68766

МЕТОДЫ И УСТРОЙСТВА ИСПЫТАНИЙ АЭРОКОСМИЧЕСКОЙ ТЕХНИКИ

Конспект

Астрономия и авиация

Технологии аэрокосмического приборостроения а также могут быть использованы студентами инженерных специальностей для совершенствования технологической подготовки в части проведения испытаний аппаратуры различного назначения....

Русский

2014-09-25

1.34 MB

50 чел.

71

PAGE  78

PAGE 78 PAGE 78Сохранено  LASTSAVEDBY Name

ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНСТВО ПО ОБРАЗОВАНИЮ

Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования

САНКТ-ПЕТЕРБУРГСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ АЭРОКОСМИЧЕСКОГО ПРИБОРОСТРОЕНИЯ

---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------

В.П.ПАШКОВ

МЕТОДЫ И УСТРОЙСТВА ИСПЫТАНИЙ АЭРОКОСМИЧЕСКОЙ ТЕХНИКИ

КОНСПЕКТ ЛЕКЦИЙ

САНКТ-ПЕТЕРБУРГ

2008

УДК 629.13.05.001.4

ББК

        П

       Пашков В.П.

П     Методы и устройства испытаний аэрокосмической техники: Конспект лекций / СПбГУАП. СПб.,2008.

Рецензенты:

         Рассмотренные материалы предназначены для подготовки магистров по направлениям кафедры  «Технологии аэрокосмического приборостроения», а также могут быть использованы студентами инженерных специальностей для совершенствования технологической подготовки в части проведения испытаний аппаратуры различного назначения.

         Подготовлены кафедрой технологии аэрокосмического приборостроения и рекомендованы к изданию редакционно-издательским советом Санкт-Петербургского государственного университета аэрокосмического приборостроения.     

Утверждено

редакционно-издательским советом университета

в качестве учебного пособия

                                                        © Санкт-Петербургский

                                                             государственный университет  

                                                            аэрокосмического приборостроения.2008

                                                         © В.П. Пашков.2008              

ПРЕДИСЛОВИЕ

. Испытания систем аэрокосмической техники  является завершающим этапом технологических процессов изготовления указанных изделий.

Жесткие требования, предъявляемые к качеству и безопасности работы, как отдельных изделий, так и всех систем в целом, обуславливают необходимость проведения самых тщательных и полных испытаний изделий  в условиях, соответствующих различным условиям эксплуатации.

Правильное построение технологических процессов контроля и испытаний предусматривает комплексное рассмотрение конструкции изделий аэрокосмической техники с точки зрения обеспечения технологичности их конструкции, достижения требуемой точности, автоматизации технологических процессов изготовления деталей и сборки, разработки научных методов регулировки изделий и их сборочных единиц, а также рациональной организации производства.

Выбранный на основе анализа вариант технологического процесса испытаний должен включать максимально возможное количество типовых операций и типового технологического оснащения, предусматривать широкое применение автоматизированных установок для испытаний и обработки результатов испытаний. Критерием правильности выбора варианта являются улучшение качества изделий, повышение производительности труда и снижение себестоимости продукции.

Современное испытательное и контрольно-измерительное оборудование разрабатывается на основе самых передовых достижений науки и техники с использованием средств вычислительной техники, позволяющих измерять, вычислять, регистрировать контролируемые и воспроизводимые параметры и осуществлять функцию управления процессом испытания (обратная связь). Повышение качества и надежности испытательного оборудования, расширение его функциональных возможностей ведет к увеличению эффективности и достоверности проводимых испытаний.

Изделия аэрокосмической техники подвергаются испытаниям на всех этапах жизненного цикла, начиная с научно-исследовательской работы и кончая проведением периодических испытаний в процессе серийного производства. Чтобы получить достоверные данные о качестве и надежности продукции, необходимо выполнить три условия:

-  правильно определить номенклатуру контролируемых параметров;

- определить условия проведения испытаний изделий и перечень воздействующих на него факторов;

-  выбрать и оснастить предприятие испытательным оборудованием и средствами измерений, дающими возможность провести испытания.

Два первых условия, как правило, оговариваются нормативными документами и не вызывают затруднений в части их выбора. Несколько иначе обстоит дело с последним условием.

В ГОСТ Р 8.568-97 испытательное оборудование определяется как средство испытаний, представляющее собой техническое устройство для воспроизведения условий испытаний. Иными словами, к испытательному оборудованию относятся технические устройства, которые предназначены для воспроизведения и поддержания определенных параметров (температура, влажность, вибрация, давление и т.п.), воздействующих на изделия.

Следовательно, при выборе испытательного оборудования следует учитывать как требования к проведению испытаний, так и его способность воспроизводить воздействующие условия испытаний с определенными точностными значениями.

1. ОСНОВНЫЕ ПОНЯТИЯ, СОДЕРЖАНИЕ И ПОСЛЕДОВАТЕЛЬНОСТЬ ИСПЫТАНИЙ.

1.1 ЦЕЛИ ИСПЫТАНИЙ, ОПРЕДЕЛЯЕМЫЕ ПОГРЕШНОСТИ И ПАРАМЕТРЫ.

        Процесс изготовления любых изделий аэрокосмической техники заканчивается циклом контрольно-поверочных испытаний.

       Испытания – экспериментальное определение количественных и качественных характеристик параметров изделия путем воздействия на него или его модель спланированного комплекса внешних возмущающих факторов (ВВФ).

       Основными целями испытаний изделий аэрокосмической техники являются:

       1. Экспериментальное подтверждение теоретических расчетов, принятых допущений и гипотез, заданных показателей качества, в условиях, близких к эксплуатационным, а также получение оценок  позволяющих определить резервы  повышения качества конструкторско-технологических решений и резервы надежности разработанных изделий.

     2.  Контроль качества   технологии и организации производства, соблюдения в производстве и эксплуатации требований технической и технологической документации.

     3.  Устранение дефектов взаимодействия изделий в составе комплексов (систем) бортового аэрокосмического оборудования.

       Выделяют три группы задач, решаемых в ходе проведения испытаний:

      - получение эмпирических данных, необходимых для проектирования изделий;

      - установление соответствия изделий тактико-техническим требованиям;

      - определение предельного состояния изделий в процессе эксплуатации.

      Таким образом, проведение испытаний направлено на выявление:

      - недостатков конструкции и технологии изготовления изделий, которые не позволяют изделию качественно и надежно выполнять целевые функции в условиях эксплуатации;

      - отклонений от конструкции или технологии допущенные в производстве;

      - скрытых случайных дефектов материалов, комплектующих изделий, не поддающихся обнаружению при существующих методах технического контроля;

      - резервов повышения качества и надежности конструктивно-технологических решений.  

Наибольшее число испытаний при проверке изделий аэрокосмической техники связано с определением погрешностей.

Поскольку результаты измерения какой-либо величины с помощью прибора, как правило, не совпадают с действительным значением этой величины, то, не учитывая причин, вызывающих погрешности, следует различать абсолютные и относительные погрешности.

Абсолютной погрешностью измерения (∆А) называется разность между показанием прибора Апр и действительным значением измеряемой величины А:

∆А=АпрА

Поправкой называют величину, которую надо прибавить алгебраически к показанию прибора, чтобы получить действительное значение измеряемой величины. Поправка представляет собой абсолютную погрешность, взятую с обратным знаком. Для уточнения результатов измерения в условиях эксплуатации поправка вносится в аттестат прибора.

Во многих случаях удобнее пользоваться значением относительной погрешности, которая выражается отношением абсолютной погрешности к значению измеряемой величины:

∆А                         ∆А

ε = ────     или   ε = ─── 100%.

А                            А

 Иногда пользуются значением приведенной относительной погрешности, которое получают из отношения абсолютной погрешности к максимальному значению измеряемой величины:

∆А                         ∆А

ε' = ────   или   ε' = ──── 100%.

Аmах                     Аmах

Класс точности измерительного прибора определяется по значению приведенной относительной погрешности, выраженной в процентах.

В зависимости от режима измерения различают погрешности статических и погрешности динамических измерений.

К статическим относятся погрешности, возникающие при установившемся значении измеряемой величины и постоянных внешних условиях, тогда как динамическими погрешностями считают погрешности, возникающие в процессе измерения измеряемой величины и при воздействии внешних влияний (вибрация, толчки, удары, и т.п.).

Если учитывать повторяемость погрешностей, то их делят на систематические и случайные.

К систематическим относятся погрешности, значение которых неизменно, либо меняется по определенному закону. Систематические погрешности могут быть вызваны, например, конструктивными недостатками, неточностью изготовления, износом, неправильной установкой, несоответствием внешних условий и т.п.

Влияние систематических погрешностей можно снизить соответствующими методами проверки изделий, определением величины погрешностей и указанием в аттестате изделия поправок по всем основным отметкам шкалы.

К случайным погрешностям относятся погрешности, не постоянные по величине и появляющиеся или изменяющиеся по неопределенным законам. Случайные погрешности проявляются, например, в различии результатов измерения одних и тех же величин при одних и тех же условиях и с одинаковой тщательностью.

Для снижения влияния случайных погрешностей на результат измерения последние производят неоднократно, принимая за результат среднюю арифметическую полученных значений.

Могут иметь место промахи или грубые погрешности, явно и существенно искажающие результат измерения. Промахи могут быть результатом не только неправильного отсчета, но и следствием измерения в несоответствующих условиях. Промахи легко замечаются при рассмотрении результатов измерения и особенно при построении поверочного графика.

В зависимости от причин, вызвавших погрешности, последние разделяют на методические и инструментальные.

К методическим относятся погрешности, обусловленные недостатками метода измерения. Так, например, известно, что атмосферное давление зависит от высоты, давления у земли, температуры на земле и температуры на данной высоте.

При расчете и тарировании барометрического высотомера все указанные значения, кроме высоты, принимают постоянными и соответствующими данным международной стандартной атмосферы (МСА). Таким образом, высотомер будет иметь методические погрешности при всех отклонениях указанных величин от принятых при расчете.

Инструментальные погрешности возникают из-за недостатков конструкции изделия  или качества его изготовления. В зависимости от причин, вызывающих инструментальные погрешности, различают погрешности шкаловые, трения, положения, температуры и другие.

В зависимости от условий работы изделия различают погрешности: основную и дополнительные.

Основной погрешностью изделия называется его наибольшая погрешность в нормальных условиях, тогда как дополнительными являются погрешности, вызываемые воздействием на изделия внешних условий.  

 При определении погрешностей изделия его показания сравнивают с показаниями образцовых или эталонных изделий. Точность эталонных изделий должна быть по крайней мере втрое выше точности испытуемых изделий.   

Динамической погрешностью  δдн прибора называется наибольшая погрешность, обусловленная инертностью элементов изделия и проявляющаяся при измерении изменяющихся во времени процессов. Динамическая погрешность определяется для заданного рабочего частотного диапазона изделия.

Оценка динамической погрешности изделия производится при нормальных условиях по его амплитудно-частотной и фазово-частотной характеристикам. Для снятия частотных характеристик заданный диапазон частот изделия разбивается на поддиапазоны.

1.2 ВИДЫ ИСПЫТАНИЙ ИЗДЕЛИЙ АЭРОКОСМИЧЕСКОЙ ТЕХНИКИ

После изготовления изделия  подвергаются испытаниям, при которых экспериментальным путем определяются фактические значения параметров и показателей качества изделий.

Виды испытаний, их объем и содержание зависят от типа производства, вида изделия, его назначения и регламентируются ГОСТами.

Испытания могут проводиться с целью контроля качества продукции (испытания) и с целью изучения ее параметров и показателей качества (исследовательские испытания).

По срокам проведения различают испытания ускоренные и неускоренные. Ускоренные испытания проводятся при форсированных режимах и экстремальных условиях (повышенная температура и нагрузка, учащенный цикл нагрузки и т.п.). При этом не должно наблюдаться деформации закона распределения контролируемых параметров.

По методу проведения различают испытания разрушающие и неразрушающие. После проведения разрушающих испытаний изделие становится непригодным к дальнейшему использованию.

Испытания могут проводиться на этапах производства и в условиях эксплуатации.

Испытания опытных образцов изделий  существенно отличаются от испытаний изделий, изготавливаемых серийно.

Испытания опытных образцов разделяются на предварительные, основной задачей которых является предварительная проверка соответствия опытного образца заданным условиям, и государственные, проводимые с целью полной проверки соответствия опытного образца заданным условиям и выяснения возможности запуска таких изделий в серийное производство.  

Испытания изделий могут быть стендовыми и летными и производятся в соответствии с программами испытаний, разработанными для данного опытного образца.

Летные  испытания не проводятся, если по результатам стендовых испытаний можно полностью проверить тактико-технические характеристики опытного образца.

В серийном производстве изготовленные изделия подвергаются испытаниям, которые можно разделить на приемные, приемо-сдаточные, периодические (типовые контрольные) и проверочные. Эти испытания распространяются на изделия, изготовленные как в установившемся серийном производстве, так и опытными или установочными партиями (сериями).

Приемные испытания изделий имеют целью проверку соответствия изготовленных изделий требованиям технической документации или эталона (образца).

Приемные испытания могут быть сплошными (стопроцентными), когда испытанию подвергается каждое из изготовленных изделий, и выборочными, когда подвергаются дополнительным испытаниям отдельные, произвольно выбранные изделия, из числа прошедших стопроцентные испытания.

Количество изделий, подвергаемых выборочным испытаниям, определяется техническими условиями (ТУ).

При сплошных испытаниях изделия, не удовлетворяющие установленным требованиям, возвращаются без прекращения дальнейших испытаний всех остальных изделий.

Если хотя бы одно из изделий, отобранных для выборочных испытаний, не выдержало какой-либо проверки, вся партия возвращается для повторной проверки и исправления.

В случаях, когда это целесообразно (например, при необходимости использования сложного контрольно-поверочного оборудования), с приемными испытаниями совмещают приемо-сдаточные, которые могут производиться при участии представителя заказчика.

При приемных и приемо-сдаточных испытаниях обычно проверяют: комплектность и соответствие изделий технической документации;  соответствие ТУ отдельных приборов, блоков и комплекта в целом;  надежность блокировки, защиту обслуживающего персонала от высоких напряжений и других вредных воздействий;  электрические, радиотехнические и прочие параметры в нормальных климатических условиях, после замены отдельных сменных элементов и блоков (например, электрорадиоэлементов и др.) и при изменении частоты и напряжения питания;   электрическую прочность и сопротивление изоляции, а также качество соединения на корпус (заземления);  наличие смазки в местах, предусмотренных конструкцией и доступных для осмотра;  наличие и правильность маркировки и клеймения;  качество стопорящих и фиксирующих устройств;  качество защитных и декоративных покрытий (визуально);  работу индикаторных и сигнальных устройств, а также органов регулировки и управления;  качество сочленения разъемных и контактных узлов;  качество светящихся составов временного действия  герметичность и качество уплотнений.

В программу испытаний могут быть включены также и другие поверочные операции.

Периодические (контрольные) испытания изделий АРКТ производятся с целью проверки соответствия изделий всем требованиям технических условий.

Периодические испытания проводятся не реже одного раза в год, причем испытаниям подвергаются 2-5 изделий (или другое количество в соответствии с ТУ или ведомственными нормалями), отобранных выборочно из числа прошедших приемо-сдаточные испытания.

В программе периодических испытаний в зависимости от назначения изделия проверяют: вес, комплектность и соответствие изделий спецификациям, сборочным чертежам и общим схемам; взаимозаменяемость сменных приборов, узлов и деталей; электрические, радиотехнические и другие параметры в нормальных климатических условиях, после замены сменных элементов (например, электрорадиоэлементов) и при изменении частоты и напряжения питания; плавность работы механизмов управления и отсчетных устройств; защиту изделий от перегрузок и коротких замыканий, помехозащищенность, электрическую прочность и сопротивление изоляции; отсутствие резонанса конструктивных элементов; устойчивость к механическим и климатическим воздействиям; вибрации, повторяющимся ударам, линейным (центробежным) нагрузкам, одиночным ударам с большим ускорением, акустическим шумам, ветрам, циклическим изменениям температуры, влажности, низким и высоким температурам, быстрым изменениям давлений, солнечной радиации, морскому туману, пыли и грибкам; прочность при транспортировании, падении, ударах и вибрациях в заданном диапазоне частот; количественные показатели надежности; защитные свойства корпусов и уплотнений (герметичность, водопроницаемость, водозащищенность, брызгозащищенность, пылезащищенность).

При освоении изделий новым производством периодические контрольные испытания могут повторяться ежемесячно в течение трех месяцев.

Проверка работы изделия за период времени, соответствующий гарантийному сроку, производится обычно:

1) при заданной вибрационной нагрузке и частоте, соответствующих условиям эксплуатации, с проверкой на резонанс в заданном диапазоне частот и при изменении режима работы в пределах рабочего диапазона;

2) при контрольной проверке основной погрешности изделия в условиях нормальной температуры после продолжительного воздействия вибрации, например, через каждые 50 час.

Для определения стабильности показаний в зависимости от времени наблюдение за изделием производят в течение трех и более месяцев по установленной программе.

Типовые (проверочные испытания) проводятся с целью определения соответствия изделий требованиям ТУ в случае изменений принципиальной схемы, конструкции или технологии изготовления изделий. Количество изделий для проведения проверочных испытаний устанавливается в каждом случае отдельно.

Программа проверочных испытаний должна предусматривать проверку тех характеристик и параметров, на которые могли повлиять изменения схемы, конструкции или технологии.

Параметрические испытания проводятся для проверки соответствия выходных параметров изделия требованиям ТУ, установленному образцу и конструкторской документации. Эти испытания входят в состав всех видов испытаний: предварительных, государственных, приемо-сдаточных, периодических и типовых.

Все испытания разделяются на механические, электрические и климатические. После проведения всех видов испытаний изделие должно сохранять выходные параметры на требуемом уровне.

Механические испытания проводятся для проверки устойчивости изделий к воздействию вибрации, ударов, линейных перегрузок, транспортной тряски. Механические испытания входят в состав предварительных, государственных и периодических испытаний и частично в состав приемо-сдаточных и типовых.

Электрические испытания проводятся с целью проверки параметров электрической изоляции. Они входят в состав всех видов испытаний.

Климатические испытания проводятся с целью определения устойчивости параметров изделия к воздействию метеорологических факторов: температуры, влажности, давления, росы и т.п. Они также входят в состав всех видов испытаний. Климатические испытания проводят после механических испытаний.

Специальные испытания – проводят с целью определения устойчивости параметров изделий в специальных условиях: воздействие вакуума, глубокого холода, радиации, взрывной волны, интенсивного инфракрасного или ультрафиолетового излучения и т.п.

1.3.  ВЫБОР ВИДА И СОСТАВЛЕНИЕ ПРОГРАММЫ ИСПЫТАНИЙ

Вид испытаний, которым подвергается изделие, определяется стадией разработки изделия, типом производства, назначением изделия и условиями его эксплуатации.

Содержание, последовательность и характер испытаний регламентируется и определяется ГОСТами на изделие или ТУ. ГОСТы и ТУ содержат все проверочные комплексы, соответствующие условиям эксплуатации, транспортировки и хранения изделий, а также программу и методику испытаний.

Исходными данными для проектирования технологических процессов испытаний являются: технические параметры изделия, тип производства, ГОСТы и ТУ на изделие, характеристики и перечень имеющегося в наличии испытательного оборудования и измерительных приборов.

Программа и методика испытаний разрабатываются на стадии конструкторской подготовки производства, а затем уточняются после каждого этапа проведения испытаний. В программе должны быть указаны вид, место и условия проведения испытаний, применяемое испытательное оборудование, контрольно-измерительная аппаратура и схемы ее подключения, указывается последовательность задания режимов испытаний и методика измерения входных и выходных параметров, методы оценки результатов испытаний. Указывается также методика отбора изделий на испытания. Программа и методика испытаний утверждается руководителем предприятия и согласовывается с заказчиком.

Технология проведения испытания зависят от вида этих испытаний и типа производства.

В качестве примера рассмотрим кратко технологию приемо-сдаточных испытаний.

Приемо-сдаточным испытаниям подвергают серийно выпускаемые изделия для проверки их соответствия требованиям ГОСТ, нормалей и ТУ. Нормативными документами на конкретное изделие устанавливаются правила приемки, в которых указывается количество изделий из партии, предъявленной к сдаче. Указывается также, какие изделия должны предъявляться на приемо-сдаточные испытания, определяется правило браковки партии.

