Способ пневматического нагружения фюзеляжа самолета при прочностных испытаниях на ресурс



Способ пневматического нагружения фюзеляжа самолета при прочностных испытаниях на ресурс
Способ пневматического нагружения фюзеляжа самолета при прочностных испытаниях на ресурс
Способ пневматического нагружения фюзеляжа самолета при прочностных испытаниях на ресурс

Владельцы патента RU 2598700:

Федеральное государственное унитарное предприятие "Центральный аэрогидродинамический институт имени профессора Н.Е. Жуковского" (ФГУП "ЦАГИ") (RU)

Изобретение относится к области испытательной техники и предназначено для создания циклических трапециевидных программ нагружения избыточным давлением воздуха при прочностных испытаниях на ресурс фюзеляжей и других авиационных гермоотсеков. В ходе реализации способа устанавливают границы рабочего диапазона перемещений затвора малорасходного регулирующего клапана, обеспечивающего стабилизацию давления на горизонтальном участке программы нагружения, и в процессе стабилизации давления в фюзеляже положение затвора контролируют. В случае значительных изменений утечек воздуха из фюзеляжа в ходе ресурсных испытаний, вызывающих выход этого затвора за верхнюю или нижнюю заданную границу рабочего диапазона перемещений, дополнительно приоткрывают или прикрывают затвор большерасходного впускного клапана, чем автоматически возвращают затвор малорасходного клапана в его рабочий диапазон перемещений и обеспечивают тем необходимую высокую точность регулирования давления, создающего максимальное нагружающее воздействие на испытываемый объект. Технический результат заключается в повышении точности пневматического нагружения фюзеляжа самолета на горизонтальном участке программы испытаний. 3 ил.

 

Изобретение относится к области испытательной техники, в частности к прочностным испытаниям на ресурс фюзеляжей летательных аппаратов.

Известен способ циклического нагружения сжатым воздухом гермофюзеляжа летательного аппарата при испытаниях на выносливость, положенный в основу устройства, на которое выдан патент РФ №788927, «Устройство для усталостных испытаний фюзеляжа летательного аппарата», МПК G01M 5/00.

В способе, реализованном в указанном устройстве, для выполнения программы нагружения фюзеляжа внутренним избыточным давлением предусматривается использование двух штуцеров. Через один штуцер фюзеляж наддувают, а через другой - воздух из фюзеляжа сбрасывают. Применение отдельных штуцеров для наддува и для сброса, работающих по принципу «открыт-закрыт», ограничивает множество реализуемых программ нагружения только программами пилообразной формы при низкой точности их отработки.

Наиболее близким к предлагаемому способу является способ, использованный в устройстве, описанном в патенте РФ №2416075 «Установка для нагружения сжатым воздухом гермофюзеляжа летательного аппарата при испытании на выносливость», МПК G01M 5/00.

На этой установке при испытаниях на выносливость давление в гермофюзеляже изменяется циклически по трапециевидным программам нагружения. Программу нагружения отрабатывают блоком программного управления, с помощью которого формируют повторяющуюся последовательность управляющих сигналов, в соответствии с которыми перед началом каждого цикла нагружения выпускной клапан сброса воздуха из фюзеляжа закрывают, затем при отработке восходящего участка программы нагружения управляют большерасходным впускным клапаном и наполняют фюзеляж воздухом до давления на горизонтальном участке программы нагружения, соответствующем крейсерскому режиму полета самолета, после чего большерасходный впускной клапан закрывают и автоматически стабилизируют давление в фюзеляже на горизонтальном участке программы нагружения малорасходным регулирующим клапаном, выдерживают необходимую длительность горизонтального участка программы, после завершения которого на нисходящем участке программы нагружения малорасходный регулирующий клапан закрывают, воздух из фюзеляжа сбрасывают через выпускной клапан и отработку следующего цикла нагружения начинают после получения внешнего пускового сигнала.

На горизонтальном участке программы нагружения давлением воздуха создают максимальные нагрузки на фюзеляж. Особенностью является требование высокой точности воспроизведения этих нагрузок, поэтому даже малые изменения максимального давления в фюзеляже существенно влияют на результат ресурсных испытаний.

Использование в прототипе малорасходного трехходового регулирующего клапана для обеспечения высокой точности стабилизации давления в фюзеляже на горизонтальном участке программы испытаний, соответствующем крейсерскому режиму полета самолета, ограничено диапазоном компенсируемых этим клапаном утечек воздуха из испытываемого фюзеляжа. Для реализации процессов регулирования давления при воспроизведении крейсерского режима с необходимой высокой точностью величина утечек не должна превышать пропускную способность этого малорасходного клапана, хотя в процессе ресурсных испытаний негерметичность фюзеляжа, как правило, увеличивается и утечки могут существенно превысить производительность установленного малорасходного регулирующего клапана. Снижение точности поддержания давления в этом случае вызывает необходимость остановки испытаний и проведения мероприятий по уплотнению фюзеляжа или по компенсации утечек.

Необходимую высокую точность поддержания давления на горизонтальном участке программы нагружения при испытаниях можно обеспечить регулятором давления в фюзеляже с малорасходным двухходовым регулирующим органом (клапаном), заменив им трехходовой регулирующий клапан, так как сброс воздуха в атмосферу через этот клапан не нужен при конструктивной негерметичности фюзеляжа на испытательном стенде. Расширение диапазона компенсации утечек воздуха, изменяющихся в ходе испытаний фюзеляжей с разной начальной негерметичностью, можно обеспечить частичным дополнительным перемещением затвора большерасходного впускного клапана, связав его приоткрытие или прикрытие с крайними положениями затвора малорасходного клапана при регулировании давления в фюзеляже на горизонтальном участке программы испытаний. Такое решение позволяет автоматизировать смещение затвора малорасходного клапана в его рабочий диапазон при изменении утечек воздуха из фюзеляжа, т.е. позволяет проводить пневматическое нагружение фюзеляжа с самонастройкой рабочего положения затвора малорасходного регулирующего клапана в процессе испытаний. Этим обеспечивают как увеличение количества непрерывно, без вмешательства оператора, отрабатываемых циклов нагружения, так и дополнительно повышают точность отработки наиболее ответственных крейсерских режимов в процессе длительных многоцикловых испытаний фюзеляжа на ресурс.

