррекции, конструктивно располагаемой вблизи торца аппарата. Близость к нулю номинальных значений указанных параметров массо-инерционной асимметрии определяет трудности процесса их измерения по сравнению с измерением всех остальных МЦИХ. В настоящее время только массу ЛА обычно определяют на стандартных весах. Для определения остальных МЦИХ традиционно используют два типа специализированных, учитывающих конструктивные особенности аппаратов, контрольно-измерительных стендов: для определения координат центра масс и для определения моментов инерции. Для определения координат центра масс используют стенды, реализующие весовой метод измерений. Для определения моментов инерции используют стенды, реализующие методы физического или крутильного маятника [1]. Параметры массо-инерционной асимметрии при использовании указанных центровочного и маятникового стендов определяют расчётным путём по специальным методикам с использованием результатов измерений МЦИХ. Достигнутая точность лучших

образцов такого оборудования не превышает 0,05 мм при определении величины поперечного смещения центра масс и нескольких угловых минут при определении угла перекоса продольной ГЦОИ относительно геометрической оси ЛА.

Повышение эффективности эксплуатации требует повышения точности движения ЛА по расчётной траектории, исключения возможности появления аномальных режимов движения (или, по крайней мере, уменьшения вероятности их проявления до допустимой величины по критерию влияния последствий динамической неустойчивости на лётно-технические характеристики аппарата), повышения надёжности функционирования бортовых приборов и систем. Это в свою очередь требует повышения точности определения и обеспечения параметров массо-инерционной асимметрии аппарата после его изготовления и сборки. Однако к факторам, препятствующим дальнейшему повышению точности обеспечения этих параметров, относятся высокая трудоёмкость и низкая производительность обоих типов перечисленного стендового оборудования и необходимость многократной переустановки объекта контроля на измерительных устройствах стендов (нередко работы по балансировке лишь одного ЛА на стендах могут продолжаться до нескольких рабочих смен), а также сложность обеспечения неизменных условий в течение балансировочного эксперимента.

В последнее время намечается тенденция к разработке и использованию для определения параметров массо-инерционной асимметрии ЛА методов и средств динамической балансировки [2-4]. Явление это можно считать закономерным, поскольку динамические балансировочные стенды имеют хорошие точностные характеристики. Из литературы [1; 5] и других источников известно, что применение методов динамической балансировки позволяет измерить характеристики асимметрии масс с точностью, в 5-10 раз превышающей точность измерений тех же характеристик на устройствах, реализующих методы статической балансировки, и соответственно повысить точность обеспечения характеристик. Таким образом, если с высокой точностью совместить геометрическую ось ЛА с осью вращения, имеющейся на балансировочном стенде, то можно измерить параметры

массо-инерционной асимметрии непосредственно относительно этой геометрической оси. При этом возможен выход на качественно новый уровень точности измерений этих параметров. Кроме того, у балансировочных стендов привлекательной стороной является и высокая производительность: зачастую измерительный цикл продолжается всего несколько минут, а продолжительность всего процесса балансировки (с учетом времени настройки стенда на балансируемый объект) обычно не превышает 1,5-2 часов. Однако балансировка ЛА в динамическом режиме требует предварительного определения массы, продольного положения центра масс в системе координат, связанной с аппаратом, и моментов инерции, выполняемого на другом оборудовании и с использованием других средств измерений. Также требуется применение дополнительной переходной технологической оснастки, что может приводить к некоторому снижению точности измерений контролируемых параметров.

В работе [4] описаны принципы построения и структура автоматизированной системы для прецизионного бесконтактного определения и обеспечения параметров массо-инерционной асимметрии ЛА конической формы, созданной на базе низкочастотного вертикального динамического балансировочного стенда с двумя жёсткими опорами, выполненными в виде соосных конических газостатических подшипников. В качестве рабочего тела используется сжатый воздух. Контролируемый ЛА устанавливается (с фиксацией в продольном направлении) внутри загруженного на опоры (после подачи сжатого воздуха) специализированного технологического переходника, выполненного в виде полого усечённого конуса, и балансируется как отдельная деталь в составе сборного ротора [2; 4]. При этом исключается возможность механического контакта ЛА с балансировочным оборудованием, а также материализуется вторая плоскость коррекции, что необходимо для прецизионной настройки измерительной системы балансировочного стенда. Вертикальное расположение оси вращения исключает прогибы корпуса ЛА под действием силы тяжести. Использование газовой смазки исключает сухое трение между сопрягаемыми поверхностями технологического переходника и газостатических подшипников. Сборный ротор прецизионно центрируется в газостатических подшипниках по наружной поверхности технологического переходника. Совмещение геометрической оси ЛА с осью вращения обеспечивается применением метода двух сборок аппарата с переходником при диаметрально противоположной ориентации аппарата относительно переходника в каждой из сборок [2].

Проведенные с использованием эталонного ротора, МЦИХ которого близки к МЦИХ ЛА, экспери-

ментальные исследования стенда показали возможность определения величины и угла вектора поперечного смещения центра масс с погрешностями, не превышающими соответственно 0,01 мм и 4 градусов, а также угла отклонения продольной ГЦОИ с погрешностью не более 1 угловой минуты. Исследования также показали, что использование динамического балансировочного стенда для контроля параметров массо-инерционной асимметрии приводит к значительному (до 1 рабочей смены) сокращению общего времени балансировки. Это подтверждает целесообразность применения балансировочных стендов для обеспечения параметров массо-инерционной асимметрии на завершающем этапе общей сборки ЛА и, таким образом, повышения эффективности их эксплуатации.

Библиографические ссылки

1. Левит М. Е., Рыженков В. М. Балансировка деталей и узлов. М. : Машиностроение, 1986. 248 с.

2. Патент 2292534, Россия. Способ балансировки ротора / Л. М. Глазырина, М. С. Карповицкий, А. В. Ключников и др. Опубл. 27.01.2007.

3. Патент 2310177 Россия. Способ балансировки несимметричных роторов / К. М. Сулейманов. Опубл. 10.11.2007.

4. Ильиных В. В., Ключников А. В., Лысых А. В., Михайлов Е. Ф., Тимощенко А. Г. Технология обеспечения качества при изготовлении высокоскоростных неуправляемых летающих моделей // Вестник СибГАУ. 2013. № 3 (49). С. 191-196.

5. ГОСТ 22061-76. Машины и технологическое оборудование. Система классов точности балансировки. М. : Изд-во стандартов, 1977. 139 с.

References

1. Levit M. E., Ryzhenkov V. M. Balansirovka detalei I uzlov (Counterbalancing of détails and devices). Moscow, Mashinostroenie, 1986. 248 p.

2. Patent 2292534, Russia. Sposob balansirovki rotora (Mode of rotor's counterbalancing) / L. M. Glazyrina, M. S. Karpovitskiy, A. V. Klyuchnikov and others. Published 27.01.2007.

3. Patent 2310177, Russia. Sposob balansirovki nesimmetrichnyh rotorov (Method of asymmetrical rotors' counterbalancing) / K. M. Suleymanov. Published 10.11.2007.

4. Ilinyh V. V., Klyuchnikov A. V., Lysyh A. V., Mihailov E. F. Vestnik SibGAU, 2013, no. 3 (49), p. 191196.

5. GOST 22061-76. Moscow, Izdatelstvo standartov, 1977. 139 p.

© Андреев С. В., Ключников А. В., Михайлов Е. Ф., 2014