Приемка изделий проводится представителем ОТК, а сдача – работниками цеха. Вначале проводится проверка комплектности, затем проверяется внешний вид изделия, качество сборки, покраски, соответствия чертежам. После этого изделие проходит полный цикл испытания в соответствии с ТУ.

В заключение заполняется протокол приемо-сдаточных испытаний (его форма устанавливается ТУ), изделие упаковывается и направляется на склад готовой продукции.

Составление программы испытаний представляет собой отдельный важный этап работы. Программа должна быть настолько подробной, чтобы проведение испытаний можно было поручить другому, ранее не знакомому с этой работой, менее квалифицированному сотруднику, а также в любой момент повторить испытания. Программа испытаний должна состоять из следующих разделов.

Первый раздел. Цель проведения испытаний. В этом разделе следует четко указать и причину проведения испытаний и конкретные результаты, которые должны быть получены.

Второй раздел. Исследуемые параметры. В этом разделе следует возможно подробнее и точнее с помощью общепринятых и однозначных терминов сформулировать, что подразумевается под исследуемым параметром, указанном в первом разделе, и указать точность его измерения.

Третий раздел. Применяемые приборы и приспособления. В этом разделе указываются конкретные приборы, используемые для измерения исследуемого параметра с указанной точностью.

Четвертый раздел. Условия проведения испытаний. В этом разделе указывается, при каких климатических условиях и при каких видах механического воздействия осуществляется проверка исследуемых параметров, а также начальные условия, т.е. пределы изменения напряжения питания и входного воздействия.

Пятый раздел. Методика проведения испытаний. В этом разделе следует подробно во временной последовательности указать все операции, производимые над исследуемым изделием.

Составление столь подробной программы испытаний необходимо, потому что любая ошибка, допущенная во время испытаний, может быть незаметна настолько, что потребуется длительное время на ее поиски. Чем тщательнее будет продумана и расписана программа испытаний, тем больше гарантия получения правильных результатов.

После составления программы испытаний, подготовки приборов и оборудования приступают непосредственно к этапу проведения испытаний.

Проведение испытаний.

Испытания проводятся строго в соответствии с программой испытаний. Результаты испытаний заносятся в протокол. Испытания делятся на два этапа.

Первый этап – регистрация всех наблюдаемых явлений, даже на первый взгляд малозначительных и не влияющих на работу изделия. На этом этапе необходима строгая регистрация наблюдаемых очевидных фактов и не должно быть места домыслам, догадкам и гипотезам. Это объективные факты, не вызывающие сомнений. Необходимо следить за тем, чтобы измерения проводились в строго одинаковых условиях, иначе можно получить неверные результаты. Следует избегать косвенных методов измерений, а стремиться к прямому определению величины исследуемого параметра. Если при проведении испытаний необходимо установить какие-то начальные условия испытаний, то в протоколе следует указать окончательные значения начальных условий, как вытекающие из зарегистрированных фактов, и произвести данные измерения и расчеты. При записи показаний приборов необходимо записывать не окончательное значение измеряемого параметра с учетом масштаба, а показание на шкале прибора и масштаб измерения, а уж потом записать окончательное значение параметра.

Эти простые правила необходимо выполнять, чтобы избежать ошибок, на поиски которых обычно уходит много времени.

Второй этап – субъективная часть испытаний. На втором этапе делаются выводы на основе зарегистрированных на первом этапе объективных фактов. Выводы не должны быть предположительными, а должны быть построены на объективной причинной зависимости явлений и опираться на зарегистрированные факты.

В задачу каждого измерения входит оценка точности полученных результатов. Часто стараются произвести измерения с наибольшей достижимой точностью. Не следует увлекаться получением излишней точности, когда она не нужна, но необходимо прилагать максимум усилий для достижения максимальной точности, когда это требуется. Надо иметь в виду, что очень часто именно повышение точности измерений позволяет вскрыть новые, ранее неизвестные закономерности.

    1.4. ИСПЫТАНИЯ СЕРИЙНЫХ ИЗДЕЛИЙ АЭРОКОСМИЧЕСКОЙ ТЕХНИКИ

             Испытание систем аэрокосмической техники является завершающим этапом технологических процессов, связанных с изготовлением указанных изделий.

             Жесткие требования, предъявляемые к качеству и безопасности работы как отдельных изделий , так и всех систем в целом, обуславливают необходимость проведения самых тщательных и полных испытаний летательного аппарата и всех его систем в условиях, соответствующих условиям его нормальной эксплуатации.

             Сложность систем современной аэрокосмической техники, насыщенность самыми разнообразными приборами, механизмами и агрегатами обуславливает высокие требования, предъявляемыми к техники и организации испытаний, а также к квалификации всех специалистов занятых испытаниями.

             Цель испытаний – оценить работоспособность и надежность изделий  в условиях, близких к условиям эксплуатации. Получение такой информации по результатам эксплуатации оказывается затруднительным, а в ряде случаев и нецелесообразным: во-первых, эта информация часто приходит с большим опозданием и относится к устаревшей аппаратуре; во-вторых, не все интересующие параметры могут, измерены в условиях реальной эксплуатации; в-третьих, точность и полнота информации оказывается недостаточной из-за невозможности использования в условиях эксплуатации лабораторной измерительной аппаратуры.

            Полученные в процессе испытаний статистические данные об отказах изделий и их элементов позволяют выдать рекомендации по увеличению надежности, срока службы и т.д.

            Процесс испытания изделий  разделяется на два главных этапа:

            - 1-й этап – предварительные и окончательные испытания отдельных узлов и систем в агрегатных и сборочных цехах;

            - 2-й этап – окончательные автономные (функциональные) и комплексные испытания систем в аэродромных условиях.

            С целью сокращения трудоемкости и цикла испытаний рекомендуется без ущерба для качества испытаний максимальное их число выполнять в условиях производства, т.е. не на аэродроме, а в основных производственных цехах, главным образом в сборочных.

            На аэродроме следует проводить только те испытания, которые в цеховых условиях выполнить невозможно (например, проверку работы электрогенераторов от двигателей, электродвигателей топливных насосов и т.д.), а, кроме того, на аэродроме проводится контрольная проверка работы всех изделий независимо от испытания их в цеховых условиях, так как все изделия перед каждым полетом всегда должны быть повторно проверены.

            Основаниями для испытания изделий  являются следующие материалы:

            - технические условия (ТУ), разрабатываемые для данного типа изделий на основе результатов испытаний опытных или эталонных образцов;

            - чертежи и схемы;

            - протоколы испытаний и утверждения опытных и эталонных образцов и т.д.

               В объем аэродромных испытаний входят:

            - отработка и проверка работы отдельных систем на земле (автономные испытания);

            - комплексное испытание систем в воздухе;

            - отправка изделия заказчику (экспедиция).

            Например, весь процесс испытания серийных самолетов на аэродроме состоит из пяти основных этапов:

            - 1-й этап – наземные испытания;

            - 2-й этап – подготовка к летным испытаниям;

            - 3-й этап – летные испытания;

            - 4-й этап – послеполетная обработка результатов испытаний и доработка изделий по результатам испытаний;

            - 5-й этап – экспедиция.

              Летательный аппарат принимается на аэродром из цеха окончательной сборки полностью собранным и укомплектованным, проверенным, испытанным по всем системам, испытания которых возможны в цехе.

              Одновременно с самолетом на аэродром передается комплект документов, который состоит из паспортов на все агрегаты данного самолета (шасси, баки, центроплан, фюзеляж, крылья и т.д.) и на все приборы и изделия, установленные на нем.

              Наземные испытания летательного аппарата на аэродроме (т.е. , первый этап аэродромной отработки изделия) включает в себя следующие работы:

              1. Отработку электрооборудования. При отработке производят следующие операции:

               - проверку под током электрооборудования самолета;

               - проверку под током работы   автопилота и синхронности отклонения органов управления;

               - проверку работоспособности электросети при работе радиооборудования во всех диапазонах и режимах;

               - проверку электросети при работе внутрисамолетной связи.

               2. Проверку работы радиолокационного оборудования.

               3. Проверку системы управления самолетом. В этом случае выполняются следующие операции:

               -  проверка сигнализации нейтрального положения и синхронности отклонения рулей, элеронов и штурвала;

               - проверка отклонения триммера элеронов и рулей и проверка сигнализации механизмов управления триммеров.

               4. Проверка работы шасси. При отработке шасси производятся следующие основные операции:

               - проверка электрической сигнализации шасси с измерением времени подъема и выпуска;

               - проверка электросигнализации аварийного выпуска шасси с измерением времени;

               - проверка работы электрооборудования тормозной системы, раздельного и одновременного растормаживания и затормаживания колес и реакции тормозов от нормальной и аварийной систем.

               5. Проверка топливной системы. В объем этих работ входят:

               - проверка электросети заправки топливом и проверка работы электроагрегатов топливной системы (насосов, топливомеров, кранов);

               - испытание электрической части топливной системы на слив и определение объема несливаемого остатка топлива при подсчете разницы объемов залитого и слитого топлива;

               - проверка электрооборудования системы заправки топливом при поочередном сливе топлива из баков, измерение критического объема остатка топлива и  проверка электросети сигнализации объема топлива;

               - проверка электрооборудования при градуировке топливомеров методом фактического измерения объема сливаемого из баков топлива.

               В подготовку летательного аппарата к летным испытаниям (2 этап) входит:

               - дозаправка летательного аппарата топливом, воздухом и гидросмесью;

               - проверка катапультных сидений;

               - проверка кинематики замков аварийных люков;

               - проверку работы и дальности передачи всех радиосредств;

               - проверку максимальных скоростей при снижении по трем высотам (площадкам)

на определенном режиме двигателя и снятие температурных характеристик;

               -проверку устойчивости и маневренности ЛА при снижении по трем высотам;  

               - проверка кислородной системы на герметичность и наполнение системы кислородом;

               - проверка летательного аппарата на отсутствие посторонних предметов;

               - общий осмотр летательного аппарата;

               - зарядка пиромеханизмов

               На 3-м этапе аэродромной отработки летательного аппарата выполняются собственно летные испытания

               Полеты выполняются в соответствии с установленной программой летных испытаний.

               Полеты позволяют произвести качественную оценку изделий авиационной техники, а также дают возможность сравнения летно-эксплуатационных характеристик изделия и опытного образца.

               Программа сдаточного полета включает:

                -  проверку взлетно-посадочных свойств летательного аппарата (увода летательного аппарата, торможения, эффективности работы элементов управления щитков, элеронов, рулей);

               - проверку скороподъемности до практического потолка, устойчивости ЛА при наборе высоты с одновременной проверкой работы всех видов оборудования в зависимости от высоты;          

               -   проверку перегрузок.

               Указанные проверки позволяют установить соответствие летно-эсплуатационных свойств данного ЛА свойствам опытного или эталонного образца.

               К 4-му этапу относится комплекс работ по послеполетной отработке и сдаче изделия.

               На этом этапе устраняются обнаруженные в полете дефекты по всем системам и производится консервация летательного аппарата.

               В объем этих работ входят:

               - разрядка пиромеханизмов;

               - послеполетный осмотр ЛА и устранение замечаний летчика-испытателя;

               - слив горючего, стравливание кислорода и наполнение системы азотом;

               - консервация двигателей и отдельных узлов;

               - сдача изделия в экспедицию.

               Работа экспедиции является завершающей в технологической последовательности производства ЛА и зависит от вида его отправки.

               В случае отправки железнодорожным транспортом в обязанности экспедиции входит: расстыковка ЛА по разъемам, разъединение электрокоммуникаций, консервация стыковых узлов, герметизация мест разъемов и упаковка в спецтару. В случае отправки изделия воздушным путем экспедиция консервирует съемное оборудование, запчасти и отправляет их железной дорогой до места назначения.

               Все испытания, проводящиеся на аэродроме, оформляются соответствующими документами.

               Полеты записываются в формуляры двигателей и летательного аппарата.

               Оформленные необходимыми подписями паспорта на приборы и готовые изделия вкладываются в формуляр ЛА; формуляр подписывается руководством завода и главным контролером, после чего ЛА считается полностью изготовленным, испытанным и подготовленным к передаче заказчику.

               Технологические паспорта на сборку агрегатов и ЛА в целом остаются на заводе в деле летательного аппарата.

1.5. МЕТОДЫ ИСПЫТАНИЙ АЭРОКОСМИЧЕСКОЙ ТЕХНИКИ

          Применяемые в настоящее время методы испытаний можно разделить на две группы:

           1. Физические испытания реальной аппаратуры или ее макетов.

           2. Испытания, осуществляемые моделированием.

          Физические (натурные)  испытания могут осуществляться в эксплуатационных и лабораторных условиях. Лабораторные испытания отличаются от условий реальной эксплуатации тем, что при их проведении еще не удается создать внешние воздействия (полная нагрузка) одновременно. Обычно в лабораторных испытаниях изделия подвергаются воздействию одного – двух определенных воздействий, что приводит к результатам, несколько отличающимся от полученных при реальной эксплуатации.

         Физические испытания могут проводиться, как при воздействии внешних факторов, создаваемых искусственным путем с применением специальных испытательных стендов и специального испытательного оборудования, так и при воздействии естественных факторов.

        В зависимости от указанных условий и организации испытаний они классифицируются на:

        - лабораторные испытания;

        - стендовые испытания;

        - полигонные испытания;

        - натурные испытания;

        - эксплуатационные испытания.

        Лабораторные и стендовые испытания отличаются от испытаний в реальных условиях эксплуатации тем, что при их проведении пока еще представляется возможным моделировать все внешние воздействия одновременно в той же совокупности, которая имеет место при реальной эксплуатации. Обычно при лабораторных и стендовых испытаниях изделия подвергаются воздействию одного или нескольких определенных климатических, механических или других факторов.

        Полигонные испытания проводят на специально оборудованных полигонах. Широко распространены полигонные испытания изделий, предназначенных для эксплуатации и хранения только в определенных климатических условиях – их проводят на полигонах, расположенных в пунктах, имеющих характерные климатические параметры внешней среды.

        Натурные испытания – испытания изделий в условиях, соответствующих условиям их использованию по прямому назначению с непосредственной оценкой или контролем определенных тактико-технических характеристик изделий.

        Объективность натурных испытаний может быть обеспечена при выполнении трех основных условий:

        - испытаниям подвергаются серийно изготовленные образцы изделий;

        - испытания проводятся при воздействии на изделия факторов, действующих в реальных условиях эксплуатации;

        - определяемые тактико-технические характеристики изделий измеряются только непосредственно, без применения специальных дополнительных экспериментальных или аналитических зависимостей.

        Цель полигонных и натурных испытаний – исследование комплексного влияния реальных, естественных, воздействующих климатических, механических и других факторов на изменение параметров изделия и вызывающих их обратимые и необратимые отказы при эксплуатации, длительной консервации и хранении. Эти испытания обеспечивают получение полной и достоверной информации о комплексном влиянии факторов окружающей среды на параметры изделий аэрокосмической техники.

        По результатам полигонных и натурных испытаний разрабатываются рекомендации по способам защиты изделий от воздействия внешних факторов.

        Эксплуатационные испытания – испытания объекта, проводимые непосредственно в условиях эксплуатации. Одним из основных видов эксплуатационных испытаний является опытная эксплуатация изделий. Иногда проводится подконтрольная эксплуатация, которая условно может быть отнесена к эксплуатационным испытаниям.

        Испытания с использованием моделей осуществляются методами физического и математического моделирования. Применение этих методов позволяет отказаться от ряда сложных физических испытаний образцов реальных изделий или их макетов.

          Все испытания можно разделить на механические, климатические и электрические.

          

1.6.  МЕХАНИЧЕСКИЕ  ИСПЫТАНИЯ  АЭРОКОСМИЧЕСКОЙ ТЕХНИКИ

         Большинство изделий аэрокосмической техники  в процессе эксплуатации и при транспортировке подвергаются различным механическим воздействиям. Результатом такого воздействия является возникновение вредного колебательного процесса, получившего название вибрации. Вибрацией принято также называть колебательное движение, воспроизводимое с испытательной целью специальными устройствами - вибрационными стендами и вибраторами. Частным случаем импульсной вибрации является одиночный механический импульс, называемый ударом. В зависимости от целей испытаний на воздействие вибрационных и ударных нагрузок различают проверку на прочность и на устойчивость.

          Цель проверки на прочность – установление способности изделия противостоять разрушающему влиянию механических воздействий и продолжать после их прекращения нормально выполнять свои функции.        Цель проверки на устойчивость – установление способности изделия выполнять свои функции и сохранять электрические параметры при механических воздействиях в пределах  норм, указанных в ТУ.

          К механическим испытаниям относится проверка работы изделия в условиях воздействия на него механических факторов, создаваемых в реальной обстановке или с помощью специальных испытательных устройств. Механические испытания включают проверку вибропрочности, виброустойчивости, ударной прочности, устойчивости к воздействию центробежного ускорения и ускорений, возникающих при транспортировке.

          Механические испытания проводятся в нормальных климатических условиях, кроме особо оговоренных случаев. Как правило, проверяемые изделия закрепляют на испытательных стендах так же, как это делается при эксплуатации.

          Испытания вибропрочности проводят на одной частоте вибрации с целью выявления грубых технологических дефектов и в заданном диапазоне частот с целью проверки способности изделия противостоять разрушающему действию вибрации и выполнять свои функции во время и после действия вибрации.

         Вибрация создается методом качающейся частоты или методом фиксированных частот. Осмотр внешнего вида и проверку параметров изделия производят до и после испытания.

          Испытания на виброустойчивость проводят с целью проверки способности изделий выполнять свои функции и сохранять параметры в пределах установленных норм в условиях вибрации в заданном диапазоне частот и ускорений. Проверка виброустойчивости изделий проводится обычно при плавном изменении в течение 3-5 мин частоты от нижнего предела до верхнего и обратно.

          В ряде случаев изделия подвергаются также испытаниям для обнаружения резонанса конструктивных элементов. Также следует упомянуть об испытаниях изделий на акустическую устойчивость, когда проверяется способность изделия выполнять свои функции и сохранять установленные параметры в заданных пределах при воздействии акустических шумов, предусмотренных ТУ.

        Испытания на ударную прочность проводятся с целью проверки способности изделия противостоять разрушающему действию ударов и выполнять свои функции после их воздействия. В отличие от этого испытания на ударную устойчивость преследуют цель проверки способности изделия выполнять свои функции при воздействии ударных нагрузок.

         Испытания ударной прочности и устойчивости выполняются на ударных стендах, сообщающих проверяемому изделию, находящемуся во включенном состоянии, определенное количество ударных ускорений, величину которых, как и продолжительность импульса, устанавливают в зависимости от веса прибора.

      В ряде случаев производятся также испытания на устойчивость изделия к воздействию одиночных ударов с большим ускорением для проверки его способности противостоять действию таких ударов и выполнять свои функции в процессе и после их воздействия.

       Испытания на прочность при падении выполняются с целью проверки отсутствия разрушений в конструкции и целостности креплений элементов при возможных падениях.

        Устойчивость изделий  к воздействию центробежных ускорений проверяют на центрифугах, обычно включив изделие и выдерживая заданную величину ускорения примерно в центре тяжести испытуемого изделия. Время разгона и остановки центрифуги в продолжительность испытаний не включают.

         При заданной величине ускорения Јц (в единицах ускорения силы тяжести) и выбранном расстоянии R (см) от центра тяжести изделия до центра вращения платформы число оборотов центрифуги в минуту определяют по формуле

                                                             ___________

                                                            /         Jц

n = √ ─────6── .

      11,2·10‾  R

       Расстояние r (см) от центра тяжести груза противовеса до центра вращения находят в зависимости от  массы испытуемого изделия Ρ, груза противовеса Q и расстояния R:

Ρ R

r=─────.

Q

      Испытания на наличие и отсутствие резонансных частот проводят с целью проверки механических свойств изделия и получения исходной информации для выбора методов испытаний на виброустойчивость, вибропрочность, на воздействие акустического шума, а также для выбора длительности действия ударного ускорения при испытаниях на воздействие механических ударов одиночного и многократного действия.

      Значения резонансных частот конструкции, выявленные в процессе испытаний, должны быть указаны в стандартах и ТУ на изделие.