Техническим результатом предлагаемого изобретения является повышение точности нагружения фюзеляжей внутренним избыточным давлением при прочностных испытаниях их на ресурс, расширение универсальности применения способа, увеличение длительности безостановочной работы испытательных установок, реализующих предлагаемый способ, уменьшение расхода воздуха на испытания и повышение степени автоматизации процесса ресурсных испытаний.

Данный технический результат достигают тем, что в процессе реализации предлагаемого способа пневматического нагружения фюзеляжа самолета при прочностных испытаниях на ресурс, основанного на циклических изменениях избыточного давления по трапециевидной программе нагружения, с помощью блока управления формируют повторяющуюся последовательность управляющих сигналов, в соответствии с которыми перед началом каждого цикла нагружения выпускной клапан сброса воздуха из фюзеляжа закрывают, затем при отработке восходящего участка программы нагружения управляют большерасходным впускным клапаном и наполняют фюзеляж сжатым воздухом до давления на горизонтальном участке программы нагружения, соответствующим крейсерскому режиму полета самолета, после чего большерасходный впускной клапан закрывают и автоматически стабилизируют давление в фюзеляже на горизонтальном участке программы нагружения малорасходным регулирующим клапаном, выдерживают необходимую длительность горизонтального участка программы нагружения, после завершения которого на нисходящем участке программы нагружения малорасходный регулирующий клапан закрывают, воздух из фюзеляжа сбрасывают через выпускной клапан и отработку следующего цикла нагружения начинают после получения внешнего пускового сигнала, при этом перед проведением испытаний задают границы рабочего диапазона перемещений затвора малорасходного регулирующего клапана, а также нижнее и верхнее положения его возврата в рабочий диапазон после выхода затвора малорасходного регулирующего клапана за границы заданного рабочего диапазона перемещений, кроме того, устанавливают скорости перемещения на приоткрытие и на прикрытие затвора большерасходного впускного клапана, необходимые для его работы на горизонтальном участке программы нагружения, затем в процессе автоматической стабилизации давления на горизонтальном участке программы нагружения положение затвора малорасходного регулирующего клапана измеряют и сравнивают с границами рабочего диапазона его перемещений, при этом, если положение затвора малорасходного регулирующего клапана окажется выше верхней границы рабочего диапазона его перемещений, то затвор большерасходного впускного клапана приоткрывают с заданной скоростью до тех пор, пока положение автоматически закрываемого в это время блоком управления затвора малорасходного регулирующего клапана не достигнет верхнего положения возврата в рабочий диапазон перемещений, после чего движение затвора большерасходного впускного клапана прекращают и достигнутое им положение запоминают, если положение затвора малорасходного регулирующего клапана окажется ниже нижней границы рабочего диапазона его перемещений, то затвор большерасходного впускного клапана прикрывают с заданной скоростью до тех пор, пока положение автоматически открываемого в это время блоком управления затвора малорасходного регулирующего клапана не достигнет нижнего положения возврата в рабочий диапазон перемещений, после чего движение затвора большерасходного впускного клапана прекращают и достигнутое им положение запоминают, затем, при окончании горизонтального участка программы нагружения, приоткрытый большерасходный впускной клапан закрывают, причем на каждом следующем цикле испытаний в конце восходящего участка программы нагружения затвор большерасходного впускного клапана перемещают на закрытие до его положения, запомненного в конце горизонтального участка предыдущего испытательного цикла.

На фиг. 1 показана функциональная схема устройства, с помощью которого реализуют предлагаемый способ пневматического нагружения фюзеляжа. На фиг. 2 приведена конструктивная характеристика малорасходного регулирующего клапана, показывающая зависимость степени открытия проходного сечения клапана (S) от положения (X) его затвора. На характеристике отмечены точки (т. 1 и т. 4), фиксирующие рабочий диапазон (Х1-Х4) перемещений затвора, где X1 и Х4 - нижняя и верхняя границы этого диапазона, точки (т. 2 и т. 3), фиксирующие нижнее и верхнее положения возврата (Х2 и Х3) затвора после его выхода за пределы рабочего диапазона. На фиг. 3 приведен пример программы нагружения фюзеляжа избыточным давлением, на которой представлены основные этапы полета: "а-б" - режим разбега, "б-в" - набор высоты, "в-г" - режим крейсерского полета, "г-д" - снижение, "д-е" - пробежка после приземления.

Устройство (фиг. 1), реализующее предлагаемый способ, содержит источник сжатого воздуха 1 (ИВ), основной трубопровод 2, по которому подают воздух в фюзеляж 3 от источника 1 через большерасходный нормально закрытый впускной клапан 4 (БРК), байпасный трубопровод 5, по которому подают воздух от источника сжатого воздуха 1 в фюзеляж 3 через малорасходный нормально закрытый регулирующий клапан 6 (МРК), и трубопровод 7, по которому сбрасывают воздух из фюзеляжа через нормально открытый выпускной клапан 8 (ВК). Все клапаны устройства имеют типовой привод с позиционным управлением, а клапаны 4 и 6 снабжены также позиционерами для пропорционального управления перемещением затворов. Давление воздуха в фюзеляже 3 измеряют датчиком давления 9. Положение затвора МРК измеряют датчиком положения 10. Управляющую часть устройства образуют блок управления 11 и схема самонастройки положения затвора МРК, которая конструктивно в блок управления не входит.

Блок управления 11 имеет два аналоговых входа "a1" и "а2", два аналоговых выхода "u1" и "u2", два выхода "d1" и "d2" дискретных сигналов, уставки для задания уровней максимального Ркр и минимального Р0 давления в испытываемом фюзеляже и для задания длительности ΔТкр горизонтального участка программы нагружения (фиг. 3). Блок управления 11 снабжен кнопкой "пуск", на которую может воздействовать как оператор, так и сигнал "b" от внешнего источника.

