CC BY
45
Актуальные проблемы авиации и космонавтики. Технические науки
В образцах после шлифования (исходное состояние - эпюра 8) действовали растягивающие остаточные напряжения с максимумом 180 МПа на глубине 40 мкм. При упрочнении стеклянными шариками диаметром 0,2-0,3 мм с увеличением давления воздуха глубина залегания сжимающих остаточных напряжений увеличивается при практически неизменных максимальных значениях, достигающих 670 МПа.
200 ш
.¡по
■зон
-Son
✓ А /
/ йй /
/
/ /
ж /.} /s /'' У 7
V vK iJ2 J
гподсл Ц
- это
Осевые остаточные напряжения ст г в образцах после упрочнения (1-7) и в исходном состоянии (8). Номера эпюр соответствуют номерам режимов упрочнения таблицы
При упрочнении стальными шариками диаметром 0,18-0,5 мм толщина поверхностного слоя с сжимающими остаточными напряжениями больше, чем при упрочнении стеклянными шариками. С увеличением давления воздуха глубина залегания остаточных напряжений увеличивается при одновременном уменьшении напряжений к поверхности и смещении максимума от поверхности образца. В таблице приведены значения остаточных напряжений ст™8 на поверхности упрочненных образцов.
Была измерена микротвердость упрочненной поверхности Нцпов, а также микротвердость образцов после удаления стравленного слоя астр. В таблице
представлены средние значения микротвердости по двенадцати отпечаткам в каждом случае. Из данных таблицы следует, что толщина стравленного слоя астр при определении остаточных напряжений во
всех случаях превышает глубину смены знака остаточных напряжений аОН . В связи с этим можно
предположить, что микротвердость Н^
микротвердость ненаклепанного материала, составляющая в среднем 5 505 МПа. Следует обратить
внимание на то, что микротвердость Н™в упрочненной стеклянными шариками поверхности выше по сравнению с поверхностью, упрочненной стальными шариками.
Таким образом, проведенное исследование показало, что микротвердость поверхности упрочненных микрошариками образцов из сплава ЭИ698ВД коррелирует с величиной сжимающих остаточных напряжений - чем выше сжимающие остаточные напряжения на поверхности, тем выше микротвердость.
Библиографические ссылки
1. Павлов В. Ф., Кирпичев В. А., Иванов В. Б. Остаточные напряжения и сопротивление усталости упрочненных деталей с концентраторами напряжений : моногр. / В. Ф. Павлов, В. А. Кирпичев, В. Б. Иванов. - Самара : Изд-во СНЦ, 2008.
2. Биргер И. А. Остаточные напряжения. М. : Машгиз, 1963.
Работа выполнена при поддержке Федерального агентства по образованию (проект РНП.2.1.1/3397).
© Букатый А. С., Чирков А. В., Павлов В. Ф., 2010
УДК 629.73
И. В. Евкин, А. Б. Кузнецов, В. В. Миронович, М. М. Полевщиков, В. И. Халиманович ОАО «Информационные спутниковые системы» имени академика М. Ф. Решетнева», Железногорск
ИСПЫТАНИЯ ТЕРМОРЕГУЛИРУЮЩИХ ПОКРЫТИЙ В НАТУРНЫХ УСЛОВИЯХ В ОБЕСПЕЧЕНИЕ ТЕПЛОВЫХ РЕЖИМОВ ПРИБОРОВ И УЗЛОВ КОСМИЧЕСКИХ АППАРАТОВ
Оценена необходимость проведения испытаний терморегулирующих покрытий (ТРП) в натурных условиях и представлена методика данных испытаний.
В условиях полета тепловой режим космического аппарата (КА) определяется балансом тепла поглощенного электромагнитного излучения (ЭМИ) Солнца, тепла выделяемого работой узлов, полезной нагрузкой и излучением его в космическое пространство через радиационные поверхности системы терморегулирования (СТР) КА.