      Испытания проводят на отдельной выборке изделий, равной 3 – 5 шт. Вибрационная установка должна обеспечивать получение синусоидальных колебаний во всем диапазоне частот, установленном в стандартах и ТУ на изделие.

       Испытания проводят в диапазоне частот 0,2 fр – 1,5 fр , но не выше 20000 Гц, где fр – резонансная частота, определяемая методом расчета или на основании испытаний аналогичной конструкции. Если не известно ориентировочное значение резонансной частоты, то испытания проводят в диапазоне частот 40 – 20000 Гц или до частоты, установленной в стандартах и ТУ на изделие.

        Поиск резонансных частот проводят путем плавного изменения частот при поддержании постоянной амплитуды ускорений. Амплитуда ускорения должна быть минимально возможной, но достаточной для выявления резонанса и не превышать амплитуду ускорения, установленную для испытания на вибропрочность.

         Испытания на воздействие акустического шума проводят с целью определения способности изделия выполнять свои функции и сохранять свои параметры в пределах норм, указанных в стандартах и ТУ на изделие, в условиях воздействия повышенного акустического шума.

         Испытания проводят одним из следующих методов:

         - испытания путем воздействия на изделие случайного акустического шума;

         - испытания путем воздействия на изделия акустического шума меняющейся частоты.

         При первом методе испытательная установка должна обеспечивать получение случайного акустического шума в диапазоне частот 10000 Гц при уровне звукового давления, соответствующем требуемой степени жесткости.

         Испытания проводят в реверберационной акустической камере. Предпочтительна камера в форме неправильного пятиугольника, причем размер стороны пятиугольника должен не менее чем в два раза превышать наибольший габаритный размер изделия.

        Крепление изделий или приспособлений с изделиями производят в рабочей зоне камеры на эластичных растяжках (резиновые шнуры, полосы и т.п.). Резонансная частота приспособления, если оно применяется, должна быть не ниже 15 КГц.

       Испытания проводят под электрической нагрузкой путем воздействия акустического шума в диапазоне частот 125 – 10000 Гц, при общем уровне шума в пределах 130 – 170 дБ.

       В процессе испытания проводят контроль параметров изделий. Рекомендуется выбирать такие параметры, по изменению которых можно судить об устойчивости изделия к воздействию акустического шума (например, уровень виброшумов, искажение выходного сигнала или изменение его значения, целостность электрической цепи, изменение контактного сопротивления и т.д.).

       При втором методе испытательная установка должна обеспечивать получение акустического шума меняющейся частоты в диапазоне 125 – 10000 Гц при уровне звукового давления, соответствующем требуемой степени жесткости.

        Испытания проводят под электрической нагрузкой путем воздействия тона меняющейся частоты в диапазоне частот 200 – 1000 Гц. Уровень звукового давления должен лежать в пределах 120 – 160 дБ.

        Испытания проводят при плавном изменении частоты по всему диапазону от низшей к высшей и обратно (один цикл) в течение 30 мин, если большее время не требуется для контроля параметров изделия. В процессе испытаний проводят контроль параметров изделий.

       Испытания изделия на прочность при транспортировании выполняются с целью проверки их способности противостоять разрушающему действию механических нагрузок, возникающих при их перевозке любым транспортом на любое расстояние.

        Испытания устойчивости изделия к воздействию ускорений, возникающих при перевозке, производят либо с помощью вибрационных и ударных установок, позволяющих имитировать соответствующие ускорения, либо непосредственным транспортированием изделий, упакованных в принятую для транспортировки тару, на грузовых автомобилях. Грузовые автомобили передвигаются по булыжным или грунтовым (проселочным) дорогам с установленной скоростью (например,20-30 км/час) на определенное расстояние (не менее 200 км). После испытания изделия осматривают и производят измерение параметров, указанных в ТУ. Иногда осмотр испытуемых изделий рекомендуется производить через каждые 100 км пробега.

 

1.7.  КЛИМАТИЧЕСКИЕ  ИСПЫТАНИЯ  АЭРОКОСМИЧЕСКОЙ ТЕХНИКИ

         К климатическим относятся испытания изделий в условиях воздействия на них климатических факторов, создаваемых специальными установками. В зависимости от характера воздействия на изделие окружающей среды различают испытания влагоустойчивости, холодо- и теплоустойчивости, высотности, герметичности, брызго - и пылезащищенности и др. Климатические испытания рекомендуется проводить после выполнения механических и электрических испытаний.

          Условия климатических испытаний могут быть как нормальными (температура +25±10°С, относительная влажность 65±15%, атмосферное давление 760±30 мм рт. ст.), так и особыми, отличающимися от указанных выше.

         Режимы и условия испытаний устанавливаются в зависимости от жесткости, которая, в свою очередь, определяется условиями дальнейшей эксплуатации изделий. Различают 14 степеней жесткости испытаний изделий.

         Испытания на влагоустойчивость. Возможны две основные формы взаимодействия воды с материалами: при первой форме вода проникает во все трещины, зазоры, капилляры или находится на поверхности вещества, удерживаясь на его частицах. При второй форме вода оказывается химически связанной с элементами вещества.

          Различают два вида испытаний на влагоустойчивость: при длительном и кратковременном воздействии. Испытания при длительном воздействии повышенной влажности проводят с целью определения устойчивости параметров изделия и выявления различных дефектов (коррозия, повреждение покрытий).

          Испытания при кратковременных воздействиях производят для выявления дефектов, которые могут возникнуть из-за нарушения технологии производства изделий и качества применяемых в производстве материалов.

          В зависимости от условий эксплуатации, в которых должны работать испытуемые изделия, их подвергают циклическим или непрерывным испытаниям с выпадением или без выпадения росы.

         Любому виду испытаний предшествует внешний осмотр изделия и измерение параметров. Далее изделие помещают в камеру влажности и при необходимости закрепляют, а иногда механически нагружают. Температуру в камере повышают до 40-50С и выдерживают в течение времени, предусмотренного в ТУ, но не более двух часов. Затем в зависимости от заданного режима испытаний устанавливают требуемую температуру и относительную влажность. Несмотря на то, что испытания, на длительное воздействие не предусматривают выпадения росы, ее кратковременное появление считают допустимым.

При испытаниях на кратковременное непрерывное воздействие изделия в нерабочем состоянии выдерживают в камере в течение 2-15 суток.

          С целью ускорения процесса испытаний и приближения его к реальным условиям эксплуатации для некоторых видов изделий проводят циклические испытания. Ускорение процесса воздействия влаги на испытуемые изделия достигается повышением температуры и созданием условий выпадения росы. В зависимости от степени жесткости испытаний изделия могут подвергаться воздействию нескольких (от 2 до 6) циклов. После выключения источников тепла и влаги испытуемое изделие не извлекают из камеры, а подвергают выдержке. Время выдержки оговаривается в ТУ и зависит от вида испытаний и характера изделий. По окончании времени выдержки изделие извлекают из камеры и выдерживают еще определенное время в нормальных климатических условиях. При испытаниях на длительное воздействие время выдержки должно быть не менее 24 часов, а при испытаниях на кратковременное воздействие – 1-2 часа. После выдержки проводится внешний осмотр и измерение параметров. Соответствие параметров установленным требованиям позволяет считать, что изделие испытания выдержало. Перед измерением параметров изделие прогревают (выдерживают во включенном состоянии) в течение времени, указанного в ТУ, но не более 15 мин. Длительность измерений не должна превышать 10-15 мин.

           Испытания на холодо- и теплоустойчивость.  Как показывает анализ, температура воздуха может колебаться от -70 до +68С. При эксплуатации авиационной аппаратуры перепады температуры могут достигать 80С при скорости изменения температуры до 50С в мин.

             Повышение температуры изделий  может вызвать как постепенные, так и внезапные отказы, изменение физико-химических и механических свойств материалов и ЭРЭ, изменение сопротивления, угла диэлектрических потерь, электрической прочности, может привести к изменениям параметров элементов. Цель испытаний на теплоустойчивость – определение способности изделий сохранять свои параметры в условиях воздействия повышенной температуры. Возможны два варианта проведения испытаний:

             - питание и электрическая нагрузка включены на все время проведения испытаний, и периодически проводятся измерение параметров;

             - изделия находятся в выключенном состоянии и включаются только на время измерения параметров.

            Измерение параметров рекомендуется проводить не ранее чем через 10-15 мин.после включения. Их продолжительность не должна превышать 15мин. Если измерение параметров изделия внутри камеры оказывается невозможным, допускается изъятие изделия из камеры, но не более чем на 3 мин. Продолжительность испытаний определяется ТУ.

           Испытания на воздействие атмосферного давления. Условия эксплуатации различных изделий аэрокосмической техники  приводят к необходимости их испытания на высотность, т.е. при пониженном атмосферном давлении. Взаимосвязь изменения давления и температуры с высотой вызывает необходимость рассмотрения испытаний на высотность при нормальной, повышенной и пониженной температуре.

           После внешнего осмотра и контроля основных параметров в нормальных условиях изделие помещают в барокамеру, позволяющую установить давление воздуха до 3 атм. и поддерживать его с погрешностью, не превышающей 0,2 атм. Время выдержки оговаривается ТУ. Следует иметь в виду, что после окончания испытаний на воздействие атмосферного давления необходимо с помощью вентиля впустить в камеру воздух и только после выравнивания давлений открывать крышку барокамеры.

           Испытания на пылеустойчивость. Аэрозоли (пыль) представляют собой мельчайшие частицы различного происхождения и различных физико-механических свойств. Пыль, оседая на поверхность различных элементов конструкции, создает условия для лучшего увлажнения, а это приводит к возникновению коррозии металлов. Увлажненная пыль на лакокрасочных покрытиях вызывает химические реакции, приводящие к их разрушению. Наличие пыли на ЭРЭ вызывает изменение их электрических параметров. Действие пыли может вызвать заедание движущихся частей, ускоряет износ контактов. Если изделие предназначено для работы в среде с повышенной концентрацией пыли, его подвергают испытанию на пылезащищенность, цель которого – выявление способности изделия не допустить попадания пыли внутрь корпуса (кожуха).

           Если изделие специально не защищено от проникновения пыли, но вынуждено работать в среде с повышенной концентрацией пыли, то для установления способности материалов и покрытий противостоять разрушающему (абразивному) воздействию пыли его испытывают на пылеустойчивость. Изделие помещают в камеру и размещают таким образом, чтобы воздействие пыли максимально соответствовало эксплуатационным условиям. Испытания проводят обдуванием изделия пылевой смесью определенного состава.

            При испытании на пылеустойчивость применяют просушенную пылевую смесь

- 60-70% песка, 15-20% мела, 15-20% коалита. Величина частиц не должна быть более 50 мкм. Скорость циркуляции воздушно-пылевого потока 0,5-1,0 мс. Продолжительность обдува – 2 часа с последующей выдержкой для оседания пыли.

            При испытании пылезащищенность в состав пылевой смеси вводят флуоресцирующий порошок (сульфид цинка), позволяющий выявить проникновение пыли внутрь испытуемого изделия. При испытании изделие переносят в затемненное помещение и облучают ультрафиолетовым светом, под действием которого флуоресцирующий порошок начинает светиться. По окончании заданной продолжительности воздействия пыли производят измерение параметров на соответствие ТУ.

             Испытания на брызго - и водозащищенность. Аппаратура, предназначенная для работы на открытом воздухе в наземных условиях или на кораблях, под навесами, а также в условиях непосредственного погружения в воду, должна подвергаться испытаниям на брызгозащищенность (дождевание), водозащищенность и водонепроницаемость. Все эти испытания проводятся с целью выявления устойчивости работы изделия во время и после пребывания под указанными видами воздействия воды. При испытаниях на брызгозащищенность изделия подвергаются равномерному обрызгиванию водой со всех сторон под углом 45 с определенной интенсивностью. Для приближения к эксплуатационным условиям изделие устанавливают на вращающийся стол. Частота вращения 1-2 об. в мин. Годными считаются те изделия, у которых вода не попадает внутрь кожуха, а параметры соответствуют установленным нормам.

            Испытания на водопроницаемость осуществляют погружением испытуемого изделия в пресную или морскую воду на определенную глубину. Иногда при испытаниях на водопроницаемость их подвергают импульсному гидростатическому давлению. При этом к действующему в течение длительного времени постоянному давлению воды добавляется импульсное гидравлическое давление. Длительность импульса от 1 до 25 мс. Испытания на водозащищенность осуществляют воздействием струй пресной или морской воды с давлением 2 ат. в месте встречи с поверхностью испытуемого изделия. Для проведения испытаний используются камеры дождевания. После испытаний проверяют параметры изделия на соответствие ТУ.

             Радиационные испытания. Воздействующую на изделия АРКТ радиацию по ее происхождению можно разделить на естественную и искусственную. К естественной радиации относятся космические излучения, корпускулярное и рентгеновское излучение Солнца. Искусственная радиация возникает в результате ядерных реакций в реакторе или ядерных взрывов.

             Воздействие радиации на материалы, применяемые в АРКТ, приводит к нарушению кристаллической структуры; образованию атомов примесей других элементов; ионизации; изменению структуры, распаду молекул, возникновению химических реакций; возникновению люминесценции  повышению температуры; уменьшению сопротивления резисторов; увеличению утечки конденсаторов; сдвигу обратных характеристик, увеличению сопротивления насыщения в прямом направлении у диодов; возрастанию рабочего тока, уменьшению коэффициента усиления, увеличению температуры утечки у триодов.

            Такие же изменения происходят и в интегральных микросхемах, но выражены они в большой степени.

            Радиационные испытания проводятся для определения устойчивости изделий к воздействию радиации, а также для проверки их способности выполнять свои функции и сохранять неизменными параметры в процессе и после пребывания в среде с повышенной радиоактивностью.

            При испытаниях  целесообразно применять самопишущую измерительную аппаратуру со специальным экранированием, исключающим наводки. Для проведения испытаний изделия монтируются на длинные шасси, которые помещаются на специальные стеллажи для транспортировки. Далее при помощи эскалатора шасси устанавливают в непосредственной близости от реактора. Связь с измерительной аппаратурой и источниками питания осуществляется при помощи кабелей, припускаемых через заполненный водой кабельный канал. Для испытаний используются специальные импульсные реакторы. После испытаний изделия проверяются на соответствие ТУ.

           Электрические испытания. К электрическим испытаниям изоляции токоведущих частей относятся проверка электрической прочности изоляции и измерение ее электрического сопротивления.

           Испытания по определению количественных показателей надежности могут проводиться как в лабораторных, так и непосредственно в эксплуатационных условиях. При оценке результатов этих испытаний учитываются все отказы, возникшие во время испытаний (в том числе и при проведении профилактических работ и проверок) за исключением отказов, возникших вследствие грубого нарушения инструкции по эксплуатации изделия.

           С целью определения пригодности изделий к выполнению своих функций после установленных сроков длительного хранения проводят испытания на хранение.

2. ИСПЫТАНИЯ ИЗДЕЛИЙ АЭРОКОСМИЧЕСКОЙ ТЕХНИКИ

НА ВЛИЯНИЕ МЕХАНИЧЕСКИХ ВОЗДЕЙСТВИЙ.

         Все изделия аэрокосмической техники  испытываются на влияние механических воздействий: вибрации, тряски и ударов.

        При этих испытаниях проверяют как прочность, так и устойчивость изделий. Изделия, способные противостоять разрушающему влиянию механических воздействий (вибрации, тряске и ударам) и продолжать после этого нормально выполнять свои функции, относятся к вибропрочным, тряскопрочным или ударопрочным.

       Изделия, способные нормально выполнять свои функции во время вибрации и тряски, считаются виброустойчивыми и тряскоустойчивыми.

        Режим испытания (длительность, максимальное ускорение, направление сотрясений и т.п.) и допускаемые величины отклонений показывающего или регистрирующего органа прибора (элемента автоматической системы) от нормального положения устанавливаются ТУ на отдельные виды изделий.

        К основным источникам вибраций изделий аэрокосмической техники   относятся винтомоторная группа или реактивный двигатель. Поэтому основная частота вибраций соответствует числу оборотов вала двигателя; вторая, третья и другие гармоники вибрации кратны основной частоте, причем их интенсивность уменьшается с увеличением порядка гармоники.

    Устройство, создающее искусственную вибрацию для испытаний, называется вибратором.

      Испытания иногда проводят, укрепляя вибратор непосредственно на испытуемом изделии, однако чаще изделие или несколько изделий укрепляют на рабочем столе, которому сообщается вибрация от вибратора. Такая испытательная установка представляет собой вибростенд.

       Различают следующие виды вибраторов: гармонические, создающие вибрацию синусоидальной формы; бигармонические, вибрация которых представляет собой два синусоидальных колебаний с разными частотами; импульсные, вибрация которых передается отдельными импульсами; имитационные, частота и амплитуда вибрации которых изменяются по заданному закону. Помимо этого вибраторы можно классифицировать по виду используемой энергии, как, например, механические, электродинамические, электромагнитные, пьезоэлектрические, магнитострикционные, гидравлические и пневматические.

        Вибростенды характеризуются следующими эксплуатационными параметрами: максимально допустимым весом испытуемых изделий; испытательным диапазоном частот вибрации; испытательным диапазоном предельных значений амплитуд вибрационных ускорений или соответствующих амплитуд смещений рабочего стола при его максимальном нагружении

        Помимо этого вибростенд характеризуют следующие данные: рабочая площадь стола; параметры привода (мощность, вид электроэнергии, число оборотов электродвигателя); вес и габариты стенда.

       

 2.1. МЕТОДИКА ИСПЫТАНИЙ ИЗДЕЛИЙ  НА ВИБРОУСТОЙЧИВОСТЬ И ВИБРОПРОЧНОСТЬ

       Испытания на виброустойчивость проводят с целью проверки способности изделий выполнять свои функции и сохранять свои параметры в пределах значений, указанных в стандартах и ТУ на изделия в условиях воздействия вибрации.

       Испытания проводят одним из следующих методов:

       - испытания на виброустойчивость при воздействии синусоидальной вибрации;

       - испытания на виброустойчивость при воздействии широкополосной случайной вибрации.

       При первом методе вибрационная установка должна обеспечивать получение синусоидальной вибрации с параметрами, установленными для требуемой степени жесткости.

       Испытания проводят под электрической нагрузкой, параметры и метод контроля которой должны быть установлены стандартами и ТУ на изделия, путем плавного изменения частоты в заданном диапазоне от низшей к высшей и обратно.

       Для проверки виброустойчивости рекомендуется выбирать параметры, по изменению которых можно судить о виброустойчивости изделия в целом (например, уровень виброшумов, искажение выходного сигнала или изменение его величины, целостность электрической цепи, нестабильность контактного сопротивления и т.д.).

        При обнаружении у изделия частот, на которых наблюдается нестабильность работы или ухудшение параметров, дополнительно проводят выдержку на этих частотах в течение времени, указанного в стандартах и ТУ на изделия, но не менее 5 мин.

        Испытания проводят при воздействии вибрации в трех взаимно перпендикулярных направлениях по отношению к изделию, если другие условия не указаны в стандартах и ТУ на изделия.

        В конце испытаний проводят визуальный осмотр изделий и измерения их параметров.

        При втором методе вибрационная установка должна обеспечивать получение широкополосной случайной вибрации с параметрами, установленными для требуемой степени жесткости.

        Продолжительность воздействия вибрации в каждом направлении воздействия определяется временем проверки работоспособности изделия.

        Проверяемые параметры, их значения и методы проверки указываются в стандартах и ТУ на изделия.

        Испытания на вибропрочность проводят с целью проверки способности изделия противостоять разрушающему действию вибрации и сохранять свои параметры в пределах значений, указанных в стандартах и ТУ на изделия после ее воздействия.

        Испытания проводят одним из следующих методов (выбор метода определяется в зависимости от значения резонансных частот конструкции):

        - испытания методом качающейся частоты, в том числе:

        а) испытание методом качающейся частоты во всем диапазоне частот. Данный метод применяют для изделий, у которых резонансные частоты распределены по всему диапазону частот испытаний или не установлены;

        б) испытания методом качающейся частоты при повышенных значениях амплитуды ускорения. Испытания данным методом проводят во всех случаях, когда необходимо сократить время испытаний. Рекомендуется применять этот метод для испытаний миниатюрных изделий, работающих в жестких условиях;

        в) испытания методом качающейся частоты, исключая диапазон частот ниже 100 Гц. Данный метод применяют, если низшая резонансная частота изделия превышает 200 Гц;

        г) испытания методом качающейся частоты в области резонансных частот. Данный метод применяют для изделий, у которых резонансные частоты находятся в диапазоне частот, соответствующем требуемой степени жесткости;

        д) испытания методом качающейся частоты с переносом диапазона частот испытаний в область резонансных частот. Данный метод применяют для изделий, у которых низшая резонансная частота превышает верхнюю частоту диапазона, соответствующего заданной степени жесткости;

        е) испытания на одной фиксированной частоте. Данный метод применяют для изделий, у которых низшая резонансная частота более чем в 1,5 раза превышает верхнюю частоту диапазона, соответствующего требуемой степени жесткости;

        - испытания методом фиксированных частот во всем диапазоне. Данный метод допускается применять по согласованию с заказчиком, если невозможно применение других методов;

        - испытания путем воздействия широкополосной случайной вибрации. Данный метод применяют для испытаний изделий, имеющих в заданном диапазоне частот не менее 4 резонансов, если к изделиям предъявлено требование по прочности к воздействию случайной вибрации.

        Конкретный метод испытаний указывается в стандартах и ТУ на изделия. Значения резонансных частот при выборе метода испытаний принимают на основании измерений на стадии разработки и по справочным данным.

        Испытаниям на вибропрочность подвергают те же образцы изделий, которые были испытаны на виброустойчивость, если последний вид испытаний предусмотрен в стандартах и ТУ на изделия.

2.2.  ОБОРУДОВАНИЕ ДЛЯ ИСПЫТАНИЙ НА ВОЗДЕЙСТВИЕ ВИБРАЦИОННЫХ УСКОРЕНИЙ

         При испытании приборных систем на вибропрочность и виброустойчивость наиболее часто используются механические вибростенды:

              -   кривошипно-шатунные с жесткой или гибкой связью;

  •  инерционные.

         Конструкция  кривошипно-шатунного вибростенда с гибкой связью представлена на рис. 2.1.

        Колебательная система стенда представляет две массы, связанные между собой пружинами. Одной массой является рабочий стол 1, с закрепленными на нем испытуемыми приборами. Другой массой является реактивный груз 8 и связанные с ним детали. Первая масса подвешена на пружинах 2, вторая на пружинах 13. Пружины прикреплены с помощью промежуточных пружинных скоб 12 к корпусу 11.

Рис. 2.1. Кривошипно-шатунный вибростенд с гибкой связью

        Электродвигатель 17 приводит во вращение эксцентриковый валик 10, смонтированный на шарикоподшипниках в реактивном грузе 8. Благодаря эксцентриситету (е = 0,78 – 0,8 мм) валик 10, вращаясь, сообщает через толкатель 14 и резиновый демпфер 15, колебательное движение рабочему столу 1. Обе массы получают колебательное движение, причем в противофазе. С помощью винта 3, раздвижных гаек 20 можно менять жесткость пружин 7 и 21 и следовательно амплитуду колебаний рабочего стола вибростенда. Масса реактивного груза 8 с деталями на 2,5 – 3,0 кг больше массы рабочего стола с приборами.

       Частота колебаний вибростенда зависит от числа оборотов электродвигателя и регулируется с помощью реостата, управляемого маховиком 19.

        Испытуемые приборы размещают так, чтобы нагрузка распределялась симметрично относительно центра рабочего стола, причем приборы должны быть надежно закреплены, а их положение должно соответствовать требованиям ТУ. При испытаниях приборов малого веса (меньше 5 кг) на столе закрепляется дополнительный груз.

        Технические характеристики вибростенда:

  •  максимальный вес испытуемых приборов………………….15 кг;
  •  максимальное ускорение……………………………………..15 g;
  •  диапазон частот…………………………………………….15 – 85 Гц;
  •  размеры рабочего стола…………………………………300 х 400 мм;
  •  габариты вибростенда…………………………….550 х 350 х 450 мм;
  •  вес вибростенда……………………………………………….90 кг.

Инерционные вибростенды.

        У инерционных вибростендов вибрация рабочего стола возникает под действием результирующей центробежной силы, создаваемой двумя неуравновешанными массами, вращающимися в противоположных направлениях.

        Конструкция инерционного вибростенда представлена на рис. 2.2.

Рис. 2.2.  Конструкция инерционного вибростенда

        Масса вибрирующей части стенда (стол 1, с закрепленными на нем приборами) составляет массу подвижной части, вес которой уравновешивается пружиной 3. Вибратор 4 состоит из двух вращающихся в разные стороны валов, на каждом конце которых насажены грузы в виде двух стальных секторов. Вал 6 получает вращение от электродвигателя 5 через клиноременную передачу 7 и, будучи связан зубчатой передачей 8 и 9 с другим валом, сообщает ему движение с той же скоростью, но в обратном направлении. Механизм вибратора устроен так, чтобы результирующая центробежная сила, создаваемая неуравновешанными грузами была направлена вдоль оси 2. Эта сила приводит подвижную часть стенда в возвратно-поступательное движение.

       Изменение режимов работы вибростенда достигается путем изменения оборотов электродвигателя и изменением угла сдвига секторов, закрепленных на осях вибратора.

       Некоторые конструктивные изменения позволяют, не меняя принципиальной, а иногда и кинематической схемы, создавать вибростенды, рассчитанные на нагрузку в широком диапазоне от 5 до 100 и более кг.

       Вибростенды с двумя рабочими столами

       При испытании авиационных приборов находят применение также вибромашины с двумя рабочими столами, один из которых перемещается в вертикальной, другой в горизонтальной плоскостях. Каждый из столов приводится в движение своим кривошипно-шатунным механизмом, причем их шатуны смещены друг относительно друга на 90.      

      Принцип действия такой вибромашины приведен на рис. 2.3.

Рис. 2.3.  Конструкция вибростенда с двумя рабочими столами

       Рабочие столы машины 4 и 5 приводятся в движение посредством шатунов 1 и 2, связанных с главным валом 6. Этот вал приводится в движение электродвигателем постоянного тока через ускоряющую клинно-ременную передачу.

      Кривошип главного вала представляет собой двойной эксцентрик, что позволяет производить бесступенчатое регулирование амплитуды колебаний столов в диапазоне от 0 до 25 мм. Движение рабочих столов направляется плоскими пружинами 3 (каждый стол поддерживается восемью пружинами). Степень уравновешивания сил инерции подвижных частей машины можно регулировать специальными грузами.

       Такие машины работают в диапазоне частот 10 – 120 Гц; максимальное ускорение – 25 g; максимальный вес испытываемых приборов – 15 кг.

       У некоторых типов таких вибростендов рабочие столы не подвешиваются на пружинах, а перемещаются в направляющих.

          Электродинамические вибростенды.

       

        Рассмотрим конструкцию вибростенда, работающего на высоких частотах и имеющего электродинамическую подвижную систему.

        Конструкция такого вибростенда приведена на рис. 2.4.

Рис. 2.4.  Конструкция электродинамического вибростенда

        В поле электромагнита, питаемого постоянным током, вибрирует катушка 13, подключенная к сети переменного тока, амплитуда и частота которого может регулироваться. С катушкой жестко связан вибрирующий рабочий стол 7, подвешенный в чугунной станине 1. Круглый стальной корпус магнита 3 установлен на резиновых буферах 2 в подшипнике, где он может поворачиваться на угол до 90. Наличие эластичных прокладок 2 устраняет необходимость в фундаменте. В корпусе магнита 3 на сердечнике помещена катушка возбуждения 10. Вибрирующая катушка 13 находится в воздушном зазоре магнита и соединена ведущим стержнем 9 с фланцем 8. Катушка, стержень и фланец образуют колебательную систему. Четыре плоские пружины 6, по две вверху и внизу, направляют колебательную систему при ее перемещении в зазоре. Для предотвращения возможного резонанса пружины снабжены амортизаторами 5. Испытуемые изделия закрепляются на рабочем столе 7.

         К вибрационной системе жестко прикрепляется емкостной датчик ускорения 17, а к корпусу – осциллятор 18 измерителя ускорений. Все вибрирующие и токопроводящие части вибростенда защищены колпаками 4 16. Для защиты от проникновения посторонних тел, металлической стружки и пыли отверстие верхнего колпака 4 закрыто резиновой мембраной. Зажимы 11 удерживают рабочий стол в нужном положении при его наклоне.

         В случае продолжительной работы с полной нагрузкой катушку охлаждают, подводя через патрубок 12 с фильтром очищенный сухой сжатый воздух.

          Технические характеристики стенда:

  •  диапазон частот……………………………………….20 – 1000 Гц;
  •  диапазон амплитуд……………………………………0 –8 мм;
  •  диапазон ускорений…………………………………...0 – 12 g;
  •  максимальный вес приборов…………………………..15 кг;
  •  габариты стола…………………………………………920 х 560 мм.

2.3. МЕТОДИКА ИСПЫТАНИЙ ИЗДЕЛИЙ НА УДАРНУЮ ПРОЧНОСТЬ

       Обычно ударные нагрузки возникают совместно с другими видами механических нагрузок и отличаются от них импульсным характером и кратковременностью действия.

       Цель испытаний на ударные нагрузки:

       - проверка способности изделий противостоять разрушающему воздействию ударных нагрузок и, если необходимо, выполнять свои функции в процессе воздействия ударов и после окончания воздействия;

      - оценка конструктивной прочности изделий;

      - демонстрация возможности применения изделий в условиях воздействия ударных нагрузок.

      Таким образом, испытания проводят с целью проверки способности изделия противостоять разрушающему действию механических ударов многократного действия и сохранять после их действия свои параметры в пределах значений, указанных в стандартах и ТУ на изделия.

      Испытательная установка должна обеспечивать получение механических ударов многократного действия с амплитудой ускорения, соответствующей заданной степени жесткости.

      Испытания проводят путем воздействия механических ударов многократного действия.

      Если изделия имеют входящие в их конструкцию встроенные элементы защиты (например, амортизаторы), то при выборе длительности действия ударного ускорения учитывают низшую резонансную частоту самого изделия, а не элементов защиты.

      Если резонансные частоты изделия не установлены, то длительность действия ударного ускорения указывают в стандартах и ТУ на изделия.

      Испытания проводят путем действия ударов поочередно в каждом из трех взаимно перпендикулярных направлений по отношению к изделию. При этом общее количество ударов должно поровну распределяться между направлениями, при которых проходят испытания.

      Испытания на ударную устойчивость проводят с целью проверки способности изделий выполнять свои функции в условиях действия механических ударов многократного действия.

      Испытания проводят под электрической нагрузкой, характер, параметры и метод контроля которой устанавливаются в стандартах и ТУ на изделия.

      Для проверки ударной устойчивости рекомендуется выбирать параметры, по изменению которых можно судить об ударной устойчивости изделия в целом (например, уровень виброшумов, искажение выходного сигнала или изменение его значения, целостность электрической цепи, нестабильность контактного сопротивления и т.д.).

      Испытания на воздействие одиночных ударов проводят с целью проверки способности изделий противостоять разрушающему действию механических ударов одиночного действия и выполнять свои функции после воздействия ударов, а также (если это указано в стандартах и ТУ) выполнять свои функции или не допускать ложных срабатываний в процессе воздействия ударов.

      Испытания могут проводиться как под электрической нагрузкой, так и без нее.

      Конкретную форму импульса ударного ускорения устанавливают в стандартах и ТУ на изделие. Рекомендуется полусинусоидальная форма импульса ударного ускорения.

      Значение длительности действия ударного ускорения с полусинусоидальной формой импульса выбирают в зависимости от нижних резонансных частот изделия. Если резонансные частоты изделий не установлены, то длительность действия ударного ускорения указывают в стандартах и ТУ на изделия.

      Испытания проводят путем воздействия ударов поочередно в каждом из двух противоположных направлений по трем взаимно перпендикулярным осям изделия (6 направлений), если у изделия невозможно выделить плоскости и оси симметрии. В остальных случаях выбор конкретных направлений воздействия проводится следующим образом:

       - при наличии оси симметрии испытания проводят вдоль оси симметрии в двух противоположных направлениях и в любом направлении, перпендикулярном к оси симметрии;

      - при наличии одной или нескольких плоскостей  симметрии направление воздействия выбирают так, чтобы перпендикулярно к каждой плоскости симметрии испытание проводилось в одном направлении.

      Изделия, у которых известно одно наиболее опасное направление воздействие, испытывают только в этом направлении.

      Конкретное число направлений воздействия указывают в стандартах и ТУ на изделия.

2.4. ОБОРУДОВАНИЕ ДЛЯ ИСПЫТАНИЙ НА ВОЗДЕЙСТВИЕ УДАРНЫХ  УСКОРЕНИЙ

      В программу испытаний большинства изделий аэрокосмической техники  входит проверка их работоспособности после воздействия ударных ускорений.

      Существующие установки обеспечивают возможность создания ударных ускорений от 15 до 600g. Ударные ускорения создаются установками в вертикальном направлении при ударе свободно падающего стола с испытуемым изделием об упругие наковальни.

      Ударное ускорение нарастает с момента соприкосновения рабочего стола с упругими элементами до максимального значения, когда имеет место наибольший прогиб наковален, после чего ускорение уменьшается до минимального значения. Этот процесс происходит за время, соответствующее длительности импульса.

      Ударный импульс характеризуется длительностью, величиной максимального ускорения и формой кривой изменения ускорения.

      Установки ударных ускорений характеризуются следующими эксплуатационными параметрами: ударным импульсом, частотой воздействия ударных импульсов и максимальной грузоподъемностью.

      Изменения ускорения ударного импульса должны происходить по кривой, близкой к полуволне синусоиды соответствующего периода. Максимальные расхождения экспериментальной кривой ускорения и аппроксимирующей кривой не должны превосходить ±20%.

       Основные параметры ударного ускорения должны быть стабильны; их отклонения от установленных значений в течение каждого часа работы не должны превышать по длительности ударного импульса ±15%, по ударному ускорению ±10% и по частоте ±5%. Форма кривой ударного импульса не должна также искажаться под влиянием собственных колебаний отдельных участков рабочего стола. На отдельных участках стола форма кривой ускорений ударного импульса должна быть одинаковой, причем оценка формы производится по длительности импульса, величине максимального значения ударного ускорения и аппроксимирующей кривой.

       Калиброванные упругие элементы, являющиеся одной из важных частей установок ударного ускорения, представляют собой обычно пакеты резиновых прокладок, пружины и т.п., рассчитанные на различные величины ударных ускорений

       Величину ускорения, возникающего при ударе, можно измерять с помощью различных датчиков (например, пьезоэлектрических) и осциллографа. При этом собственная резонансная частота пьезодатчика должна быть не менее 20000 гц.

        Согласование выхода датчика с входом осциллографа осуществляется при помощи электрометрического каскада или катодного повторителя. Чувствительность датчика (мв/g) определяют совместно с согласующим устройством на калибровочном вибростенде в диапазоне частот 50-1000 гц.          

       Длительность ударного импульса определяют с помощью такого же пьезоэлектрического датчика и электронного осциллографа. Возникающий на осциллографе импульс в момент удара фотографируется.

        Существующие отечественные и зарубежные установки ударных ускорений аналогичны как по принципу действия, так и по конструкции. В качестве примера рассмотрим конструкцию установки, представленной на рис. 2.5.

       Установка состоит из следующих основных узлов: рабочего стола(платформы) 11 с пазами для крепления испытуемых приборов, двумя направляющими штангами 23, подъемным роликом 10 и двумя ударниками 13; станины 16 с двумя приливами, на которых установлены упругие элементы 17; приводного механизма, включающего в себя электродвигатель 22, редуктор(шкив 5, зубчатые колеса 19 и 20) и подъемный кулачок 18.

        Подъем стола 11 производится поворотом кулачка 18: кулачок получает вращательное движение от электродвигателя 22 через шкив 2, клиноременную передачу 3, шкив 5 и зубчатую передачу 19 и 20. Контакт ролика 10 с поверхностью кулачка обеспечивает подъем стола при повороте вала кулачка. При дальнейшем повороте кулачка его поверхность соприкасается с планками подъемного механизма, при этом ролик входит в паз на поверхности кулачка. Для уменьшения износа кулачок помещен в масляную ванну.

Рис. 2.5.  Конструкция установки для испытания изделий на воздействие ударных ускорений

        

         При подъеме стола на максимальную высоту кромка кулачка подходит к кромке планок, после чего стол падает вниз на упругие элементы 17. Высоту падения стола можно регулировать, меняя набор пластин, высоту которого контролируют по шкале 14. Материалом для упругого элемента обычно служит мягкая резина различной толщины, а для получения величины ударного ускорения свыше 100g применяется твердая резина с соответствующим подбором высоты падения стола, которая не превышает 30 мм.

         Упругие элементы(амортизаторы из мягкой или твердой резины) представляют собой пакеты, которые предварительно калибруются. В зависимости от заданной величины ударного ускорения и выбранных упругих элементов различной толщины определяется высота падения стола. Для этого используются специальные графики.

          Основные технические характеристики:

  •  диапазон ударных ускорений………………………….1 – 150g;
  •  частота ударов…………………………………30 – 120 в минуту;
  •  вес рабочего стола………………………………………50 кг;
  •  вес испытуемых приборов…………………………..до 50 кг;
  •  максимальная высота падения……………………….30 мм;
  •  габаритные размеры стенда…………………..540 х 580 х 1000 мм;
  •  вес стенда……………………………………………….350 кг.

2.5. МЕТОДИКА ИСПЫТАНИЙ ИЗДЕЛИЙ  НА ВОЗДЕЙСТВИЕ ЛИНЕЙНЫХ (ЦЕНТРОБЕЖНЫХ) УСКОРЕНИЙ

         Испытания проводят с целью проверки способности изделий противостоять разрушающему воздействию линейного ускорения, если это указано в стандартах и ТУ на изделие, а также для проверки структурной прочности изделия в процессе производства.

        Устройствами для испытания изделий  на воздействие линейных (центробежных) ускорений являются центрифуги. Центрифуги, создающие в горизонтальной плоскости линейные (центробежные) радиально направленные ускорения, характеризуются следующими эксплуатационными параметрами:

   - максимальной величиной линейного ускорения;

   - скоростью нарастания линейных ускорений;

   - допустимой нагрузкой.         

        С помощью специальных устройств в системе управления центрифуги  (тормозное устройство, реостатное управление и др.) обеспечивается определенное увеличение (при разгоне) или уменьшение (при торможении) скорости рабочего стола.         

        К основным требованиям, предъявляемым к центрифугам, относятся:

  1.  наличие токосъемного устройства, позволяющего соединять электрические цепи испытуемых изделий с неподвижной частью электрической схемы;
  2.  возможность подвода в случае необходимости к испытуемым изделиям пневмопитания под заданным рабочим давлением или необходимого вакуума;
  3.  возможность измерения величины развиваемых центробежных ускорений и скорости их нарастания с помощью специальных измерительных приборов;
  4.  динамическая уравновешенность вращающихся элементов, обеспечиваемая наличием соответствующих балансов;
  5.  возможно малое аэродинамическое сопротивление, снижаемое с помощью специального козырька-обтекателя;
  6.  достаточно большой срок службы (до капитального ремонта), обычно не менее 3000 час.

          Зависимость величины амплитуды ускорения, выраженной в единицах ускорения силы тяжести, от интересующих нас факторов можно получить следующим образом.

                                                    πn

          Если учесть, что   ω = ——— ,  а амплитуда ускорения  

                                                    30

Rω²                      π²n²R

J =────,    то   Ј = ───── ,

g                         900g

                                  _____

                                /

                    30      /    Јg

откуда n = ─── √  ─── . С помощью номограммы [      ] можно найти любую                                                                                          

                      π R

из трех величин (Ј, n, R) при известных двух.

      При испытании изделий  на центрифуге изменение амплитуды ускорения достигается двумя способами:

       1) изменением скорости вращения n балки центрифуги;

       2) перемещением испытуемого изделия вдоль несущей балки, т.е. изменением радиуса вращения R.

        При испытании изделий  на центрифуге рекомендуется следующая очередность работ:

        1) надежно закрепить изделие при помощи специальных приспособлений и уравновесить его подбором противовесов: разность весов противовеса и испытуемого изделия не должна превышать 100 г. Иногда в качестве противовеса используют изделие, подобное испытуемому. При этом изделие должно быть закреплено таким образом, чтобы расчетное ускорение приходилось на геометрический центр испытуемой системы. Разность радиусов центров тяжести противовесов и изделия не должна превышать 20 мм, а разность положений центров тяжести по высоте над балкой или столом – 50 мм;

          2) подключить электрические провода к испытуемому изделию;

          3) повернуть балку центрифуги на 360º, убедиться в наличии зазора между выступающими частями испытуемого изделия и кожухом центрифуги;

          4) пользуясь пультом управления, установить параметры испытаний, в соответствие с ТУ на изделие, и запустить центрифугу;

          5) изделие во включенном состоянии подвергают воздействию линейного ускорения в каждом направлении по оси Х. При этом производят контроль за работой изделия;

          6) снижая скорость вращения, остановить центрифугу и отключить изделие от сети.

           Центрифуга должна быть закрыта защитным ограждением из толстого (18-20 мм) железа, усиленного сварным каркасом. Высота ограждения не менее 1,4-1,5 м. Пульт управления располагается на расстоянии 3-4 м от центрифуги. Безопасность обеспечивается специальной блокировкой дверей кабин с центрифугами. Блокировка проверяется ежедневно.

2.6. ОБОРУДОВАНИЕ ДЛЯ ИСПЫТАНИЙ НА ВОЗДЕЙСТВИЕ ЛИНЕЙНЫХ (ЦЕНТРОБЕЖНЫХ) УСКОРЕНИЙ.

            Применяемые в настоящее время для испытания авиационных приборов центрифуги имеют один и тот же принцип действия, но весьма существенно отличаются по конструкции.

           Конструкция центрифуги приведена на рис. 2.6.

Рис. 2.6.  Конструкция центрифуги

 

           Центрифуга включает в себя электродвигатель 1, червячный редуктор 2, несущую балку 3, на которой закрепляются испытуемые приборы, коллектор 4 для коммутации вращающихся испытуемых приборов, сварную раму 5, устанавливаемую на бетонном основании, а также пульт управления центрифугой со щитом подключения испытуемых приборов.

          Основные технические характеристики:

  •  диапазон создаваемых ускорений………………………3 – 50g;
  •  максимальный вес испытуемых приборов на одном плече..30 кг;
  •  число оборотов рабочего стола…………………….20 – 240 об/мин;
  •  длина одного плеча…………………………………..1,25 м.

         На рис. 2.7  представлена конструкция специальной центрифуги, предназначенной для создания линейных ускорений величиной до 100 g, изменяющихся по гармоническому закону.

       Жесткая рама, представляющая собой кривошип или хобот 2 и несущая на себе нижнюю и верхнюю опоры шатуна, вращается на неподвижной колонке 4, жестко связанной с основанием установки. По нижнему и верхнему поясам хобота расположены отверстия для крепления опор шатуна при различных амплитудах.

        При амплитуде А = 1м опоры шатуна должны занимать крайнее  левое положение, тогда как при амплитуде А = 0,5 м крайнее правое положение. При необходимости изменить амплитуду нужно, вынув пальцы из верхней и нижней опор шатуна и надев рукоятку на валик 5, поворачивать его до установки опор в требуемом положении.

Рис. 2.7. Конструкция центрифуги сложного вращения

        На нижней опоре шатуна расположены открытая и закрытая зубчатые передачи. В верхней опоре шатуна, кроме подшипника, расположен пластинчатый тормоз, предназначенный для компенсации момента, возникающий из-за неуравновешенности. Затягиванием гайки можно регулировать величину тормозного момента. К вертикальным стенкам хобота прикреплены противовесы.

        Основные технические характеристики:

  •  максимальная амплитуда движения рабочего стола…………1 м;
  •  максимальный ход рабочего стола…………………………….2 м;
  •  максимальный вес испытуемых изделий………………………5 кг;
  •  максимальный размер основания испытуемых изделий..200 х 200 мм
  •  максимальная высота центра тяжести испытуемых изделий.100мм;
  •  диапазон ускорений………………………………………….10 –300g.

  1.  ИСПЫТАНИЯ НА ВОЗДЕЙСТВИЕ УСКОРЕНИЙ, ВОЗНИКАЮЩИХ ПРИ ТРАНСПОРТИРОВАНИИ

   

         Для испытания изделий аэрокосмической техники  на воздействие ускорений, возникающих при транспортировании в кузовах грузовых автомашин, движущихся по грунтовым, булыжным или асфальтовым дорогам с различной скоростью, служат установки, имитирующие подобные ускорения.

        Конструкция установки представлена на рис. 2.8.

        Для этого рабочему столу установки 2,  с закрепленными на нем испытуемыми приборами 1, с помощью кулачков 3 сообщается периодическое скачкообразное движение. Грузоподъемность установки обычно составляет не менее 100 кг, размеры рабочего стола – 1500х1000 мм. Рабочий стол установки получает вибрационные и ударные ускорения величиной до 50g.

Рис. 2.8. Конструкция установки для испытания изделий при транспортировании

3. ИСПЫТАНИЯ ИЗДЕЛИЙ АЭРОКОСМИЧЕСКОЙ ТЕХНИКИ  В РАЗЛИЧНЫХ КЛИМАТИЧЕСКИХ УСЛОВИЯХ

       Надежность работы изделий аэрокосмической техники  в условиях эксплуатации определяется не только их устойчивостью к воздействию механических факторов, но и устойчивостью по отношению к климатическим влияниям, т.е. теплостойкостью, морозостойкостью, влагостойкостью, способностью работать при пониженном атмосферном давлении и т.п.

     Климатические испытания заключаются в выдерживании изделия в течение установленного времени в климатической испытательной камере во включенном или выключенном состоянии. Во время пребывания изделия в испытательной камере, после извлечения из нее или по истечению определенного времени, после выдержки в нормальных условиях проверяются технические параметры и проводятся электротехнические испытания с учетом климатических воздействий.

      Климатические испытания проводят обычно после испытаний при нормальных атмосферных условиях, механических и электрических испытаний. В реальных условиях эксплуатации изделие подвергается одновременному воздействию комплекса климатических факторов (температуры, влажности, давления, солнечной радиации, микроорганизмов – плесневых грибков, пыли и песка, морского тумана). Искусственное создание таких условий при испытаниях представляет значительные трудности, и поэтому часто климатические испытания проводят на установках по каждому климатическому фактору в отдельности или же одновременно по двум-трем климатическим факторам. Особенно распространены комбинированные камеры тепла и влаги, позволяющие воспроизводить условия тропической влажности, камеры холода и давления для воспроизведения условий верхних слоев атмосферы и более сложные камеры тепла, холода и давления.

     Комплексные испытания в комбинированных камерах предпочтительнее, так как климатические условия в них больше соответствуют реальным условиям эксплуатации.

      Степень воздействия климатических факторов определяется не только абсолютными значениями температуры, влажности, давления, но и скоростью их изменения.

       Большое значение имеет порядок проведения испытаний, ибо устойчивость изделий к воздействию климатических и механических факторов определяется главным образом устойчивостью электротехнических параметров изоляции. Трещины и увеличение капилляров изоляции, возникающие в процессе механических испытаний, ослабляют изоляцию. Это ослабление усугубляется циклическим воздействием температур и выявляется при испытании на влагоустойчивость. Замораживание воды в трещинах и капиллярах, происходящее во время испытания холодоустойчивости, приводят к дальнейшему разрушению изоляции, которое выявляется при последующих испытаниях. Такой порядок проведения испытаний эффективно выявляет скрытые дефекты, наиболее жестко воздействуя на изделия.

3.1 ВИДЫ КЛИМАТИЧЕСКИХ ИСПЫТАНИЙ

     Климатические испытания характеризуются последовательностью, значениями климатических факторов и временем их действия. В комплекс климатических испытаний входят испытания на:

      а) теплоустойчивость при температуре от +50 до +65ºС (323…338 К) в течение 4…10 час;

      б) холодоустойчивость при температуре от ─10 до ─60ºС (263…213 К) в течение 4…6 час;

      в) влагостойкость в условиях тропической влажности (температура 40ºС, относительная влажность воздуха 95…98%) в течение 48…96 час;

      г) влагостойкость при температуре 32ºС и относительной влажности 95…98% в течение 15…30 суток;

      д) брызгозащищенность в течение 2 час;

      е) водонепроницаемость в течение 1 час;

      ж) устойчивость к воздействию инея и росы в течение 2час;

      з) высотность при пониженном атмосферном давлении в течение 30 мин;

      и) грибоустойчивость, т.е. на защищенность от разрушающего действия микроорганизмов при длительном воздействии (30 суток) температуры +30ºС и относительной влажности 98% в затемненной камере;

      к) защищенность от действия солнечной радиации;

      л) устойчивость от действия морского тумана.

      Нормы испытательных режимов (температура, относительная влажность, давление, продолжительность и т.п.) устанавливают по видам и группам изделий (наземная, самолетная, космическая, корабельная) в зависимости от вида испытаний (влагостойкость, холодоустойчивость, высотность, теплоустойчивость и т.п.).

      Нормы испытательных режимов определяются ТУ на изделия или нормалями.

      Соблюдение режимов, последовательности испытаний и времени выдержки аппаратуры в нормальных условиях после проведения климатических испытаний очень важно.

      Перед каждым видом испытаний и после него проверяют работоспособность аппаратуры. В случаях, предусмотренных ТУ, в процессе измеряют параметры испытываемого изделия и сравнивают их с допустимыми значениями.

3.2.  МЕТОДИКА ИСПЫТАНИЙ ИЗДЕЛИЙ  В УСЛОВИЯХ РАЗЛИЧНЫХ ТЕМПЕРАТУР

     Испытания на теплоустойчивость. Испытания проводят для проверки работоспособности и сохранения их внешнего вида при воздействии повышенной температуры  и после него.

      Существуют два метода испытания на воздействие повышенной температуры:

      - под термической нагрузкой;

      - под совмещенной нагрузкой (термической и электрической).

      При первом методе испытывают нетепловыводящие изделия, температура которых в процессе эксплуатации зависит только от температуры окружающей среды; при втором тепловыделяющие изделия, которые в рабочем состоянии нагреваются за счет мощности, выделяемой под действием электрической нагрузки.

      При испытании под совмещенной нагрузкой изделия помещают в камеру и испытывают при нормальной или максимально допустимой для них электрической нагрузке, соответствующей верхнему значению температуры внешней среды и устанавливаемой в зависимости от степени жесткости испытаний:

Степень жесткости

 I     IV     VI     VII     VIII     IX     X     XI     XII     XIII  

Температура,0 С

40   50      70      85      100    125   155   200   250     315

 

     Часто степень жесткости определяется не только температурой испытания, но и временем выдержки изделия при этой температуре, которое выбирают из ряда 2, 16, 72, 96 часов.

     Обычно испытания на воздействие повышенной температуры проводят в следующем порядке:

      - выполняют первое измерение необходимых параметров изделия и температуры контролируемых точек в нормальных климатических условиях;

      -  помещают изделие в камеру тепла (тепловыделяющие – при электрической нагрузке, нетепловыделяющие – без нее) и выдерживают при рабочей температуре в течение времени, установленного в ТУ;

     -   выполняют второе измерение оговоренных в ТУ параметров изделия;

     -  температуру в камере повышают до предельного значения для изделий данной группы и выдерживают изделие при этой температуре в течение 6 часов;

    -  включают изделие (если оно испытывалось в выключенном состоянии) и выдерживают в течение времени заданном в ТУ;

    -  выполняют третье измерение параметров;

    -  сравнивают данные второго и третьего измерения и решают вопрос о прекращении или продолжении испытаний.

     Нагревательными устройствами, как правило, являются спирали из константановой проволоки, намотанные на стержни из керамики и закрытые кожухами. Теплый воздух отсасывается мощным вентилятором из верхней части камеры (термостата) и направляется в нижнюю часть, откуда через отверстия в промежуточном дне проникает в рабочую полость (к нагревателям) и затем в верхнюю часть. Температура в камере регулируется с помощью терморегулятора. После полного прогрева изделия (по всему объему) производится проверка требуемых параметров. Затем выключенное изделие выдерживается в камере тепла еще 2 – 4 часа. Внешний осмотр и измерение требуемых параметров производят спустя 2 – 6 часов выдержки изделия в нормальных условиях.

      Мощность и теплоемкость испытательной камеры должна быть такова, чтобы при кратковременном открывании дверей камеры на 1 – 2 минуты температура в камере не изменялась более чем на 10ºС и восстанавливалась до исходного значения на более чем за 15 мин. Температура должна поддерживаться постоянной с точностью ±2ºС; перепад температур в различных точках камеры должен быть не более ±2%.

     Испытания на холодоустойчивость. Испытания обязательны для изделий, работающих в любых условиях эксплуатации, и проводятся с целью определения устойчивости параметров изделия к действию низких температур. Выключенное изделие выдерживается в камере холода в течение 2 – 4 часов при температуре ─60ºС. После полного охлаждения изделия (по всему объему) производится проверка требуемых параметров. Во избежание образования инея и росы выключенное изделие выдерживают в камере холода еще 3 – 4 часа, в течение которых температура в камере постепенно повышается до нормальной, после чего производят внешний осмотр и измерение требуемых параметров.

     Создание холода в камере низких температур основано на отводе тепла из камеры. В качестве хладагента используют жидкости. Испаряющиеся и поглощающие наибольшее количества тепла при парообразовании (фреон, аммиак, и др.).

      В камерах с непосредственным охлаждением, называемых криостатами, температура понижается за счет введения внутрь камеры хладагента. В качестве последнего применяют жидкий кислород или жидкий азот, а также твердую углекислоту (сухой лед). В рабочем пространстве камеры с помощью жидкого кислорода можно получать температуры до ─170ºС, с помощью жидкого азота до ─120ºС, а с помощью твердой углекислоты до ─70ºС. Достоинство криостата – простота конструкции.

      При испытании устойчивости к действию инея и росы выключенное изделие выдерживается течение 2 часов при температуре ─20±5ºС; после чего оно извлекается из камеры и включается на 3 часа. При этом сразу же после включения и через каждые 30-60 мин производится измерение параметров изделия, работающего в условиях инея и росы.

      Испытания на устойчивость к циклическому изменению температур. Обязательны для изделий, устанавливаемых вне стационарных помещений и на летательных аппаратах. В ходе этих испытаний невключенное изделие подвергается воздействию трех температурных циклов, следующих непрерывно друг за другом. Каждый цикл состоит из выдержки при пониженной температуре (─60ºС) и при повышенной температуре (от 80 до 250ºС). Время выдержки колеблется от 1 до 6 часов. По окончании последнего цикла испытаний изделие выдерживается в нормальных климатических условиях в течение времени, достаточного для его охлаждения, после чего производят внешний осмотр и измерение требуемых параметров.

      Для испытания в условиях низких и высоких температур с одновременным понижением давления применяют термобарокамеры. Их устройство, технические характеристики рассмотрены ниже.

  1.     ОБОРУДОВАНИЕ ДЛЯ ИСПЫТАНИЙ В УСЛОВИЯХ РАЗЛИЧНЫХ ТЕМПЕРАТУР

        Проверка работы приборов при температуре до +800 С (3530 К), а также сушка приборов после их испытаний при повышенной относительной влажности или после испытания при отрицательной температуре производится в термостатах (сушильных шкафах).

          Термостат представляет собой застекленный ( с двойными стеклами) шкаф, полезный объем которого достигает 1 – 2 м3. Нагревательными элементами являются спирали из константановой проволоки, намотанные на стержни из керамики и закрытые кожухами. Нагреватели располагаются обычно в нижней части шкафа. С помощью мощных вентиляторов осуществляется циркуляция воздуха внутри шкафа. Внутри рабочей камеры в каждом из углов подвешены термометры. Постоянная температура внутри рабочей камеры поддерживается терморегулятором.

Камеры тепла. Для испытаний изделий аэрокосмической техники на воздействие повышенной температуры служат серийно выпускаемые отечественной промышленностью камеры тепла типа КТ с рабочим объемом  0,05 – 1м3 и диапазоном изменения 40 – 3500С. В случае необходимости камеры обеспечивают подключение электрических сигналов и измерение параметров изделия.

На рис.3.1 показана схема камеры тепла типа КТ.

         Для нагрева воздуха в рабочем объеме камеры 4 служит нагреватель 6. Чтобы температура по всему объему камеры была одинакова, то есть для хорошего теплообмена между нагревателем  и воздухом в камере, воздух от нагревателя продувается вентилятором 7 и по воздухопроводу 5 поступает в рабочий объем, где размещают испытуемые изделия. Заслонка 1, которая управляется регулятором температуры РТ, служит для регулировки температуры в камере. Терморезисторы R1 – R3 служат датчиками для регулирования температуры. В двери 2 имеется окно 3.

Рис. 3.1. Схема камеры тепла типа КТ

         Для нагрева воздуха в рабочем объеме камеры 4 служит нагреватель 6. Чтобы температура по всему объему камеры была одинакова, то есть для хорошего теплообмена между нагревателем  и воздухом в камере, воздух от нагревателя продувается вентилятором 7 и по воздухопроводу 5 поступает в рабочий объем, где размещают испытуемые изделия. Заслонка 1, которая управляется регулятором температуры РТ, служит для регулировки температуры в камере. Терморезисторы R1 – R3 служат датчиками для регулирования температуры. В двери 2 имеется окно 3.

        Камера может работать в ручном и автоматическом режимах. Включение режимов работы камеры осуществляется с помощью блока управления БУ.

        Камера тепла обычно выполняется в виде шкафа, верхняя часть которого является рабочим объемом, а в нижней расположены: силовой блок СБ, блок аварийного отключения БАО и панель управления.

        Термобарокамера. Устройством для испытания приборов в условиях как низких, так и высоких температур является термобарокамера.

        Низкие температуры в такой установке достигаются при помощи многоступенчатого компрессорного холодильного агрегата, а высокие – с помощью электрически нагреваемых калориферов. Вакуумный агрегат, состоящий из двух вакуум-насосов, обеспечивает понижение давления в камере.

       Принцип действия термобарокамеры виден из схемы приведенной на рис. 3.2.

      Понижение температуры достигается путем дросселирования хладагента (фреон-12 или фреон-22), который находится в постоянной циркуляции. Так как обычный одноступенчатый холодильный агрегат не обеспечивает достаточного понижения температуры в камере, то в данной термобарокамере предусмотрен трехступенчатый агрегат, где в ступени низкого давления работает два компрессора, а в ступенях среднего и высокого давления – по одному компрессору.

        Из конденсаторов 15 жидкий фреон через вентили 37, сушильные патроны 19 и жидкостной фильтр 7 попадает в автоматический впрыскивающий агрегат 4, состоящий из поплавкового вентиля высокого давления и впрыскивающих форсунок 6. На форсунках этого агрегата жидкий фреон разрежается до давления испарения, причем частично испаряется, а основное его количество охлаждается до температуры, зависящей от давления в испарителе.

        Охлажденный разреженный жидкий фреон поступает в каскадный испаритель 2, где испаряется, и компрессоры низкого давления отсасывают пары фреона через отделитель жидкости 3. Здесь захваченные частицы жидкого фреона улавливаются, а в дальнейшем всасывающий фильтр 18 улавливает загрязнения.

       Первое повышение давления паров осуществляется в ступени низкого давления. После выхода из компрессоров 9 пары попадают в переохладитель низкого давления 13 через маслоотделитель низкого давления 16. С помощью поплавкового масловозвратного вентиля 17 масло, собирающееся в маслоотделителе низкого давления, возвращается в картер компрессоров низкого давления, тогда как масло из переохладителя низкого давления возвращается через угловой запорный вентиль 39 в этот компрессор.

       Для дальнейшего повышения давления пары фреона с помощью компрессора среднего давления 10 отсасываются через всасывающий фильтр 18. В ступени среднего давления повторяется тот же процесс, но теперь через маслоотделитель 16, переохладитель среднего давления 14 и всасывающий фильтр 18 пары отсасываются компрессором высокого давления 11 для последнего повышения давления. Затем пары нагнетаются в маслоотделитель высокого давления 12. Выйдя из этого маслоотделителя, пары фреона, находящиеся под высоким давлением, попадают в конденсатор, где сжижаются с помощью охлаждающей воды.

       Отсюда циркуляция хладагента начинается снова. Водорегулирующий вентиль регулятора 20, в зависимости от конечного давления сжатия, автоматически регулирует поступление охлаждающей воды к конденсатору и двум переохладителям.

       Рабочая камера снабжена внутренним освещением и соединительными клеммами для 32 проводов. Электрокалориферы и два датчика температуры для самописца и контактного регулятора температуры расположены под полом рабочей камеры.

        Циркуляция воздуха в камере обеспечивается вентилятором. Правильное расположение отверстий для входа и выхода воздуха и направляющих перегородок при достаточной циркуляции воздуха позволяет получить равномерное распределение температур в рабочей камере.

Рис. 3.2. Схема устройства термобарокамеры

        

        Циркуляция воздуха в камере обеспечивается вентилятором. Правильное расположение отверстий для входа и выхода воздуха и направляющих перегородок при достаточной циркуляции воздуха позволяет получить равномерное распределение температур в рабочей камере.

        Загрузка камеры производится через застекленную дверь. Для устранения влаги в камере предусмотрены сушильные желобы, наполненные селикагелем.

        На задней стенке камеры установлен впрыскивающий агрегат, клеммные доски для измерительных проводов и другое оборудование. Все приборы закрыты кожухом, в торце которого имеется смотровое окно.

        В случае необходимости понизить давление в камере желаемый вакуум достигается вакуумной установкой, состоящей из двух насосов 21. Рабочая камера установки сама по себе негерметична, для испытания изделий под вакуумом она должна быть преобразована в вакуум-котел. Для этого к лицевой стороне камеры подкатывается с помощью ходового механизма днище так, чтобы выступ днища равномерно прилегал к резиновой прокладке, расположенной на торце корпуса камеры.

          К воздухопроводу между вакуумным насосом и вакуум-котлом испытательной камеры присоединен сушильный фильтр 22, заполненный силикагелем и снабженный электрическим калорифером.

          Необходимо, чтобы после окончания испытаний под вакуумом воздух поступал в вакуум-котел медленно и обязательно через воздушные фильтры.

          Все обслуживающие, записывающие и контрольные приборы размещены на передней панели электрораспределительного пульта, при помощи которого можно проводить испытания  вручную или автоматически.

          При повышении рабочего давления в линии хладагента холодильный агрегат автоматически выключается с помощью блокировочных устройств, что исключает возможность чрезмерного повышения давления.

Основные технические характеристики термобарокамеры

           Диапазон температуры в камере………………..от –700 до +1000С      

                  ( 2030 до 3730К)

           Максимальный вакуум……………………………3 – 5 мм рт.ст.

           Емкость рабочей камеры……………………..1000 л (1 м3) 

           Хладоагент…………………………………….фреон-22 или фреон –12

           Время, необходимое для получения максимального вакуума..30 мин

           Скорость изменения температуры……при нагреве……….20/мин      

при охлаждении….0,50/мин

            Точность поддержания температуры в камере…………1,50 - 20 

3.4  МЕТОДИКА ИСПЫТАНИЙ ИЗДЕЛИЙ  В УСЛОВИЯХ ПОВЫШЕННОЙ ВЛАЖНОСТИ

    

       Испытания влагоустойчивости обязательно для изделий аэрокосмической техники  , работающих в любых условиях эксплуатации, и проводится с целью определения способности изделия сохранять внешний вид, работоспособность и заданные параметры в условиях повышенной влажности. Для этого испытуемое изделие помещают в камеру влажности в положения, обеспечивающем свободный доступ влажного воздуха в изделие: открываются крышки, щитки панелей и т.п. В камере устанавливается температура на 2-3ºС, превышающая максимально-эксплуатационную, после чего повышается влажность до 95-98%. Испытуемое изделие выдерживается в этих условиях в течение 2-10 суток. По окончании испытаний, спустя 6-12 час. после выдержки в нормальных условиях, производят внешний осмотр, измерение выходных параметров и электрического сопротивления изоляции.

         Испытания на влагоустойчивость (водонепроницаемость, водозащищенность, дождевание) проводят в специальной установке. Водонепроницаемость проверяют, погружая изделие в пресную или морскую воду на заданную глубину. При испытании на  водозащищенность на изделие направляют мощные струи воды, которые под давлением выбрасываются из сопел. Дождевание в установке осуществляется системой труб с большим числом небольших отверстий, через которые под давлением вытекают струи воды. Под трубами расположена сетка, которая разбивает струи воды на отдельные капли.

       Испытания устойчивости к морскому туману обязательно для приборов, предназначенных для эксплуатации в насыщенной солями атмосфере с целью определения коррозионной стойкости материалов и покрытий, их однородности. Основное внимание при контроле имитируемых параметров морского тумана уделяется определению содержания соли и щелочности раствора. Необходимо учитывать, что щелочность морского тумана составляет примерно 8,1-8,3.

        В ходе этого испытания изделие или его отдельные части при температуре от 20 до 30ºС подвергаются действию мелкодисперсного тумана, обладающего абсолютной влажностью 2-3г/м³. Туман создается распылением синтетического раствора солей (NaCl, MgCl , CaCl , KCl).

        Распыление раствора производится пульверизатором или центрифугой аэрозольного аппарата в течение 15 мин каждый час. В камере создаются однородные и постоянные условия морского тумана. Ее конструкция исключает возможность непосредственного попадания распыляемой жидкости на испытываемые образцы, а также попадания распыляемой жидкости на испытываемые образцы, а также попадания на них капель жидкости, которые могут собираться на потолке, стенках и других частях камеры. Рекомендуется испытания на морской туман проводить в течение 50 часов.

       По окончании периода восстановления необходимо визуально осмотреть образцы на наличие коррозии, измерив их электрические параметры, и проверить механические свойства.

       Испытанию грибоустойчивости могут подвергаться все виды изделий с целью определения их способности противостоять развитию и разрушающему действию плесневых грибков.  Изделие прогревается при температуре 60ºС в течение 6 часов, после чего в камере устанавливается температура 30±2ºС и относительная влажность 95-98%. Изделие опрыскивают водной суспензией из смеси спор плесневых грибков из расчета 50 мл суспензии на 1 м³ полезного объема камеры и после роста плесеней выдерживается в камере 30 суток, в течение которых производится периодическая (через 5-10 суток) проверка работоспособности. Через 30 суток производится внешний осмотр изделия, проверяется степень биологического обрастания плесневыми грибками и необходимые параметры.

      Испытание на грибоустойчивость проводят в комбинированной камере тепла и влаги, в которой для создания благоприятных условий размножения грибков создается малая подвижность воздуха и исключается воздействие солнечных лучей. Нагретый воздух циркулирует между двойными стенками камеры. Необходимая влажность достигается свободным испарением воды, нагреваемой теплым воздухом. В камеру помещают испытываемое изделие и контрольные чашечки опрыскивают водной суспензией спор грибковых культур. После длительного пребывания в камере в условиях повышенной температуры, влажности и затененности проверяют работоспособность аппаратуры, отсутствие плесени, коррозии, нарушения качества гальванических и лакокрасочных покрытий и контактных соединений.

       Контрольные чашечки служат для того, чтобы убедиться в жизнеспособности грибковых культур.

  1.   ОБОРУДОВАНИЕ ДЛЯ ИСПЫТАНИЙ В УСЛОВИЯХ ПОВЫШЕННОЙ ВЛАЖНОСТИ

      Камеры тепла и влаги, используемые для проведения испытаний на влагоустойчивость, отличаются габаритными размерами, точностью поддержания режима, диапазоном характеристик.

      Схема камеры тепла и влаги типа КТВ представлена на рис. 3.3.

Рис. 3.3. Схема камеры тепла и влаги типа КТВ

      Положительная температура в камере создается в результате теплообмена между воздухом, находящимся в полезном объеме 21, и нагретым воздухом, циркулирующим в пространстве 22 между ее стенками. Для принудительной циркуляции воздуха служит вентилятор 10, а для лучшего теплообмена и выравнивания температуры путем перемешивания воздуха  в полезном объеме камеры – вентилятор 4. Температура воздуха регулируется электронным мостом 20, датчиками температуры, в качестве которых применяют платиновые  термометры сопротивления 6 и 25, установленные соответственно вблизи нагревателя 7 и в противоположном углу камеры. Регулирование производится по среднему значению температуры в этих точках.

      Воздух, циркулирующий между стенками камеры, нагревается нагревателем 7. Для охлаждения воздуха (при превышении заданной температуры) служат заслонка 9 и змеевик 8, через который при открывании соленоидного вентиля 11 пропускается вода. Контроль и непрерывная запись температуры к камере выполняются электронным мостом 28, датчиком температуры для которого служит платиновый термометр сопротивления 5.

      Для создания необходимой относительной влажности используется паровой увлажнитель 16, представляющий собой бак с водой, подогреваемой нагревателем 15. Уровень воды в увлажнителе регулируется соленоидным вентилем 12, управляемым датчиком нижнего 13 и верхнего 14 уровней, а температура воды – электронным мостом 17 с помощью термометра сопротивления 18. Относительная влажность регулируется электронным мостом 27, в плечи которого включены датчики – термометры сопротивления: «сухой» 1 и «мокрый» 2. На термометр 2 надет чехол 3 из батиста, который смачивается дистиллированной водой, для чего его нижний конец опущен в стаканчик подпитки 24, соединенный трубкой с резервуаром 26, содержащим воду. Батист должен быть всегда чистым, мягким и влажным.

     Для измерения электрических параметров испытываемых изделий в камере предусмотрены вводы.       

3.6.  МЕТОДИКА ИСПЫТАНИЙ ПЫЛЕЗАЩИЩЕННОСТИ И ПЫЛЕУСТОЙЧИВОСТЬ ИЗДЕЛИЙ

       Камера пыли, предназначенная для испытания изделий на воздействие пыли представлена на рис. 3.4.

Рис. 3.4. конструкция камеры для испытаний на воздействие пыли

      Испытываемые изделия устанавливают на столе 3 таким образом, чтобы воздействие пыли было наиболее эффективным и соответствовало возможному воздействию пыли при эксплуатации. Вентилятор 4 прогоняет воздух с пылевой смесью, которая поступает из рупора 1, скорость которого регулируется наклоном шибера 9 заслонки. Стол вращается в горизонтальной плоскости с помощью электродвигателя 7 и редуктора 10, что позволяет проводить опыление изделий равномерно со всех сторон.

      Максимальное расстояние от изделия до стенок камеры и между изделиями должно быть не менее 0,1 м.

       В качестве пыли используется смесь 70% кварцевого песка, 15% каолина и 15% мела с величиной зерен не более 200 мкм.

3.7  ИСПЫТАНИЯ ИЗДЕЛИЙ ПРИ ДАВЛЕНИЯХ, СООТВЕТСТВУЮЩИХ РАЗЛИЧНЫМ ВЫСОТАМ

       Для испытания многих изделий аэрокосмической техники  необходимо создавать обстановку, имитирующую подъем в атмосферу до заданной высоты, т.е. получать разреженное пространство. Испытание устойчивости к пониженному давлению проводится с целью определения способности изделия выполнять свои функции в условиях разрежения и изменения температуры. Изделие устанавливается в термобарокамере, проверяется, после чего в камере устанавливается пониженная (─60ºС) либо повышенная (60 - 200ºС) температура. Затем давление в камере понижается до 650 – 27000Па (5 – 200 мм рт. ст.) в зависимости от группы изделий и поддерживается на этом уровне в течение заданного времени. Изделие включается при максимальном напряжении питания и находится во включенном состоянии до установления нормального теплового режима в элементах аппаратуры. Изделие считается выдержавшим испытание, если во время пребывания его в условиях пониженного атмосферного давления обеспечивается надежная коммутация электрических цепей, не наблюдается явление короны и перекрытия между токоведущими элементами. По окончании периода выдержки давления в камере постепенно повышают до значений, соответствующих нормальным атмосферным условиям, контролируя при этом отсутствие конденсации влаги на изделиях.

       Испытанию на устойчивость к быстрому изменению давления, как правило, изделия, предназначенные для работы в герметизированных отсеках или кабинах летательных аппаратов. Изделие помещается в барокамеру, где при  нормальной температуре создается атмосферное давление порядка 40000 Па (300 мм рт. ст.), что соответствует давлению в герметизированной кабине или отсеке. Изделие выдерживается при этих условиях в рабочем состоянии в течение 1 – 2 час, после чего в камере резко (за время 0,3 – 0,4 сек) снижается давление до 650 – 2000 Па (5 -15 мм рт. ст.); срывается люк, ведущий в смежную камеру, где предварительно создано необходимое разрежение. В таких условиях изделие выдерживается в течение 30 мин, при этом производится измерение требуемых параметров. Затем давление в барокамере повышается до нормальной величины, изделие выключается, извлекается из камеры и подвергается внешнему осмотру.

       Испытанию устойчивости к повышенному гидростатическому давлению могут подвергаться некоторые виды морских и специальных изделий с целью проверки их герметичности  и работоспособности в условиях повышенного давления. Изделие помещается в испытательный бак , заливается водой и предварительно выдерживается в течение 15 мин при давлении, величина которого на 50% превышает давление, соответствующее предельной глубине погружения, после чего давление в испытательном баке устанавливается равным давлению на предельной глубине погружения испытываемого изделия. Спустя 24 час давление снижается до нормального и проводится проверка требуемых параметров, после чего изделие извлекают из воды, вскрывают  и проверяют на отсутствие деформаций, попадания воды внутрь и других дефектов.

3.8  ДРУГИЕ ИСПЫТАНИЯ ИЗДЕЛИЙ АЭРОКОСМИЧЕСКОЙ ТЕХНИКИ

       Испытанию на устойчивость к действию солнечной радиации подвергаются большинство изделий аэрокосмической техники  с целью определения влияния на внешний вид изделия. Изделие помещают в камеру солнечной радиации (соляротрон) и производят облучение источниками света, по спектральному составу и интенсивности близкими к солнечному свету. Температура в соляротроне должна составлять 60±2ºС в тени. В этих условиях изделие выдерживают 24 часа. После испытаний производится сравнение внешнего вида аппаратуры с эталонным образцом и измерение параметров.

      Существует более сложная программа этих испытаний, когда после суточной выдержки в соляротроне изделие переносится в камеру влажности. Выполняется пять таких циклов (пятый цикл заканчивается облучением без помещения в камеру влажности).

      Испытания проводятся на установке, представленной на рис. 3.5, предназначенной для проверки работоспособности изделий при воздействии источника света, близкого по спектральному составу к солнечному.

      Испытываемое изделие устанавливают на вращающемся столе. Стол 7 вращает двигатель 8. Поэтому все стороны изделия постепенно облучаются источником 11 и отражателем 10 ультрафиолетовых  и инфракрасных лучей . Электронагреватели 2 обеспечивают тепловой режим, который устанавливается автоматически с помощью измерительного прибора 14 в комплекте терморезисторами 3. Превышение заданной температуры контролируют прибором 13 в комплекте с терморезисторами 4.

      Интенсивность потока лучистой энергии в 1 мин на 1 см² поверхности испытуемого изделия должна быть не менее 1,51 кал/см²/мин на один квадратный сантиметр. Стол с изделием вращается с частотой 1 оборот в сутки.

      Испытаниям на воздействие радиоактивного излучения подвергаются изделия с целью выяснения влияния компонентов радиоактивного излучения на параметры, механическую прочность и внешний вид изделий. Испытания проводятся в специальных помещениях. Интенсивность, вид и длительность облучения указываются в ТУ на испытания. Изделия испытывают в работоспособном состоянии.

Рис. 3.5. Схема камеры солнечной радиации

4. ЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ ИСПЫТАНИЯ ИЗДЕЛИЙ АЭРОКОСМИЧЕСКОЙ ТЕХНИКИ

      Электрические испытания изоляции токоведущих цепей изделий  разделяются на проверку электрической прочности изоляции и измерение ее электрического сопротивления.

     Электрической прочностью называется способность электрической изоляции выдерживать действие приложенного к ней электрического напряжения. Она характеризуется величиной напряжения, при котором наступает пробой. Это напряжение называется пробивным (пробойным).

     Электрическую прочность и сопротивление изоляции проверяют на собранных изделиях или на их блоках:

      а) между электрически несоединенными цепями;

      б) между электрическими цепями, разъединяющимися в процессе работы изделия;

      в) между электрическими цепями и металлическими нетоковедущими частями изделия.

      Вначале проверяют электрическую прочность, а затем измеряют сопротивление изоляции. Места приложения испытательного напряжения оговариваются в программе испытаний или ТУ.  

      Электрические испытания изоляции в климатических условиях, отличных от нормальных, совмещают с соответствующими видами климатических испытаний и проводят без изъятия изделия из камер. Если проверка изоляции в камере влажности невозможна, испытания можно проводить непосредственно после изъятия изделия из камер, но не позднее чем через 3 мин. Во время испытаний изоляции в условиях повышенной влажности на изоляционных материалах не должно быть росы.

4.1. Проверка электрической прочности изоляции

     Испытательное напряжение по своему характеру должно быть аналогично рабочему (постоянное, переменное или импульсное). В отдельных случаях, оговариваемых ТУ, допускаются испытания только постоянным напряжением или переменным напряжением частотой 50 Гц.

     Амплитуда испытательного напряжения для любого его вида при испытаниях изделий, как правило, должна быть принята равной амплитуде напряжения, приведенной в табл.4.1.

 Таблица 4.1

Испытательное напряжение

Номинальное напряжение изделия или номинальное напряжение сети

U

Испытательное напряжение

(действующие значения) в кв

при нормальной

влажности

Испытательное

Напряжение (действующее значение) в кв при повышенной влажности

Примечание

До 40 в

Св. 40 до 650 в

Св. 650 до 1000 в

Св. 1 до 3 кв

0,5

2

3

5

0,5

1,5

2

3,5

Св. 2 до 7 кв

2U + 1

1,5U + 0,5

С округлением до целого числа кв в сторону увеличения

   Во многих случаях, в частности при испытании радиоэлектронных и электронных узлов, испытательное напряжение определяется по формулам:

    при испытании в нормальных условиях

                                         4

                             7,5▪10           U²р

Uи = 2Uр + 1000 ─  ───── ─ ────5 ;

                                  Uр          1,2▪10

    при испытании в условиях повышенной влажности

                                                                          4

                                                                   4▪10           Uр²

                                Uи = 1,5Uр + 500 ─ ──── ─ ────5 ,          

                                                                     Uр         1,2▪10

     где – испытательное напряжение в в;

             – рабочее напряжение в в.

     При рабочем напряжении до 100 в испытательное напряжение в нормальных условиях принимается 500 в, а при повышенной влажности – 250 в. Погрешность измерения испытательного напряжения не должна превышать ±5%.

     Испытательное напряжение должно возрастать, начиная с нуля или со значения, не превышающего величину рабочего напряжения. Изменение напряжения должно производиться плавно или равномерно ступенями за время 5-10 сек. Изоляция должна находиться под полным испытательным напряжением в течение 1 мин или времени, оговоренного ТУ.

     При необходимости проверки электрической прочности изделий в условиях пониженного давления такое испытание проводится в барокамере при испытательном давлении pи, уменьшенном относительно минимального рабочего давления р  р.м. так, чтобы  ри=0,55 рр.м.

     О прочности изоляции судят по отсутствию пробоя, поверхностного перекрытия, скользящих разрядов и «короны». Последняя допускается при пониженном давлении, если при давлении, превышающем на 25% испытательное, «корона» исчезает.

    Обычно дефекты изоляции являются следствием некачественного монтажа изделия или дефектов сборки изделия.

     При контроле электрической прочности изоляции необходимо строгое соблюдение техники безопасности, так как испытательные напряжения велики и опасны для жизни человека.

  1.  Измерение сопротивления изоляции

      Измерение сопротивления изоляции производится на постоянном токе с погрешностью, не превышающей ±20% от измеряемого сопротивления.

      Напряжение при испытании должно соответствовать указанному в табл.4.2

 Таблица 4.2

Напряжения при измерении сопротивления изоляции

Номинальное напряжение испытуемого изделия или его части, в

Номинальное напряжение мегомметра или испытательное напряжение при испытаниях по методу амперметра и вольтметра, в

До 100 вкл.

Св. 100 до 650

Св. 650 до 2000

Св. 2000

Не менее 100        Но не более

Не менее 500   } испытательного

Не менее 1000        напряжения

                  сопротивления изоляции

Не менее 2500, но не более 5000  

     Сопротивление изоляции можно измерять с помощью мегомметра, тераомметра или путем приложения напряжения к испытуемому изделию последовательно с микроамперметром.

     Отсчет показаний по мегомметру или микроамперметру должен производиться по истечении 1 мин после приложения напряжения к испытуемому изделию.

    Сопротивление изоляции rиз в мегомах при определении по методу амперметра и вольтметра подсчитывается по формуле

     U

r из = ── ,

                                                                    I

      где U – приложенное напряжение в в;

             I – ток утечки через изоляцию в мкА.

      Для измерения сопротивления изоляции удобно использовать переносные мегомметры, предназначенные для работы в диапазоне температур от -25 до +65ºС и относительной влажности 30-80%.

       Краткая характеристика наиболее распространенных мегомметров приведена в табл. 13.

      Измерение сопротивления изоляции начинают с проверки исправности мегомметра. Для обеспечения безопасности измерения надо до присоединения проводов к испытуемому изделию отключить от него все виды электропитания. Изделие надо разрядить от емкостного тока с соблюдением соответствующих правил безопасности.

      Обычно сопротивление изоляции измеряется либо относительно земли, либо между электрическими цепями, изолированными от земли.

      Необходимо иметь в виду, что при работе мегомметра создается сильное магнитное поле, от влияния которого следует оградить соседние изделия.

 Таблица 4.3

Характеристика мегомметров

Марка мегомметра

Напряжение на разомкнутых зажимах, в

Предел измерения

Рабочая часть шкалы

М 1101/1

100±10%

1▪100 Мом

2▪200 ком

0,01-20 Мом

0,1-200 ком

M 1101/2

500±10%

1▪500 Мом

2▪1000 ком

0,05-100 Мом

0,5-1000 ком

M 1101/3

1000±10%

1▪1000 Мом

2▪1000 ком

0,2-200 Мом

1-1000 ком

M 1102

500±10%

1▪500 Мом

2▪1000 ком

0,2-200 Мом

1-1000 ком

    

         Для обеспечения безопасности измерений надо до присоединения проводов к испытуемому изделию отключить от него все виды электропитания. Установку надо разрядить от емкостного тока с соблюдением соответствующих правил безопасности.

        Обычно сопротивление изоляции измеряется либо относительно земли, либо между электрическими цепями, изолированными от земли.

         Необходимо иметь в виду, что при работе мегомметра создается сильное магнитное поле, от влияния которого  следует оградить соседние приборы.        

  1.  ИСПЫТАНИЯ НА ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ ВОЗДЕЙСТВИЯ

        К испытаниям на технологические воздействия относятся испытания на воздействие сред заполнения, на паяемость, на теплостойкость при пайке, на воздействие ряда технологических факторов (например, испытание прочности выводов и их креплений).

5.1 ИСПЫТАНИЯ НА ВОЗДЕЙСТВИЕ ГАЗОВЫХ СРЕД ЗАПОЛНЕНИЯ

      Испытания проводят с целью проверки способности изделия или его конструктивных частей сохранять свои параметры в пределах заданных значений, при и после воздействия газовой среды (гелий, аргон, азот и др.). Для этого изделие помещают в камеру, способную обеспечить испытательный режим (температуру, давление, состав среды).

      Камеру заполняют газовой средой, указанной в ТУ на изделие. Температуру в камере устанавливают равной наибольшему значению рабочей температуры изделия. В процессе испытаний на изделие подают электрическую нагрузку. Изделие выдерживают в камере в течение указанного в ТУ на изделие времени.

5.2 ИСПЫТАНИЯ НА ПАЯЕМОСТЬ

      

       Испытания проводят с целью проверки способности выводов изделия образовывать соединения в течение определенного времени, называемого временем пайки. Оно определяется временем, которое требуется для достижения в заданных условиях необходимой степени смачивания поверхности выводов припоем. На практике применяют три метода испытаний на паяемость.

       Капельную установку используют для определения времени пайки проволочных выводов круглого сечения. Испытываемый вывод покрывают флюсом, затем погружают в каплю расплавленного припоя таким образом, чтобы она разделилась пополам. Время с момента деления капли припоя пополам до момента соединения ее над выводом составляет время пайки. При этом отношение диаметра испытываемого вывода к высоте капли выбирают таким, чтобы слияние капли припоя над выводом не могло произойти без смачивания.

        Паяльную ванну применяют для испытаний на паяемость в случае, если форма элемента или его вывода не позволяют применить капельную установку (например, для элементов с лепестковыми выводами или печатных плат). Паяльная ванна должна быть глубиной не менее 40 мм, иметь объем не менее 300 мл и сдержать припой, температура которого 2350±50С для элементов, предназначенных для печатного монтажа и 2700 ±100С для прочих элементов. Испытываемый  вывод сначала погружают во флюс. Избыточный флюс удаляют, давая ему стекать в течение 1 мин. Затем вывод сразу погружают в ванну с припоем в направлении продольной оси, время выдержки в припое 5 сек.

      Паяльник, нагретый до 3500±100С, применяют, когда нельзя оценить паяемость, испытывая образцы на капельной установке или с помощью паяльной ванны(например, для самофлюсующихся эмалированных проводов, для которых температура припоя при других методах пайки слишком низка, или для элементов с лепестковыми выводами, не предназначенными для пайки погружением).

        При использовании всех трех методов изделия считают выдержавшими испытания на паяемость, если при визуальном осмотре установлено, что поверхность их выводов покрыта сплошным слоем припоя не менее чем на 95%.

5.3 ИСПЫТАНИЯ НА ТЕПЛОСТОЙКОСТЬ ПРИ ПАЙКЕ

         Испытания проводят с целью определения способности изделий выдерживать воздействие теплоты, образующейся при пайке. Испытания проводятся двумя методами: с применением паяльной ванны или паяльника. Испытания отличаются от предыдущих (на паяемость) только более длительным временем выдержки в ванне или в контакте с паяльником. Изделие считается выдержавшим испытание, если их внешний вид и параметры соответствуют нормативным документам.

  1.  ИСПЫТАНИЯ ПРОЧНОСТИ ВЫВОДОВ И ИХ КРЕПЛЕНИЙ

          Испытания проводят для определения способности выводов изделий электронной техники выдерживать воздействия механических факторов, аналогичные воздействиям на эти изделия при сборке, монтаже и при эксплуатации. К воздействующим механическим факторам относят: растягивающие силы, направленные вдоль осей выводов, имеющих жесткое крепление; сжимающие силы, определяющие способность выводов выдерживать нагрузки, аналогичные тем, которые возникают при сборке, монтаже и эксплуатации; изгибающие силы для ленточных и проволочных выводов; крутящий момент для резьбовых выводов; скручивание для одножильных осевых проволочных выводов диаметром 0,3…1,2мм. Таким образом, прочность гибких выводов изделий электронной техники проверяют испытанием на воздействие растягивающей силы, изгиб и скручивание, а резьбовых выводов – на воздействие крутящего момента. Перед испытанием проводят внешний осмотр выводов и измеряют те параметры, которые могут изменится в процессе испытаний. Рассмотрим испытания на указанные воздействия.

        Испытания на воздействие растягивающей силы проводят для всех видов выводов. Если число выводов не превышает трех, то испытанию подвергают все. Если изделие имеет более трех выводов, то в ТУ указывают число подлежащих испытанию выводов на каждый образец. Испытания осуществляют так, чтобы все выводы в одинаковой мере подвергались воздействию растягивающей силы. Для проверки прочности креплений выводов используют простейшие приспособления, с помощью которых последовательно испытывают каждый вывод изделия. Во время испытаний вывод находится в нормальном положении, а испытываемый элемент закреплен за корпус.

         Статическую силу прикладывают, подвешивая к выводу груз с помощью промежуточного звена, припаянного к выводу на 1\3 его длины. После выдержки в течение 10 сек  растягивающее усилие снимают.

        Испытания на воздействие сжимающей силы подвергают только элементы малых размеров и небольшой массы. Во время испытания сжимающую нагрузку прикладывают к выводу как можно ближе к корпусу испытываемого изделия. Величина силы указана в ТУ и выдерживается постоянной в течение 10 сек.

         Испытания гибких проволочных и ленточных выводов на изгиб проводят с целью определения способности проволочных и ленточных выводов выдерживать изгибы. Для испытания к каждому выводу испытываемого образца в направлении оси поочередно подвешивают груз, в два раза меньшей, чем при испытании на воздействие растягивающей силы. Корпус образца медленно наклоняют с помощью механизма или вручную на 900, а затем плавно возвращают в исходное положение. Рекомендуемое время изгиба в каждом направлении 3 сек. Сгибание, и разгибание вывода считается одним изгибом. Изгибы производят в одной вертикальной плоскости три раза.

         Испытания гибких проволочных выводов на скручивание проводят с помощью специального зажима, который поворачивают вокруг оси вывода на 1800 или 3600. Конкретное значение угла поворота зависит от степени жесткости испытаний, при этом число поворотов может быть разным. Каждый поворот выполняют в направлении, противоположном предыдущему. Продолжительность одного поворота 5 сек. По окончании каждого испытания образец рассматривают и проверяют его механические и электрические параметры.

        Испытания на воздействие крутящего момента проводят для резьбовых выводов. Испытываемый образец закрепляют неподвижно за корпус. На выводы с наружной резьбой навинчивают до упора гайки, а в выводы с внутренней резьбой ввинчивают стержни. К гайкам или стержням прикладывают крутящий момент и выдерживают в течение 10 сек. Образцы считаются выдержавшими испытания, если они удовлетворяют установленным в нормативных документах требованиям и не наблюдается проворачивания выводов в местах их заделки.

        При производстве изделий электронной техники с объемными выводами для испытания прочности сцепления их с подложкой обычно используют стандартный прибор – граммометр с устройством, позволяющим зацеплять объемный вывод (шарик, балку). Это испытание является принципиально разрушающим, однако оно позволяет оценить качество  объемных выводов и отбраковать те образцы, у которых сцепление выводов ниже некоторого экспериментально установленного минимального значения.        

  1.  ИСПЫТАНИЯ НА НАДЕЖНОСТЬ

6.1 КОЛИЧЕСТВЕННЫЕ ПОКАЗАТЕЛИ НАДЕЖНОСТИ

        Надежность, одно из важнейших свойств изделий аэрокосмической техники, оценивается с помощью количественных показателей. Количественный показатель надежности – числовое значение показателя, характеризующее одно или несколько свойств, составляющих надежность изделия. Количественные показатели надежности в зависимости от условий ее обеспечения могут изменяться на различных стадиях создания и существования изделий – в процессе проектирования, производства и эксплуатации.

        Количественные показатели надежности могут быть единичными и комплексными. Единичный показатель характеризует одно из свойств (безотказность, долговечность, ремонтопригодность, сохраняемость), составляющие  надежность изделия, а комплексный – несколько свойств. Обычно показатели надежности восстанавливаемых и невосстанавливаемых изделий рассматриваются отдельно. К невосстанавливаемым изделиям относятся большинство электрорадиоэлементов (ЭРЭ), а электронные узлы на печатных платах, блоки, субблоки, в большинстве случаев, - восстанавливаемые изделия. По мере микроминиатюризации изделий аэрокосмической техники не только узлы, но и целые электронные системы (микропроцессоры) изготавливают в интегральном исполнении, и изделия все в большей степени становятся неремонтопригодными, то есть большой класс изделий электронной техники становится невосстанавливаемым.

        Рассмотрим показатели надежности невосстанавливаемых изделий.

       Вероятность безотказной работы изделия до момента t, под которой понимается вероятность выполнения изделием заданных функций и сохранения значений параметров в установленных пределах в течение данного промежутка времени (интервал наработки) при определенных условиях применения

                                    ∞

                          Р(t) = ∫ f(t) dt,     или по результатам наблюдения за выборкой

                                    t

                          p = (nΔdi)/ n, где

        t – наработка до отказа; f(t) – плотность вероятности распределения наработки до отказа; d – число изделий, отказавших в момент времени ti;

n – число изделий, работоспособных в начальный момент ti  = 0;  Δdi  - число изделий, отказавших за время Δti;  nΔdi  - число изделий, безотказно проработавших за рассматриваемый интервал наработки Δti ; di – общее число отказавших изделий к началу промежутка времени Δti.

       Интенсивность отказов   λ(t), которая показывает, какая доля  исправных в начальный момент рассматриваемого  промежутка времени изделий в выборке отказывает к концу этого промежутка:

                         λ(t) =  f(t) / Р(t),  или  по результатам наблюдения за выборкой

                         λ =  Δdi / [(ndi) Δti], где   

 

        t – наработка до отказа; f(t) – плотность вероятности распределения наработки до отказа; d – число изделий, отказавших в момент времени ti;

n – число изделий, работоспособных в начальный момент ti  = 0;  Δdi  - число изделий, отказавших за время Δti;  nΔdi  - число изделий, безотказно проработавших за рассматриваемый интервал наработки Δti ; di – общее число отказавших изделий к началу промежутка времени Δti.

        Средняя наработка t изделия до отказа представляет случайную величину, поскольку отказы изделий – случайные события. Как правило,

t > 0. Но в том случае, когда отказ происходит в момент подачи нагрузки на изделие (начало использования изделия), t = 0.

                              ∞

                      tср =  ∫ t f(t) dt,     или  по результатам наблюдения за выборкой

                              0

                                d

                      tср = ( Σti) / d, где

 i=1

      

                t – наработка до отказа; f(t) – плотность вероятности распределения наработки до отказа; d – число изделий, отказавших в момент времени ti;

n – число изделий, работоспособных в начальный момент ti  = 0;  Δdi  - число изделий, отказавших за время Δti;  nΔdi  - число изделий, безотказно проработавших за рассматриваемый интервал наработки Δti ; di – общее число отказавших изделий к началу промежутка времени Δti.

        Исследования, анализ и опыт эксплуатации изделий аэрокосмической техники показывают, что существует значительное расхождение между показателями надежности, полученными расчетным путем, при испытаниях в лабораторных и производственных условиях и в условиях эксплуатации. Это расхождение обусловлено тремя основными группами причин:

         1) несоответствием внешних воздействий, моделируемых при лабораторных испытаниях, реальным внешним воздействиям на изделия при эксплуатации;

         2) наличием различных методик установления отказов, что связано прежде всего с использованием различных критериев отказов при лабораторных испытаниях и эксплуатации;

         3) отличием эксплуатационных режимов работы изделий от режимов при испытаниях.

         Проблему адекватности условий испытаний реальным условиям эксплуатации можно решить уменьшая по возможности указанные различия. При этом особую сложность представляет минимизация причин первой группы. Это связано с тем, что степень соответствия моделируемых внешних воздействий реальным воздействиям определяется не только полнотой знаний о многофакторных условиях эксплуатации, но и техническими возможностями используемых для испытаний устройств, включающих испытательное оборудование (как правило, испытательные стенды и камеры), контрольно-измерительную аппаратуру, приспособления и оснастку. С усложнением изделий аэрокосмической техники существенно возрастают требования к устройствам для испытаний. Однако их совершенствование является не только сложной технической, но и экономической проблемой. Например, устройства для испытаний на широкополосную случайную вибрацию, обеспечивающие высокую адекватность условий испытаний и эксплуатации, стоят в 100 -1000 раз дороже устройств для испытаний на синусоидальную вибрацию. Поэтому на практике при конструировании испытательных устройств приходят к компромиссным решениям, стремясь, с одной стороны, создать дешевые устройства, а с другой – обеспечить адекватность условий испытаний условиям эксплуатации. При этом не следует упрощать испытания или заменять один вид нагрузки другим без тщательного предварительного анализа.

        Нередко проблему адекватности испытаний реальным условиям эксплуатации изделий пытаются решить, увеличивая нагрузки при испытаниях и выбирая более жесткие допустимые пределы изменения параметров испытываемых изделий для ускорения их отказа. Каждое изделие характеризуется определенной прочностью, то есть способностью сопротивляться воздействию внешних сил, не разрушаясь и не получая остаточных деформаций. Прочность всех однотипных изделий не может быть абсолютно одинаковой. Различные дефекты материалов и технологии уменьшают прочность.

         Поэтому предельное значение воздействующей нагрузки устанавливают, как правило, одинаковым для всех изделий данного типа и выбирают равным предельному значению нагрузки того изделия, которое имеет наименьшую прочность по сравнению со всеми другими. Но прочность изделия в результате старения и износа со временем уменьшается, причем скорость этого процесса зависит от приложенной нагрузки. Чем больше нагрузка при испытаниях, тем быстрее произойдет накопление напряжений, которое может привести либо к разрушению изделия во время испытаний, либо к ускоренному старению и разрушению его при эксплуатации в результате ускорения протекающих в нем физико-химических процессов. Нагрузка, выбранная с соответствующим запасом и рекомендованная потребителю при эксплуатации, называется предельно допустимой нагрузкой. Необходимый запас прочности выбирается изготовителем исходя из возможности обеспечения в течение заданного времени установленных в ТУ показателей надежности выпускаемых изделий.

Поскольку эти показатели зависят от многих переменных, характеризующих совместное воздействие нагрузок и внешней среды, предельно допустимую нагрузку, как правило, устанавливают экспериментальным путем.

        Обеспечение заданных показателей надежности в течении заданного времени зависит не только от правильно выбранной предельно допустимой нагрузки, но и от правильного выбора допустимых пределов изменения параметров изделия, то есть связано с причинами второй группы, определяющими неадекватность испытаний условиям эксплуатации. Контроль параметров изделий до испытаний производят по нормам, устанавливаемым в технологической документации в зависимости от погрешностей контрольно-измерительной аппаратуры. Эти нормы более жесткие, чем установленные ТУ.

         Запас по нормам, который часто называют производственным запасом, необходим, чтобы исключить поставку изделий, не соответствующих установленным в ТУ нормам. Поэтому контрольно-измерительная аппаратура, используемая при производстве изделий, должна обладать не большей погрешностью измерений, чем аппаратура, применяемая при сдаче готовой продукции. В противном случае фактически негодные изделия будут пропущены как годные и откажут при проведении приемо-сдаточных испытаний.

          Нормы на параметры зависят не только от погрешностей контрольно-измерительной аппаратуры. В производстве всегда существует технологический разброс параметров, обусловленный технологией производства и прежде всего разбросом характеристик исходных материалов и технологического оборудования. Кроме того, изменение значений параметров изделий во времени происходит в связи с протекающими в них физико-химическими процессами, вызываемыми действием нагрузок и окружающей среды.

        Запас по параметрам, установленный в зависимости от их технологического разброса и конструктивных особенностей изделия, называется конструктивно-технологическим запасом. Он выражается безразмерной величиной – коэффициентом конструктивно-технологического запаса для нижнего и верхнего контрольных пределов:

                                     Кзн = (xн – хнТУ)/(М[Х] – хн),

                            

                                     Кзв = (хвТУ – хв)/(хв -  М[Х]),

        где  хн и хв – наименьшее и наибольшее значения параметра в реальном распределении; хнТУ и  хвТУ – нижнее и верхнее значения норм, оговоренных в ТУ;    М[Х]  - среднее значение параметра, заданное в ТУ.

        При симметричном распределении параметров изделий знаменатели приведенных выражений, характеризующих нестабильность ТП, равны и значение Кз в обоих случаях определяется выбранными конструктивно-технологическими запасами по хн и  хв.

         При оценке результатов испытаний с помощью условных критериев можно не рассматривать все параметры изделия. Достаточно выбрать для наблюдения наиболее информативные из них. Параметры изделия, по которым его считают годным или условно отказавшим, называют параметрами – критериями годности (ПКГ).  Допустимые изменения значений ПКГ ограничивают односторонними или двусторонними пределами. При этом минимальное и максимальное значения ПКГ могут быть как абсолютными, так и относительными.

         Причины третьей группы, определяющие неадекватность испытаний изделий условиям их эксплуатации, связаны с различием режимов работы изделий при испытаниях и эксплуатации. Некоторые изделия при эксплуатации в течение длительного времени находятся в неработающем состоянии. Установлено, что именно в этот период происходит от 20 до 60% их отказов.