В схему самонастройки (фиг. 1) входят : сумматор 12, интегратор 13, четыре блока сравнения БС под номерами 14, 15, 16, 17, четыре задатчика положения затвора МРК ЗдХ1, ЗдХ2, ЗдХ3, ЗдХ4 под номерами 18, 19, 20, 21, два триггера Tp1 и Тр2 под номерами 22, 23, два задатчика скорости перемещения БРК ЗдV1, ЗдV2 под номерами 24, 25, три нормально разомкнутых ключа 26, 27, 28, которые включают режим самонастройки положения затвора МРК и два нормально разомкнутых ключа 29, 30 для подключения задатчиков скорости 24, 25 к интегратору 13

Эти составные части соединены в устройстве пневматического нагружения следующим образом. Источник сжатого воздуха (ИВ) 1 соединен с испытываемым фюзеляжем 3 основным трубопроводом 2, на котором установлен большерасходный впускной клапан 4 (БРК), и байпасным трубопроводом 5 с установленным на нем малорасходным регулирующем клапаном 6 (МРК). Фюзеляж 3 соединен с окружающей средой трубопроводом 7 через большерасходный выпускной клапан 8 (ВК). К фюзеляжу 3 присоединен датчик давления 9, выход которого подключен к аналоговому входу "a1" блока управления 11. Датчик положения 10 своим входом связан с затвором МРК, а выход его соединен параллельно с соответствующими входами блоков сравнения (БС) 14, 15, 16, 17 и аналоговым входом "а2" блока управления 11.

Вход пропорционального управления затвором впускного БРК 4 подключен к выходу сумматора 12, один вход которого соединен с аналоговым выходом "u1" блока управления 11, а второй вход через ключ 26 соединен с выходом интегратора 13, который управляет перемещением затвора БРК при его использовании на горизонтальном участке программы нагружения. На прямой вход интегратора 13 через ключ 29 подключен задатчик 24, задающий скорость (V1) открытия затвора БРК, а на инверсный вход интегратора 13 через ключ 30 подключен задатчик 25, задающий скорость (V2) его закрытия.

Вход позиционного управления нормально открытым выпускным клапаном ВК 8 соединен с дискретным выходом "d1" блока управления 11.

Вход пропорционального управления впускного МРК 6 соединен с аналоговым выходом "u2" блока управления 11.

В схеме самонастройки положения затвора МРК выход датчика положения 10 соединен с прямыми входами блоков сравнения 15, 17 и инверсными входами блоков сравнения 14, 16. На прямые входы блоков сравнения 14, 16 подключены соответственно задатчики 18, 20. На инверсные входы блоков сравнения 15, 17 подключены соответственно задатчики 19, 21.

Выход блока сравнения 14 подключен к устанавливающему входу, а выход блока сравнения 15 подключен к входу сброса триггера 23. Выход триггера 23 через ключ 28 соединен с управляющим входом ключа 30.

Выход блока сравнения 17 подключен к устанавливающему входу, а выход блока сравнения 16 подключен к входу сброса триггера 22. Выход триггера 22 соединен через ключ 27 с управляющим входом ключа 29.

Управляющие входы ключей 26, 27 и 28 соединены с дискретным выходом "d2" блока управления 11. Сигналом с выхода "d2" включают схему самонастройки положения затвора МРК при отработке горизонтального участка программы пневмонагружения фюзеляжа.

Способ осуществляется следующим образом. Предварительно, перед началом испытаний, производят наладку и настройку его функциональных элементов. В исходном состоянии клапаны БРК 4 и МРК 6 закрыты, а клапан ВК 8 открыт.

На блоке управления 11 уставками задают параметры, характеризующие программу испытаний (фиг. 3):

уставка "Ркр" - давление Ркр в фюзеляже 3, соответствующее крейсерскому режиму полета,

уставка "Р0" - давление Р0, определяющее нижний уровень давления в фюзеляже 3 в конце цикла нагружения,

уставка "ΔТкр" - длительность ΔТкр горизонтального участка программы нагружения, соответствующего крейсерскому режиму полета.

Задатчики схемы самонастройки положения затвора МРК 6 настраивают так, что их сигналы задают следующие величины (фиг. 2):

задатчик 18 - положение X1 нижней границы диапазона открытия затвора МРК, при котором включают перемещение затвора БРК 4 на закрытие,

задатчик 19 - нижнее положение возврата Х2 затвора МРК в рабочий диапазон перемещений, после которого закрытие затвора БРК прекращают,

задатчик 20 - верхнее положение возврата Х3 затвора МРК в рабочий диапазон перемещений, после которого открытие затвора БРК прекращают,

задатчик 21 - положение Х4 верхней границы диапазона открытия затвора МРК, при котором включают перемещение затвора БРК на открытие,

задатчик 24 - скорость перемещения затвора БРК на открытие (V1) при отработке горизонтального участка программы нагружения;

задатчик 25 - скорость перемещения затвора БРК на закрытие (V2) при отработке горизонтального участка программы нагружения.

В ходе воспроизведения циклов программы нагружения фюзеляж 3 с датчиком 9, трубопроводы 2, 5, 7 клапаны 4, 8 и клапан 6 с датчиком 10 вместе образуют объект управления, который взаимодействует с элементами управляющей части устройства по соответствующим каналам связи.

Блок управления 11 перед началом испытаний устанавливают в исходное состояние, которое характеризуется нулевыми уровнями командных сигналов и сигналов управления. Кнопка "Пуск" выключена. При ресурсных испытаниях управляющая часть рассматриваемого устройства, воздействуя своими сигналами с выходов и принимая сигналы обратной связи на входы, формирует последовательность циклов пневмонагружения, например таких, какой показан на фиг. 3.

Для начала ресурсных испытаний фюзеляжа 3 оператор кнопкой "Пуск" (фиг. 1) подает команду, и с помощью блока управления 11 в момент "ta" начала испытательной программы нагружения (фиг. 3) формирует управляющий сигнал на выходе "d1", которым закрывает выпускной большерасходный клапан ВК 8. Этой операцией полость фюзеляжа 3 подготавливают к пневмонагружению. Операцию закрытия клапана ВК выполняют в начале технологического интервала времени (а-б), который предусмотрен в испытательной программе для воспроизведения наземных нагрузок на фюзеляж при взлете самолета. Затем блоком 11 посредством управляющего сигнала с выхода "u1" обеспечивают автоматическую подачу воздуха в фюзеляж через БРК 4. Этот сигнал через первый вход сумматора 12 подают на вход позиционера, управляющего пропорциональным перемещением затвора большерасходного впускного клапана 4. Приводом клапана 4 автоматически перемещают его затвор так, что воздухом наполняют фюзеляж 3 со скоростью роста давления в нем, соответствующей восходящему участку (б-в) программы нагружения. Давление в фюзеляже 3 при этом измеряют датчиком давления 9, сигнал с которого подают через вход "a1" в блок управления 11, где этот сигнал сравнивают с сигналом уставки уровня давления "Ркр". При достижении в фюзеляже давления "Ркр" в момент времени "tв" сигнал с выхода "u1" блока управления 11 отключают и клапан БРК 4, соответственно, закрывают, после чего автоматически регулируют давление в фюзеляже на уровне "Ркр" клапаном МРК 6, т.е. с момента времени "tв" осуществляют отработку горизонтального участка (в-г) программы нагружения (фиг. 3) с повышенной точностью.

Основными возмущениями, искажающими этот ответственный участок программы нагружения, являются утечки воздуха из фюзеляжа, которые могут изменяться при ресурсных испытаниях по ходу отработки циклов нагружения, а также - после регламентных работ при обследовании состояния элементов конструкции испытываемого фюзеляжа. Поддерживая давление на заданном уровне Ркр блоком управления 11 компенсируют утечки подачей воздуха в фюзеляж 3 по байпасному трубопроводу 5, управляя перемещением рабочего положения Хр (фиг. 2) затвора клапана 6. Однако по мере увеличения, например, утечек из фюзеляжа перемещаемый затвор клапана 6 приближается к своему крайнему положению Х4 максимального открытия (фиг. 2) и может становиться на упор, не обеспечивая компенсацию утечек. В этом случае ошибки процессов регулирования давления настолько увеличиваются, что возникает необходимость остановки ресурсных испытаний и проведения наладочных работ по установке затвора клапана 6 в его рабочий диапазон (Х1-Х4). В рассматриваемом устройстве реализуют предлагаемый способ пневматического нагружения фюзеляжа с автоматической самонастройкой рабочего положения Хр (фиг. 2) затвора малорасходного регулирующего клапана 6 при выходе его за границу заданного рабочего диапазона, для этого перемещают затвор большерасходного клапана 4, в результате чего дополнительно изменяют поток воздуха в фюзеляж 3. Тем самым устраняют возникающее изменение давления в фюзеляже 3. Эту операцию выполняют посредством блока управления 11 и схемы самонастройки.

При реализации самонастройки рабочего положения затвора регулирующего клапана 6 в процессе автоматического регулирования давления блоком 11 в фюзеляже 3 перемещение затвора измеряют датчиком положения 10, сигнал с которого блоками сравнения (БС) 14, 15, 16 и 17 сравнивают с соответствующими сигналами задатчиков 18, 19, 20 и 21. В зависимости от состояния выходов БС по ходу процессов регулирования давления с помощью триггеров Tp1 (22) и Тр2 (23) формируют компенсирующее перемещение затвора клапана БРК 4, увеличивающее или уменьшающее дополнительный поток воздуха в фюзеляж 3, и блоком управления 11 возвращают затвор клапана 6 в рабочий диапазон. Ниже рассмотрим функционирование предлагаемых средств схемы самонастройки рабочего положения затвора клапана 6 с учетом настройки задатчиков 18, 19, 20 и 21.

Схему самонастройки (фиг. 1) включают при переходе к отработке горизонтального участка (в-г) программы нагружения фюзеляжа (фиг. 3), для чего в момент времени "tв" замыкают ключи 26, 27 и 28 сигналом с выхода "d2" блока управления 11 на управляющие входы этих ключей. При этом второй вход сумматора 12 через замкнутый ключ 26 соединяют с выходом интегратора 13, который и управляет положением затвора клапана БРК 4 на участке (в-г) в зависимости от величины сигнала датчика 10 относительно сигналов задатчиков 18, 19, 20 и 21.

Пока сигнал с датчика 10, соответствующий положению Хр затвора клапана МРК 6, находится между уставками X1 задатчика 18 и Х4 задатчика 21, перемещения затвора этого клапана в ходе процессов регулирования давления находятся в рабочем диапазоне и дополнительных воздействий на затвор клапана БРК 4 не требуется.

Если сигнал Хр с датчика 10 превысит уровень сигнала Х4, соответствующий максимальному открытию клапана 6 в рабочем диапазоне его перемещений, установленный задатчиком 21, то блоком БС 17 формируют выходной сигнал, который приведет триггер 22 в активное состояние. Выходным сигналом триггера 22 через ключ 27 замыкают ключ 29, после чего сигнал с задатчика 24, задающего скорость V1 компенсирующего открытия клапана 4, передают через ключ 29 на прямой вход интегратора 13. Увеличивающийся выходной сигнал интегратора 13 через замкнутый ключ 26 и сумматор 12 подают на вход привода БРК и приоткрывают его, перемещая затвор со скоростью V1, установленной задатчиком 24. При этом увеличивают приток воздуха в фюзеляж 3 и давление в нем повышают, в результате чего сигналом с выхода датчика 9 вызывают управляющее воздействие с выхода "u2" блока управления 11 на закрытие клапана 6, т.е. этим управляющим воздействием автоматически возвращают затвор клапана 6 в его рабочий диапазон. Как только сигнал Хр с датчика положения 10 понизится до уровня Х3, установленного задатчиком 20, сработает блок БС 16 и своим выходным сигналом сбросит выходной сигнал триггера 22, что вызовет размыкание ключа 29 и отключение задатчика 24 от интегратора. Прекратится рост сигналов с интегратора 13 и сумматора 12. Тем самым затвор клапана 4 останавливают в положении, обеспечивающем компенсацию утечек воздуха из фюзеляжа 3, достаточную для возвращения затвора МРК 6 в зону нормальной работы при регулировании давления. Величину выходного сигнала интегратора 13 на момент остановки перемещения затвора БРК на интеграторе запоминают.

Если сигнал Хр с датчика 10 уменьшится ниже уровня сигнала Х1, соответствующего минимальному открытию клапана 6 в рабочем диапазоне его перемещений, установленный задатчиком 18, то блоком БС 14 на выходе формируют сигнал, которым устанавливают триггер 23 в активное состояние. Выходным сигналом триггера 23 через ключ 28 замыкают ключ 30, после чего сигнал с задатчика 25, задающего скорость V2 компенсирующего закрытия клапана 4, поступает через ключ 30 на инверсный вход интегратора 13. Выходной сигнал интегратора 13 через замкнутый ключ 26 и сумматор 12 поступает на вход привода БРК и прикрывает клапан 4, перемещая его затвор на закрытие со скоростью V2, установленной задатчиком 25. Тем самым уменьшают приток воздуха в фюзеляж 3 и давление в нем снижают, что по сигналу датчика 9 вызывает управляющее воздействие с выхода "u2" блока управления 11 на открытие МРК 6, т.е. это управляющее воздействие автоматически возвращает затвор клапана 6 в его рабочую область. Как только сигнал Хр с датчика положения 10 достигнет уровня Х2, установленного задатчиком 19, сработает блок БС 15 и своим выходным сигналом сбросит выходной сигнал триггера 23, что вызовет размыкание ключа 30 и отключение задатчика 25 от интегратора 13. Прекратится уменьшение сигналов с интегратора 13 и сумматора 12. Тем самым затвор клапана 4 останавливают в положении, обеспечивающем компенсацию утечек воздуха из фюзеляжа, достаточную для возвращения затвора МРК 6 в зону нормальной работы при регулировании давления. Величину выходного сигнала интегратора 13 на момент остановки перемещения затвора БРК на интеграторе запоминают.

После отработки устройством пневматического нагружения фюзеляжа горизонтального участка программы испытаний (режим крейсерского полета) заданной длительности ΔТкр блоком управления 11 в момент "tг" программы нагружения (фиг. 3) формируют управляющий сигнал на выходе "d1", которым открывают выпускной большерасходный клапан ВК 8.Тем самым давление в фюзеляже 3 интенсивно понижают. Этой операцией начинают отработку нисходящего участка (г-д) программы нагружения. Одновременно блоком управления 11 с выхода "u2" формируют сигнал, которым закрывают клапан 6 (МРК), и снимают сигнал с выхода "d2", чем размыкают ключи 26, 27 и 28. Ключом 26 отключают сигнал с интегратора 13 на сумматор 12 и клапан 4 (БРК) полностью закрывают. Ключи 27 и 28 отключают задатчики скорости перемещения клапана 4. Таким образом, все коммутирующие и управляющие элементы предлагаемого устройства пневматического нагружения приходят в исходное состояние, подготавливая воспроизведение следующего цикла программы испытаний.

Следует отметить в качестве положительного свойства предлагаемой схемы самонастройки регулирующего клапана 6 то, что сигнал с выхода интегратора 13 после завершения каждого цикла программы не снимается, а сохраняется и используется в следующем цикле для компенсации образовавшихся до этого при ресурсных испытаниях утечек воздуха из фюзеляжа. Это решение существенно повышает точность процессов регулирования давления на крейсерском режиме в каждом цикле нагружения и увеличивает количество зачетных циклов при испытаниях фюзеляжа на ресурс. Таким образом, предложенный способ, который реализован в этом устройстве, позволяет сохранять высокую точность стабилизации давления в широком диапазоне изменения величины утечек и увеличить длительность непрерывных экспериментов при испытаниях фюзеляжа.

Отработка нисходящего участка (г-д) программы нагружения заканчивается, когда давление в фюзеляже снижается до уровня, заданного уставкой "Р0" на блоке управления 11. Интервал времени "tд-tе" в программе нагружения предусмотрен для воспроизведения нагрузок на фюзеляж при посадке самолета.

Предложенный способ повышает точность воспроизведения максимальных нагрузок при отработке горизонтальных участков программ нагружения в ходе ресурсных испытаний, что существенно влияет на достоверность оценки ресурса испытываемой конструкции. Предложенный способ позволяет создавать автоматизированные испытательные установки повышенной производительности с расширенной универсальностью применения их для ресурсных испытаний различных авиационных отсеков, отличающихся как по объемам, так и по их негерметичности. Предложенный способ сокращает расход воздуха на испытания, увеличивает длительность безостановочной работы испытательных установок, реализующих этот способ, и сокращает время необходимого участия в испытаниях обслуживающего персонала. Отмеченные особенности повышают эффективность пневматического нагружения при ресурсных испытаниях фюзеляжей самолетов по предложенному способу.

Представленные в описании изобретения сведения о выполнении устройства пневматического нагружения по предлагаемому способу и описание его функционирования при прочностных испытаниях фюзеляжа самолета на ресурс характеризуют совокупность признаков, достаточную для достижения заявленных технических результатов.

Способ пневматического нагружения фюзеляжа самолета при прочностных испытаниях на ресурс, основанный на циклических изменениях избыточного давления по трапециевидной программе нагружения, для реализации которого с помощью блока управления формируют повторяющуюся последовательность управляющих сигналов, в соответствии с которыми перед началом каждого цикла нагружения выпускной клапан сброса воздуха из фюзеляжа закрывают, затем при отработке восходящего участка программы нагружения управляют большерасходным впускным клапаном и наполняют фюзеляж воздухом до давления на горизонтальном участке программы нагружения, соответствующем крейсерскому режиму полета самолета, после чего большерасходный впускной клапан закрывают и автоматически стабилизируют давление в фюзеляже на горизонтальном участке программы нагружения малорасходным регулирующим клапаном, выдерживают необходимую длительность горизонтального участка программы, после завершения которого на нисходящем участке программы нагружения малорасходный регулирующий клапан закрывают, воздух из фюзеляжа сбрасывают через выпускной клапан и отработку следующего цикла нагружения начинают после получения внешнего пускового сигнала, отличающийся тем, что перед проведением испытаний задают границы рабочего диапазона перемещений затвора малорасходного регулирующего клапана, а также нижнее и верхнее положения его возврата в рабочий диапазон после выхода затвора малорасходного регулирующего клапана за границы заданного рабочего диапазона перемещений, кроме того, устанавливают скорости перемещения на открытие и закрытие затвора большерасходного впускного клапана, необходимые для его работы на горизонтальном участке программы нагружения, затем в процессе автоматической стабилизации давления на горизонтальном участке программы нагружения положение затвора малорасходного регулирующего клапана измеряют и сравнивают с заданными границами рабочего диапазона его перемещений, при этом, если положение затвора малорасходного регулирующего клапана окажется выше верхней границы рабочего диапазона его перемещений, то затвор большерасходного впускного клапана приоткрывают с заданной скоростью до тех пор, пока положение автоматически закрываемого в это время затвора малорасходного регулирующего клапана не достигнет верхнего положения возврата в рабочий диапазон перемещений, после чего движение затвора большерасходного впускного клапана прекращают и достигнутое им положение запоминают, если положение затвора малорасходного регулирующего клапана окажется ниже нижней границы рабочего диапазона его перемещений, то затвор большерасходного впускного клапана прикрывают с заданной скоростью до тех пор, пока положение автоматически открываемого в это время затвора малорасходного регулирующего клапана не достигнет нижнего положения возврата в рабочий диапазон перемещений, после чего движение затвора большерасходного впускного клапана прекращают и достигнутое им положение запоминают, затем при окончании горизонтального участка программы нагружения приоткрытый большерасходный впускной клапан закрывают, причем на каждом следующем цикле испытаний в конце восходящего участка программы нагружения затвор большерасходного впускного клапана перемещают на закрытие до его положения, запомненного в конце горизонтального участка предыдущего испытательного цикла.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к испытательной технике, в частности, к установкам для ресурсных испытаний фюзеляжей летательных аппаратов нагрузками, создаваемыми внутренним избыточным давлением сжатого воздуха.

Изобретение относится к области испытательной техники, в частности к установкам для тепловых испытаний авиационных конструкций. Установка содержит вентиляторы, электрические воздухонагреватели, термокамеру, коллекторы газообразного теплоносителя, датчики температур, систему автоматического управления, систему эвакуации отработанного теплоносителя.

Изобретение относится к системам безопасности в чрезвычайных ситуациях и может быть использовано для взрывозащиты зданий, сооружений, а также технологического оборудования.

Изобретение относится к области испытательной техники, а именно к установкам для испытаний образцов и фрагментов пространственных коробчатых (сварных, клеесварных, клепанных или клееклепанных) конструкций.

Изобретение относится к системе и способу измерения усталости для механических деталей летательного аппарата, например самолета, а также к способу технического обслуживания летательного аппарата.

Изобретение относится к испытательной технике, в частности к установкам для ресурсных испытаний фюзеляжей летательных аппаратов нагрузками, создаваемыми внутренним избыточным давлением сжатого воздуха.

Изобретение относится к области строительства, а именно к способам испытания легких стальных опор на различные нагрузки. При реализации способа производят установку испытываемой конструкции в горизонтальное положение и закрепление на анкерной конструкции, установку блоков на испытываемой опоре и анкерной конструкции и соединение блоков тросом, одним концом закрепленным на анкерной конструкции, а другим - соединенным с силовым элементом.

Изобретение относится к испытательной технике, в частности к стендам для прочностных испытаний летательных аппаратов. Способ заключается в том, что для воспроизведения заданной программы знакопеременную нагрузку сжатия-растяжения прикладывают к одной из поверхностей испытываемой конструкции, например для консоли крыла - снизу.

Изобретение относится к испытательной технике и может быть использовано для испытаний авиационных конструкций. Гидросистема включает электрогидравлический усилитель, блокирующие клапана с злектроуправлением, распределительные клапана с электроуправлением, сливные клапана, обратные клапана, ограничитель нагрузки, силовозбудитель и систему автоматического управления.

Область использования: стендовые испытания на прочность конструкций летательных аппаратов (ЛА), например обтекателей на внешнее давление при неравномерном нагреве. Сущность: нагреватель для стенда испытаний на прочность при неравномерном нагреве содержит гибкие поверхностные нагревательные элементы (НЭ) переменного сечения из токопроводящего материала и теплоизолирующую оболочку.

Изобретение относится к области измерительной техники и может быть использовано для мониторинга напряженности механических конструкций при их эксплуатации или проведении сертификационных ресурсных испытаний. Предлагаемый способ заключается в том, что при любом методе схематизации характерного периода эксплуатации или проведения ресурсных испытаний корреляционную таблицу составляют в режиме реального времени последовательно ячейку за ячейкой, задав допуски на идентичность величин параметров нагружения. Технический результат заключается в сокращении времени и вычислительных ресурсов для определения нагруженности конструкций, а также повышении точности регистрации степени нагруженности конструкций. 1 табл.

