теплопрочностные испытания

теплопро́чностные испыта́ния — экспериментальное исследование тепловой прочности натурной конструкции летательного аппарата в лабораторных условиях, при котором воспроизводятся наиболее опасные возможные в эксплуатации комбинации температурных полей в испытываемой конструкции и действующих на летательный аппарат нагрузок для определения реакций конструкции на эти воздействия. Результаты Т. и. служат основным критерием при оценке несущей способности и ресурса конструкции летательного аппарата, а также, наряду с расчетными данными, используются для выявления её напряженно-деформированного состояния и слабых мест, требующих усиления. Т. и. проводятся с середины 50-х гг. в связи с резко возросшими скоростями полетов, вызывающими аэродинамическое нагревание поверхностей летательного аппарата.

При Т. и. натурную конструкцию летательного аппарата синхронно нагревают и нагружают по разработанным программам, доводя в заданный момент времени нагрузку до значения, при котором наступает разрушение конструкции. Используемые при Т. и. средства нагружения отличаются от применяемых при статических испытаниях тем, что все устройства, попадающие в зону высоких температур, выполняются из жаропрочных материалов или имеют теплоизоляцию. Программное нагревание испытываемой конструкции обычно осуществляют при помощи ИК нагревателей с излучателями в виде трубчатых кварцевых ламп накаливания или тонкостенных элементов из жаростойких сплавов, например нихрома. Для предотвращения рассеивания лучистой энергии нагреватели оборудуются либо рефлекторами из алюминия или его сплавов, либо экранами из термостойкой пористой керамики. ИК нагреватель с кварцевыми лампами может длительно работать при температуре испытываемой конструкции до 1400°К. В нейтральной среде или вакууме применяют графитовые излучатели в виде пластин, трубок и спиралей, которые обеспечивают нагревание конструкций до 2000°К. Иногда для нагревания конструкции используют поток горячего газа. Программное охлаждение испытываемой конструкции производят, обдувая её поверхность потоком или струями воздуха. Низкие температуры и высокие скорости охлаждения получают, впрыскивая в воздух жидкий азот.

Контроль за воспроизведением внешних воздействий на испытываемую конструкцию и определение её реакций осуществляют путём измерения температуры, плотности лучистых потоков, усилий, давлений, прогибов и относительных деформаций. В качестве первичных преобразователей, число которых может превосходить 10000, наиболее распространены термопары и тензорезисторы (см. Тензометрия). Т. и. проводятся в залах или вакуумных каналах, оборудованных гидравлической системой нагружения, тиристорными регуляторами напряжения (число их может достигать 500, а общая мощность 40 МВт), системой охлаждения сжатым воздухом (иногда с впрыском в него жидкого азота) и т. д. Сбор и обработку экспериментальных данных производят быстродействующие измерительно-информационные системы с ЭВМ. Для управления быстрым программным нагреванием и нагружением сложной натурной конструкции летательного аппарата используют многоканальные САУ, имеющие иногда до 250 каналов независимого программного нагружения и до 500 каналов нагревания.

А. Н. Баранов.