          С другой стороны, к довольно большому числу отказов приводит эксплуатация изделий в циклическом режиме, связанном со сравнительно частыми их включениями и выключениями. Это объясняется тем, что во время переходных процессов, обусловленных включениями-выключениями изделий, в них возникают экстратоки и перенапряжения, значения которых часто намного превышают, хотя бы кратковременно, допустимые по ТУ.  Иногда для упрощения испытаний изделия, предназначенные для эксплуатации в циклическом режиме, испытывают в непрерывном. Однако, как показывает практика, надежность изделий, работающих при большой частоте включений-выключений, может быть во много раз ниже надежности изделий, работающих непрерывно в течение установленного времени.

          Чтобы уменьшить расхождение значений показателей надежности на стадиях испытаний и эксплуатации изделий, проводят организационные и технические мероприятия.

         Организационные мероприятия включают установление единообразной процедуры сбора данных об отказах и получение возможно более полной информации о них при испытаниях и эксплуатации изделий, использование коррелированных критериев отказов при испытаниях и эксплуатации, а также одинаковых промежутков времени, в течение которых фиксируется число отказов.

          Технические меры связаны с совершенствованием методов и программ испытаний на надежность, модернизацией имеющихся и разработкой новых устройств для испытаний.

6.2 ОРГАНИЗАЦИЯ ИСПЫТАНИЙ НА НАДЕЖНОСТЬ

           При организации испытаний на надежность необходимо учитывать следующие факторы:

           - режим функционирования изделий в процессе испытаний (непрерывный, циклический);

           -   характер  внешних воздействий (механические, климатические, электрические, комплексные, неразрушающий контроль, разрушающий физический анализ);

           -   объекты сбора и состав фиксируемой информации;

           -  формы учетно-отчетной документации;

           -  правила прекращения испытаний;

           -  состав, обязанности и ответственность операторов (контролеров).

           От степени проработки и учета указанных факторов при подготовке испытаний, зависит достоверность получаемых оценок показателей надежности.

            Режим функционирования. Наиболее полную информацию можно получить при непрерывном контроле процесса испытания, когда достаточно точно фиксируются моменты отказов изделий.

            Периодический контроль обеспечивает фиксацию отказов изделий в определенные планом испытаний промежутки времени. В интересах статистической обработки результатов испытаний, желательно заданное или расчетное время испытаний делить на 10 – 15 контрольных периодов.

           Характер внешних воздействий. К числу внешних факторов, воздействующих на изделие, относятся: повышенная и пониженная температура среды; быстрая, постепенная и резкая смена температур; повышенная влажность; соляной туман; солнечная радиация; динамическая и статическая пыль; повышенное и пониженное атмосферное давление; плесневые грибы; синусоидальная и широкополосная случайная вибрация; механические удары одиночного и многократного действия; угловые и линейные ускорения; акустические шумы; факторы космического пространства.

           Объекты сбора и состав фиксируемой информации. Правильный выбор объектов сбора статистической информации, в особенности для сложных объектов, является непростой задачей. При слишком мелком делении изделия на самостоятельные объекты сбора статистической информации усложняется работа с учетной документацией, что неизбежно ведет к снижению достоверности результатов. При чрезмерном укрупнении объектов сбора статистики может потеряться необходимая детализация информации о причине, месте отказа и о фактической наработке отдельных блоков и устройств изделия.

        Особенностью статистической оценки показателей надежности является большой объем сведений, который необходимо фиксировать в каждом случае нарушения функционирования изделия. Поэтому в процессе испытаний на надежность необходимо обеспечить фиксацию следующей информации:

        -  общая наработка изделия и время работы от момента предыдущего отказа;

        -  используемые методы диагностики и место обнаружения отказа, заводской и позиционный номер отказавшего элемента, детали;

        -  причины отказа (поломка, износ детали, отклонение параметра и др.);

        -  способ устранения отказа (замена элемента, регулировка и др.);

        -  условия среды в момент отказа объекта испытания (температура, вибрация, удары и другие факторы, в том числе манипуляция персонала, проводящего испытания).

        Достоверность первичной информации обеспечивается полнотой и регулярностью ее фиксации, а также глубиной и объективностью анализа причин отказов. Следует иметь в виду, что недостоверные первичные данные невозможно скорректировать даже самой тщательной статистической обработкой результатов испытаний.

          Формы учетно-отчетной документации. Наиболее распространенным учетным документом при испытаниях на надежность являются журнал испытаний и карточка учета отказов. Журнал является своеобразным формуляром, в котором в хронологическом порядке отражается состояние изделия: время и дата начала и окончания испытания; правильность функционирования; моменты обнаружения отказов и их внешние признаки; время поиска и устранения отказа и др.

           Карточки учета отказов применяются для накопления статистической информации об отказах изделий по различным признакам, на основании которой разрабатываются мероприятия по повышению надежности конкретных типов изделий.

          Качественный анализ отказов и предварительная обработка результатов испытаний. Основными задачами качественного анализа являются объединение и классификация статистической информации, полученной при испытаниях.

          Важным средством увеличения объема статистической информации является объединение сведений об отказах и наработке однотипных изделий, полученных при испытаниях однотипной продукции на различных предприятиях.

          С точки зрения задач статистической оценки надежности, наиболее важными считаются две группы классификации отказов – по причинам возникновения и по отношению к оцениваемым показателям надежности.

          1. Классификация отказов по причинам возникновения.

          Здесь выделяются группы отказов: конструктивные, технологические, производственные и эксплуатационные. Для программно управляемых изделий, а таких в настоящее время большинство, необходимо выделить еще алгоритмические и программные. В результате ошибок или недоработок в алгоритмах или программах даже исправные изделия в ряде случаев неспособны выполнять свои функции. Для таких отказов характерно то, что они проявляются одинаково во всех однотипных изделиях при возникновении соответствующих условий.

          2. Классификация отказов по отношению к оцениваемым показателям надежности.

          Она предусматривает разделение отказов на «учитываемые» и «не учитываемые». При этом к «не учитываемым» относятся:

          -  отказы, вызванные внешними факторами, не предусмотренными ТУ на изделие, а также отказы из-за нарушений инструкций по технической эксплуатации;

          -  отказы опытных образцов, причины которых устраняются в процессе доработок;

          -  отказы, не влияющие на конкретный оцениваемый показатель.

  1.  ИСПЫТАНИЯ НА ДОЛГОВЕЧНОСТЬ

          Показатели надежности (средняя наработка до отказа и вероятность безотказной работы), полученные по результатам приемо-сдаточных испытаний, не характеризуют действительную надежность изделий, поскольку их значения выбирают исходя из разумных объемов выборки, причем эти показатели даже при совершенствовании производства остаются неизменными вследствие корректировки значений ПКГ  в сторону ужесточения. Испытания на безотказность служат для определения стабильности параметров изделия, а также для определения стабильности производственного процесса.

          Для получения количественных показателей производственной надежности проводят испытания на долговечность и определение гамма-процентного ресурса при значениях ПКГ, установленных с учетом конструктивно-технологических запасов. Как правило, испытания осуществляются до наступления предельного состояния изделия.

         Испытания  с целью определения гамма-процентного ресурса являются продолжением испытаний на долговечность. При определении гамма-процентного ресурса допускается группировать изделия, имеющие одинаковое функциональное назначение, сходные технологии изготовления, конструктивное исполнение и применяемые материалы. В этом случае испытания проводят на изделиях одного типа, а результаты распространяют на всю группу изделий.

         Под гамма-процентным ресурсом понимают наработку , в течение которой изделие не достигает предельного состояния с заданной вероятностью γ. Опытное значение γ подсчитывают по формуле

                                        γ = (1 – d/nд) 100,

          где d – число отказов за время испытаний; nд – объем выборки при испытаниях на долговечность.

          Гамма-процентный  ресурс вычисляют по накопленным результатам испытаний. В процессе испытаний периодически проверяют работоспособность испытываемых изделий для выявления предельного состояния. Образцы, достигшие предельного состояния снимают с испытаний.

          Испытания на долговечность являются фактически ресурсными испытаниями. Их проводят до получения числа отказавших изделий

                                                 0,05 nд + 1  при   γ – 95%,             

                                       d = {0,1 nд + 1    при   γ – 90%.

          Испытания на долговечность весьма трудоемки и продолжительны (до 100 тыс. часов) и связаны с большими экономическими затратами. Так, для проведения испытаний изделий с наработкой 10 тыс. часов требуется 1,5 – 2 года. Поэтому результаты испытаний на долговечность не могут служить основанием для забраковки продукции, выпускаемой в данный момент времени. Однако изготовитель обязан в процессе испытаний проводить анализ отказов и на его основе разрабатывать необходимые мероприятия по устранению причин отказов.

          За гамма-процентный ресурс принимают время испытаний, соответствующее середине интервала времени между появлением двух последних отказов. По результатам испытаний на долговечность уточняют значения гамма-процентного ресурса изделия в технической документации. В итоге длительных испытаний получают количественные показатели производственной надежности, которые, как и долговечность, не могут быть заранее заданы и, следовательно, гарантированы изготовителем.

  1.  ИСПЫТАНИЯ НА СОХРАНЯЕМОСТЬ

          Помимо безотказности и долговечности надежность изделий характеризуется также сохраняемостью. Проведение испытаний на сохраняемость необходимо потому, что хранение является неотъемлемой частью эксплуатации изделий. Календарная продолжительность времени хранения изделий, в течение и после которого значения заданных показателей надежности сохраняются в установленных пределах, составляет срок сохраняемости изделия.

         Испытания на длительное хранение проводят, как правило, в отапливаемом складе, размещая изделия на стеллажах. В отдельных случаях испытания могут проводиться под навесом (испытания в полевых условиях), что фактически соответствует ужесточению условий испытаний на длительное хранение.

         Целями проведения испытаний на сохраняемость являются: проверка изделий на сохраняемость; накопление информации о техническом ресурсе сохраняемости; уточнение норм на показатели сохраняемости; разработка рекомендаций по повышению сохраняемости.

         В качестве критерия оценки сохраняемости принимают значение гамма-процентного срока сохраняемости, опытное значение которого определяется формулой

                                         γ = (1 – d/nс) 100,

           где  d – число изделий, отказавших за время хранения; nс – объем выборки, необходимый для испытаний на сохраняемость.

          Результаты испытаний оценивают как положительные, если значение гамма-процентного срока сохраняемости превышает установленное в технической документации. По окончании испытаний на длительное хранение изделия могут быть оставлены в тех же условиях для определения фактического времени сохраняемости.

  1.  УСКОРЕННЫЕ ИСПЫТАНИЯ НА НАДЕЖНОСТЬ

           Значительная продолжительность испытаний на надежность (в особенности испытаний на долговечность и сохраняемость) делает практически невозможным использование их результатов для оперативного управления качеством изготовляемой продукции. Поэтому большое значение придается ускоренным испытаниям, обеспечивающим получение информации о надежности изделий за более короткие сроки на меньшем числе образцов. Ускоренные испытания имеют цель выявить изменение параметров ЭРЭ и сборочных единиц изделий аэрокосмической техники при сокращении длительности испытаний за счет интенсификации режимов работы и условий эксплуатации изделий.

      Целью ускоренных испытаний является достижение состояния отказа или определение повреждений вследствие действия определенного механизма разрушения. Обязательным условием при проведении ускоренных испытаний является меньшее время, чем требовалось бы при эксплуатации изделия. Интенсивность воздействия параметров, от которых зависит долговечность, может быть повышена для сокращения продолжительности испытаний. Особую важность имеет определение соотношения между ускоренными испытаниями изделия и реальными условиями эксплуатации, относительно которых осуществляется ускорение.

         Хотя использование ускоренных испытаний может быть опасным, поскольку они вносят фактор неопределенности, избежать их в общем случае нельзя. Это объясняется тем, что проектируемая долговечность электронных блоков слишком велика для проведения испытаний в реальных условиях эксплуатации.

           В общем случае величину, показывающую во сколько раз уменьшается значение показателей долговечности или срока сохраняемости при испытаниях, относительно заданных значений показателей долговечности или срока сохраняемости в эксплуатации, называют коэффициентом ускорения испытаний

                                                Ку = tн/tу = λун,

           где    tн , tу  - время испытаний в нормальном и ускоренном режимах соответственно;   λу ,  λн – интенсивности отказов в указанных режимах.

          Ускорение испытаний обычно достигается ужесточением воздействующих факторов (температуры, влажности, электрических, механических и других нагрузок).

          Основной научной проблемой теории испытаний, в том числе и ускоренных, является разработка и исследование моделей объектов и процессов их старения и изнашивания. Наиболее часто в качестве модели старения и изнашивания принимают математическую модель в виде однородной или неоднородной марковской цепи. Исходя из модели процессов износа и старения, можно выделить три основных метода ускорения испытаний.

           Первый метод, называемый форсированными испытаниями, заключается в ужесточении режимов испытаний. В этом режиме, как правило, превышаются предельные значения, при которых еще сохраняется нормальная работа изделия.

           Недостатками подобного метода испытаний являются:

           -  возможность непредвиденного изменения физико-химических процессов старения, износа или самовосстановления элементов и сборочных единиц;

          -  практическая невозможность числовой оценки корреляции между значениями параметров испытаний в нормальных и ужесточенных режимах;

          -  невозможность количественных оценок показателей надежности испытуемых изделий – технического ресурса, времени наработки на отказ, сохраняемости и др.

          В силу этих особенностей первый метод ускорения можно применять при сравнительных или контрольных испытаниях.

          Второй метод ускорения испытаний основан на временной оценке поведения прогнозируемого параметра. В данном случае учитывается эволюционная тенденция развития процессов старения и изнашивания и тем самым определяется момент отказа. Для высоконадежных изделий возможны варианты прекращения испытаний до наступления отказа. В качестве прогнозируемых показателей могут быть показатели качества изделия, либо функции этих показателей.

           Основными недостатками второго метода ускоренных испытаний являются:

            -  трудность нахождения прогнозируемых параметров (особенно в сложных изделиях), связанная с учетом одновременного действия многочисленных факторов;

            -  ограниченная возможность установления предельно-допустимых режимов функционирования изделий, что не позволяет с высокой достоверностью прогнозировать моменты их отказа;

            -   малые значения коэффициентов ускорения, которые лежат в пределах 2,0 – 3,5.

           В силу изложенных особенностей второй метод целесообразно применять для определительных испытаний, а также в случае необходимости разделения изделий по качественным группам. Кроме того, этот метод находит применения при ускоренных неразрушающих испытаниях.

           Третий метод ускоренных испытаний заключается в совместном применении первого и второго метода. Для третьего комбинированного метода ускоренных испытаний характерны следующие недостатки;

           -  невозможность проведения одновременного испытания нескольких изделий;

           -  сложность вычислительных процедур.

           При анализе недостатков каждого метода ускоренных испытаний необходимо учитывать, что широкое применение вычислительной техники в основном исключает недостатки, связанные с большим объемом вычислений. Очевидно, что для повышения эффективности испытаний на надежность и снижении затрат следует, где возможно, увеличивать объемы вычислений, если они приводят к упрощению или сокращению сроков самих испытаний.

           Методику ускоренных испытаний обычно разрабатывают на основе нормативно-технической документации с учетом специфики функционирования, назначения, условий эксплуатации и конструктивных особенностей изделий.

           При ускоренных испытаниях необходимо, чтобы критерий распределения отказов во времени и по причинам, соответствовал критерию и распределению при нормальных испытаниях на надежность.

           Форсирование испытаний вновь разрабатываемой и серийно выпускаемой аппаратуры организуется по этапам:

           -  разработка методики выбора форсирующих факторов и форсирующего режима (на основании имеющихся статистических данных) для обеспечения максимально возможного ускорения испытаний. При этом физическая природа возникновения отказов должна оставаться неизменной;

           -  определение интервальных значений коэффициента ускорения при различных внешних воздействующих факторах и нахождение различных законов распределения времени безотказной работы изделий;

           -  определение динамики распределения и выявления причин отказов во время нормальных испытаний (учет принципа наследственности);

           -  оценка зависимости между вероятностями безотказной работы в нормальном и форсированном режимах;

           -  формирование исходных данных по проведению ускоренных испытаний на надежность.

           Для окончательного уточнения условий и времени форсированных испытаний необходимо учитывать время технологического прогона испытываемых изделий. Технологический прогон позволяет выявлять и устранять скрытые дефекты, допущенные в процессе проектирования, производства и испытаний.

Библиографический список

       1. Федоров В.К., Сергеев Н.П., Кондрашин А.А. Контроль и испытания в проектировании и производстве радиоэлектронных средств. – М.: Техносфера, 2005.

      2.  Глудкин О.П. Методы и устройства испытаний РЭС и ЭВС: Учеб. для вузов. – М.: Высшая школа, 1991.

      3. Конструктивно-технологическое проектирование электронной аппаратуры/Под ред. В.А.Шахнова. – М.: МГТУ им. Н.Э.Баумана, 2002.

      4.  Бутин В.И., Зинченко В.Ф., Романенко А.А. Система радиационных испытаний электронной техники. – Владимир, 2003.

      5.  Буловский П.И., Эдельсон Э.М. Испытания авиационных приборов. – М.: Машиностроение, 1976.

      6.  Сергеев А.Г., Крохин В.В. Метрология. – М.: Логос, 2001.

      7. Пашков В.П. Испытания и эксплуатация авиационной и ракетно-космической техники. Методические указания для курсового и дипломного проектирования: СПбГУАП, 2002.

      8.  Тартаковский Д.Ф., Ястребов А.С. Метрология, стандартизация и технические средства измерений. – М.: Высшая школа, 2001.


 

А также другие работы, которые могут Вас заинтересовать

70744. Исследование катушки со стальным сердечником 131.5 KB
  Цель работы: Исследование зависимости параметров и потерь в стали катушки от воздушного зазора и напряжения сети. Схема исследования катушки со стальным сердечником. Провести исследование катушки со стальным сердечником при постоянной величине напряжения...
70745. Исследование параллельного соединения катушки со стальным сердечником и конденсатора 61 KB
  Изменяя напряжение U с помощью автотрансформатора АТ снять вольтамперную характеристику катушки со стальным сердечником. По данным таблицы № 1 в одной системе координат построить вольтамперные характеристики катушки UkI конденсатора UCI и последовательного соединения катушки...
70746. Резонансный контур 718.5 KB
  Частоту свободных колебаний ω0 можно найти из равенства энергии: Учитывая что Um=ω0LIm находим: Период свободных колебаний как известно: Из равенства энергий найдем волновое сопротивление контура: На резонансной частоте реактивные сопротивления конденсатора и индуктивности равны...
70747. Статические характеристики и параметры полупроводниковых приборов 427.5 KB
  Цель работы изучить статические вольтамперные характеристики полупроводниковых диодов и биполярных транзисторов рассчитать основные параметры биполярного транзистора. Если к переходам транзистора не приложено внешних разностей потенциалов то в pnпереходах существует...
70748. Простейшие усилительные каскады и обратная связь в усилителях 848 KB
  Устройство осуществляющее увеличение энергии управляющего сигнала за счет энергии вспомогательного источника источника питаний называется усилителем Общая структурная схема усилителя электрических сигналов представлена на рис.
70749. Операционный усилитель 456.5 KB
  В идеальном случае выходное напряжение ДУ не зависит от уровня каждого из входных сигналов а определяется только их разностью Это свойство ДУ обусловлено их применением в случаях когда измеряются очень слабые сигналы на фоне больших синфазных помех.
70750. Генерирование электрических колебаний 414 KB
  Цель работы экспериментально изучить некоторые схемы RС-генераторов квазигармонических и релаксационных колебаний.Это условие можно отдельно записать в виде двух условий для амплитуд и для фаз...
70751. Нелинейные ипараметрические преобразования сигналов 652.5 KB
  Сущность этого преобразования состоит о смещении спектра сигнала в ту или другую сторону по шкале частот. Вместе с тем в параметрический цепям возможны процессы связанные с возникновением новых частотных составляющих в спектре сигнала что существенно при переходе от линейных систем...
70752. ОПРЕДЕЛЕНИЕ ИЗМЕРЕНИИ 790 KB
  Физический эксперимент, проводимый с целью получения информации о количественной характеристике интересующего нас объекта или процесса; полученная информация содержит результат сравнения полученной величины с однородной величиной, принятой за единицу меры...