Изобретение относится к испытательной технике и может быть использовано для создания циклических нагрузок внутренним избыточным давлением воздуха при испытаниях на ресурс фюзеляжей и других авиационных гермоотсеков. Устройство содержит источник сжатого воздуха со стабилизатором давления, испытываемый фюзеляж (гермоотсек), трубопроводы для подачи и сброса воздуха с большерасходными клапанами и трубопровод с малорасходным регулирующим клапаном для стабилизации давления в фюзеляже на горизонтальном участке циклических трапециевидных программ. В систему управления клапанами входят датчик давления в фюзеляже, датчик перемещения затвора малорасходного клапана, регулятор давления с задатчиками и переключателями, командоаппарат для управления последовательностью отработки циклов программ нагружения и схема самонастройки, обеспечивающая возврат затвора малорасходного клапана в рабочий диапазон перемещений путем организации автоматического дополнительного открытия и закрытия большерасходного клапана подачи воздуха при значительных изменениях утечек из фюзеляжа в процессе ресурсных испытаний. Технический результат заключается в повышении точности нагружения (наддува) фюзеляжа, повышение уровня автоматизации процесса ресурсных испытаний и универсальности применения для испытаний гермоотсеков, существенно различающихся как по объемам, так и по степени их негерметичности. 2 ил.

Изобретение относится к области испытательной техники. Устройство включает насосную станцию, гидрораспределители, гидроцилиндры, динамометры, рычажную систему, механизмы электрические прямоходовые, автоматическую систему управления. Механизмы электрические прямоходовые установлены в силовую цепочку каждого канала нагружения. Технический результат заключается в повышении надежности гидросистемы стенда для испытаний конструкций на прочность. 1 ил.

Изобретение относится к области ракетной техники, в частности к способам обеспечения непрерывного контроля состояния твердотопливных зарядов ракетных двигателей. Твердотопливный ракетный двигатель включает композитный корпус и защитный слой, состоящий из теплозащитного покрытия и защитно-крепящего слоя, выполнен раскрепленным для снижения уровня напряжений, возникающих при эксплуатации со стороны переднего и заднего торцов, при помощи манжет, а также снабжен системой контроля отслоений. Система контроля отслоений включает систему датчиков магнитного поля на основе эффекта Холла, детектируемую систему, в виде группы неодимовых магнитных элементов, а также электронно-вычислительную машину. Детектируемая группа неодимовых магнитных элементов размещена на защитно-крепящем слое в зонах вершин раскрепляющих манжет днищ корпуса двигателя, являющихся зонами перехода раскрепленной части заряда в скрепленную, а также в средней по длине части твердотопливного заряда. Изобретение позволяет обеспечить контроль отслоений на границах защитный слой-заряд и защитный слой-корпус, упростить систему контроля отслоений, а также сохранить конструктивную целостность двигателя при выявлении отслоений. 2 ил.

Изобретение относится к испытательной технике и может быть использовано для контроля и исследования прочности при сдвиге клеевых соединений оболочек типа тел вращения. Сущность: осуществляют определение величины разрушающей силы при статическом нагружении клеевого соединения образца типа «труба в трубе» сжимающими усилиями, вызывающими сдвиг внутренней трубы относительно внешней трубы в направлении оси образца. Размеры клеевого соединения модельного образца и сжимающее усилие, в результате которого в клеевом слое возникают деформации сдвига, подбираются с учетом соответствия напряженного состояния клеевого слоя в клеевом соединении керамического обтекателя и напряженного состояния клеевого соединения модельного образца с использованием конечно-элементных моделей. Соотношение между эквивалентными напряжениями в клеевом слое клеевого соединения керамического обтекателя, геометрическими параметрами клеевого слоя модельного образца и усилием, сдвигающим внутреннюю трубу модельного образца, определяется по формуле. Технический результат: повышение эффективности контроля прочности клеевого соединения керамических обтекателей в процессе производства и при проведении опытно-конструкторских работ за счет замены испытаний натурных изделий их моделями, воспроизводящими условия работы клеевого соединения. 2 ил.

Изобретение относится к области оперативного дистанционного мониторинга зданий и сооружений при исследовании их прочностных свойств в условиях вибрационного воздействия естественного и техногенного происхождения. Сущность технического решения заключается в способе мониторинга зданий и сооружений, включающем измерение посредством, по крайней мере, одним датчиком параметров вибрации объекта, синфазно измеряющим три ортогональные проекции вектора ускорения, и состоит в том, что предварительно устанавливают датчик на элемент строительной конструкции здания или сооружения, ориентируя три его ортогональные измерительные оси в направлении главных осей симметрии здания или сооружения, одна из которых вертикальная, регистрируют измеренные проекции линейного ускорения микроколебаний под воздействием микросейсмического фона естественного и техногенного происхождения на ортогональные измерительные оси датчика, центрируют измеренные проекции линейного ускорения, выделяя полезный сигнал вычитанием из измеренного сигнала проекций вектора силы тяжести g на три ортогональные измерительные оси датчика, вычисляют амплитудочастотные характеристики проекций линейного ускорения по трем ортогональным осям с использованием прямого преобразования Фурье для зарегистрированного сеанса измерений, производят сглаживание сплайновой моделью амплитудочастотных характеристик проекций линейного ускорения по трем ортогональным осям, определяют визуально точки перегиба реализаций сглаживающих функций, аппроксимирующих амплитудочастотные характеристики проекций линейного ускорения по трем ортогональным осям, и соответствующих им амплитуд и частот измеряемого сигнала, производят ранжирование полученных оценок частот сигнала в порядке убывания их амплитуд, при этом принимают, что частота, которой соответствует наибольшая амплитуда, является частотой основного тона собственных колебаний здания или сооружения, а остальные частоты являются обертонами сигнала, нумерацию которых осуществляют в порядке убывания соответствующих им амплитуд, находят среднеквадратические оценки определяемых частот по точкам пересечения прямой, параллельной горизонтальной оси отсчета частот измеряемого сигнала, проходящей через локальный максимум по амплитуде, соответствующей частоте анализируемого тона собственных колебаний здания или сооружения, со сглаживающей моделью, представляющей совокупность числовых оценок амплитуд, увеличенных на величину среднеквадратической ошибки их оценивания, с последующим проецированием данных точек на ось отсчета частот измеряемого сигнала. Технический результат заключается в повышении точности и оперативности экспериментального определения характеристик собственных колебаний эксплуатируемых зданий и сооружений при исследовании их прочности в процессе мониторинга. 4 ил.

Изобретения относятся к испытательной технике, а именно к средствам и методам испытания уплотнений, в частности, уплотнений тюбингов. Для решения задачи изобретения в одном аспекте предлагается приспособление для испытания уплотнений, в частности уплотнений тюбингов, по меньшей мере, с одной ножкой с анкерным креплением, причем а) приспособление (1) для испытания содержит, по меньшей мере, одну первую плиту (2) с содержащей первую выемку (3) первой поверхностью (4) и, по меньшей мере, одну вторую плиту (12) с содержащей вторую выемку (13) второй поверхностью (14), причем поверхности (4, 14) плит (2, 12) расположены относительно друг друга, по меньшей мере, частично своими выемками (3, 13) напротив друг друга, и b) в первой и второй выемках (3, 13) соответственно укреплены с возможностью отсоединения, по меньшей мере, два элемента (5, 7, 15, 17) плиты. При этом элементы (5, 7, 15, 17) плиты выполнены таким образом, что они соответственно образуют в выемках (3, 13) паз (8, 18), в который содержащее, по меньшей мере, одну ножку (10) с анкерным креплением уплотнение (9, 19) может быть вложено таким образом, что i) происходит закрепление уплотнения (9, 19) посредством геометрического замыкания между элементами (5, 7, 15, 17) плиты и по меньшей мере, одной ножкой (10) с анкерным креплением, или ii) между элементами (5, 7, 15, 17) плиты и, по меньшей мере, одной ножкой (10) с анкерным креплением образовано промежуточное пространство (20), в которое может быть введен отвердевающий или отверждаемый материал (21). После отверждения материала (21) уплотнение (9, 19) закреплено посредством геометрического замыкания между элементами (5, 7, 15, 17) плиты, отвердевшим материалом (21) и, по меньшей мере, одной ножкой (10) с анкерным креплением. Технический результат заключается в упрощении испытания уплотнений. 3 н. и 6 з.п. ф-лы, 4 ил.

Изобретение относится к области измерительной техники, в частности к мониторингу технического состояния конструкций, в частности туннелей. Описанный способ включает осуществление распределенного акустического зондирования на одном по меньшей мере оптическом волокне, размещенном так, чтобы осуществлять мониторинг конструкции. Акустическую реакцию на движение транспорта по сети вблизи упомянутой конструкции обнаруживают и подвергают анализу, чтобы определить акустическую реакцию конструкции. Затем акустическую реакцию конструкции подвергают анализу, чтобы определить любое изменение в состоянии. Упомянутый способ использует обычное движение транспорта по сети, например поездов по железнодорожной сети, для акустического возбуждения конструкции и обнаружения результирующей реакции. Технический результат заключается в возможности обеспечения непрерывного мониторинга состояния конструкций транспортной инфраструктуры. 5 н. и 17 з.п. ф-лы, 8 ил.

Изобретение относится к области экспериментальной техники и может быть использовано преимущественно в стендах прочностных испытаний натурных конструкций, в том числе авиационных. Система служит для управления по меньшей мере одним исполнительным устройством, снабженным по меньшей мере одним датчиком обратной связи и содержащим блок управления, аналого-цифровые и цифроаналоговые преобразователи, устройства по формированию и обработке дискретных сигналов управления, и включает автоматизированную систему управления верхнего уровня (АСУ верхнего уровня), через интерфейс соединенную с автоматизированной системой управления нижнего уровня (АСУ нижнего уровня). Система построена по блочно-модульному принципу, при этом автоматизированная система нижнего уровня выполнена с возможностью осуществления программной переконфигурации в зависимости от объема решаемых задач, определяемого командами АСУ верхнего уровня. Система размещена или непосредственно на гидравлическом нагружателе, или на расстоянии возможного взаимодействия с ним и содержит интерфейсный модуль, двусторонней связью соединенный с блоком управления, разделенным на модуль решающей части, в качестве которой используют микроЭВМ с операционной системой реального времени (ОСРВ), и модуль оперативной части, реализованный, например, на базе быстродействующей программируемой логической интегральной схемы (ПЛИС). При этом связь между АСУ нижнего уровня, АСУ верхнего уровня и элементами схемы, включая клапан управления, датчики обратной связи, выполнена в виде проводного и/или беспроводного высокоскоростного канала передачи данных. Технический результат заключается в повышении надежности, вариативности и гибкости системы, а также снижении энергозатрат при проведении прочностных испытаний за счет блочно-модульного построения автоматизированной системы управления. 5 ил.

Изобретение относится к области испытательной техники, в частности к стендам для нагружения конструкций при прочностных испытаниях. В гидросистеме для нагружения конструкции при прочностных испытаниях, содержащей нерегулируемый насос с приводным электродвигателем с частотным регулированием, трехпозиционный гидрораспределитель, гидромагистрали, гидроцилиндр нагружения, указатель уровня нагрузки, гидропневмоаккумулятор с блоком безопасности в линии нагнетания, переливной клапан с пропорциональным управлением и датчиком давления, программный задатчик. С целью расширения области работы по давлению и исключения возникновения пульсаций давления при плавной разгрузке гидроцилиндра нагружения перед гидропневмоаккумулятором установлен двухпозиционный кран с пропорциональным управлением для плавного отключения гидропневмоаккумулятора при достижении давления в гидросистеме 1.1 давления зарядки гидропневмоаккумулятора. Для аварийного и плавного сброса давления на напорной линии установлен игольчатый вентиль, выход которого связан со сливной линией. Для снижения тепловых потерь производительность насоса регулируется электродвигателем с частотным управлением и согласуется программно с расходом пропорционального переливного гидроклапана с целью обеспечения минимального расхода для обеспечения заданного усилия. Технический результат - расширение области работы по давлению при подключенном гидропневмоаккумуляторе и исключение возникновения пульсаций давления в зоне зарядки гидропневмоаккумулятора. 2 з.п. ф-лы, 5 ил.
© Патентный поиск, поиск патентов на изобретения - FindPatent.RU 2012-2024
Политика конфиденциальности 2016-09-27 2016-09-27T12:27:13
Наверх