Экспериментальная отработка космических летательных аппаратов - Афанасьев В.А.
ISBN 5-7035-0318-3
Скачать (прямая ссылка):
Рис. 2.45. Схемы механизмов сферического движения
В центре масс испытуемой конструкции вследствие вращения планшайбы создается перегрузка, соответствующая перегрузке от поступательного движения ЛА на траектории. Изменением угловой скорости ф2 воспроизводится необходимый закон изменения этой перегрузки. Получаемые при испытаниях перегрузки измеряются с помощью индуктивных датчиков, располагаемых в соответствующих местах оправки 7. Угловые скорости всех воспроизводимых движений на стенде измеряются датчиками угловых скоростей. Для передачи сигналов и съема информации с датчиков в процессе испытаний служат два бесконтактных передающих устройства 2 и 9. Подача силовых напряжений на электродвигатель 16 и узел 3 осуществляется через контактное токопередающее устройство 10.
116
12 J к 5 6 7 8
Рис. 2.46. Схема стенда для воспроизведения непрерывных периодических перегрузок
Используя метод подобия и размерности, установим условия, при которых процессы испытаний объекта на центробежном стенде будут подобны. При статическом методе испытаний объект жестко крепится на планшайбе на расчетном радиусе от оси ее вращения и остается неподвижным в период испытаний. Частота вращения планшайбы постоянна или медленно изменяется во времени.
Определяющие параметры центробежного стенда следующие:
w — максимальное центростремительное ускорение; / — расстояние от оси вращения планшайбы до центра масс испытуемого объекта; Л — максимальный геометрический размер испытуемого объекта; т — максимальная масса испытуемого объекта; N — номинальная мощность привода планшайбы стенда; М — масса стенда; g — ускорение свободного падения.
В соответствии с л-теоремой, из семи параметров, среди которых три имеют независимые размерности, можно составить не более четырех независимых критериев подобия. Учитывая, что w = clb, где с — известный безразмерный коэффициент ( = 0,01); Ь — частота вращения планшайбы, получаем следующие критерии подобия:
п = w/g — перегрузка испытуемого объекта;
N* - N/(ml2b^) — критерий подобия, пропорциональный коэффициенту сопротивления Сх и определяемый вязкостью воздуха, N = S CxpV^/(lg)\ где р — плотность воздуха; V— линейная скорость; S — площадь миделевого сечения; Сх — коэффициент сопротивления; М/т — критерий подобия, показывающий, во сколько раз масса стенда больше массы испытуемого объекта, и отражающий эффективность использования центробежного стенда; А/1 — критерий, учитывающий неоднородность центробежного силового поля перегрузки в различных точках испытуемого объекта.
117
Четвертый критерий позволяет дать характеристику относитель* ным отклонениям перегрузок 5 в крайних точках объекта (если задан» ная перегрузка воспроизводится в центре масс):
3=(/±0,54)со2=1±05Л
/ СО *
Согласно я-теореме можно представить зависимость между перечисленными критериями подобия:
( МЛ т і
V
Эта функция в общем виде есть уравнение подобия центробежных стендов для статических испытаний объектов.
На рис. 2.47 приведен график зависимости N -/ (п).
Первый участок кривой ограничивается диапазоном перегрузок 15 < п < 100 и описывается уравнением
ЛГ= 4,55- Ю^л"1'88 .
Второй участок ограничивается диапазоном 100< п < 1000. Ему соответствует равенство
ЛГ* - 0,2 10~5 .
Перегрузки до 100 единиц обеспечиваются за счет увеличения габаритов стенда, а перегрузки свыше 100 — путем увеличения угловой скорости планшайбы.
118
Параметры, находящиеся на линии, представленной на графике, считаются оптимальными, что позволяет сделать предварительную оценку возможностей центробежных стендов. Обычно критерий Mlm находится в пределах от 25 до 76 и составляет в среднем 57. Критерий All следует выбирать как можно меньшим, чтобы повысить точность воспроизведения перегрузок, но, с другой стороны, это приведет к увеличению N , т.е. к нерациональному использованию вводимой мощности. Поэтому А/1 колеблется в пределах 0,2—0,25.
Для центробежных стендов с ударным приводом используют следующую систему определяющих параметров:
1. Геометрические параметры: R — расстояние от оси вращения планшайбы до передаточного звена; / — длина плеча планшайбы.
2. Кинематические параметры движения: t — текущий момент времени; (Ху — деформация элемента,* wq — начальная угловая скорость ротора; н> — текущее значение ускорения; Р — усилие удара.
3. Динамический параметр движения — момент инерции системы ¦ротор—планшайба» /.
4. Физическая постоянная — плотность деформируемого элемента р. Используя метод нулевых размерностей, получаем следующие
критерии подобия:
и*2 „ ж „ J
Я1= —; Я2= GV; Я3 =
Для подобия двух систем достаточно равенства соответствующих критериев, т.е., имея данные об одном модельном испытании на центробежном стенде, можно рассчитать параметры центробежного стенда для натурных условий испытаний.
Результат воздействия различных нагрузок, действующих на ЛА одновременно, является значительно большим, чем результат от суммы воздействия тех же нагрузок, приложенных к ЛА поочередно. Однако одновременное воспроизведение в процессе испытаний многих нагрузок вызывает часто непреодолимые технические трудности, и практически приходится принимать компромиссные решения.