Для получения заданных характеристик радиационных поверхностей системы СТР применяются спе-
циальные ТРП с контролируемыми оптическими характеристиками - коэффициентом поглощения солнечного излучения Лб и коэффициентом излучения Еп. В условиях космического пространства на ТРП действуют такие повреждающие факторы космического пространства (ПФКП) как вакуум, температура, УФ - излучение Солнца, протоны и электроны радиационных поясов Земли (РПЗ), собственная внешняя атмосфера (СВА) КА. Воздействие ПФКП приво-
Секция «Модели и методы анализа прочности, динамики и надежности конструкций КА»
дит к деградации оптических свойств ТРП - росту коэффициента Лб покрытий класса «истинные отражатели» и «солнечные отражатели» и некоторому снижению у покрытий класса «истинные поглотители» и «солнечные поглотители» (при этом коэффициент Еп практически не меняется). Для того, чтобы обеспечить требуемый ресурс работы СТР, необходимо знание диапазона изменения оптических характеристик радиационных поверхностей СТР в течение срока активного существования (САС) КА.
Проведение испытаний ТРП в натурных условиях позволяет измерять оптическую деградацию ТРП в комплексе воздействия всех ПФКП, оценить диапазон изменения оптических характеристик ТРП СТР в течение САС КА и сделать прогноз для перспективных КА с более длительным САС.
При проведении испытаний используется ранее разработанная методика, основанная на снятии те-
леметрической информации температуры ТРП в составе калориметрических датчиков (ДК). Методика испытаний позволяет измерять деградацию ТРП в течение всего САС КА. Информация об изменении оптических свойств ТРП ДК может быть использована для оценки функционального состояния поверхностей КА, работоспособность которых определяется их оптическими свойствами.
Существующая датчиковая аппаратура обеспечивает выполнение задачи натурных экспериментов, но может быть усовершенствована с целью обеспечения одинакового воздействия СВА на ТРП ДК и ТРП радиаторов СТР путем введения управления тепловым режимом ТРП ДК.
© Евкин И. В., Кузнецов А. Б., Миронович В. В., Полевщиков М. М., Халиманович В. И., 2010
УДК 621.01
А. И. Ефимова Научный руководитель - Е. В. Панченко Тульский государственный университет, Тула
ОСНОВЫ РАСЧЕТА ГИДРАВЛИЧЕСКИХ ПОТЕРЬ
Рассматриваются основы расчета гидравлических потерь в трубопроводе. На основе известных физических законов предлагаются формулы для определения потерь напора в арматуре трубопровода и перепада давления в связи с изменением площади поперечного сечения тока среды.
Гидравлический расчет служит для определения параметров, связанных с гидравлической характеристикой изделия: гидравлического сопротивления (потери напора), пропускной способности (производительности), необходимой площади поперечного сечения, скорости изменения последней и т. д. Арматура, установленная в трубопроводе, создает для движущейся в ней среды дополнительное сопротивление - так называемое местное сопротивление, на преодоление которого тратится энергия. Затрата энергии выражается потерей скоростного напора АНа на преодоление сопротивления арматуры. Как известно, в трубопроводах возможны два режима движения среды: ламинарный и турбулентный. В первом случае потеря напора пропорциональна средней скорости потока в трубе, во втором - квадрату скорости [1]:
АЯ„ = AV + BV
(1)
где А и В - физические константы, определяемые из эксперимента.
В подавляющем большинстве случаев движение среды в трубопроводе имеет турбулентный характер и первой составляющей можно пренебречь [1]. Напор Н и давление Р связаны между собой:
P = Hpg
(2)
где р - плотность среды, g - ускорение свободного падения.
V2
С учетом формулы Торричелли H = —, выраже-
2 g
ние для перепада давления (2) можно записать так:
V 2р
АР = (3)
где р - плотность среды; '%а - коэффициент местного сопротивления; 5 - коэффициент, учитывающий сжимаемость среды; у - коэффициент, учитывающий влияние вязкости среды.
Согласно теореме о неразрывности струи для трубы переменного сечения [1]:
S(t)V(t) = const = Q , (4)
где S (t) - функция изменения площади поперечного сечения во времени; V(t) - функция изменения скорости частиц во времени; Q - поток жидкости (объем жидкости, проходящий через поперечное сечение за единицу времени).
Из (4) следует, что при переменном сечении трубки тока частицы несжимаемой жидкости движутся с ускорением. В горизонтальной трубке тока это ускорение может быть обусловлено только непостоянством давления вдоль оси трубки - в местах, где скорость меньше, давление должно быть больше, и наоборот.
Для горизонтальной линии тока справедливо уравнение Бернулли:
