Комплексная методика диагностики жидкостных ракетных двигателей Текст научной статьи по специальности «Механика и машиностроение»

Решетнеескцие чтения. 2015

УДК 620.169.2

КОМПЛЕКСНАЯ МЕТОДИКА ДИАГНОСТИКИ ЖИДКОСТНЫХ РАКЕТНЫХ ДВИГАТЕЛЕЙ

Я. Ю. Бакулин, В. Ю. Журавлев

Сибирский государственный аэрокосмический университет имени академика М. Ф. Решетнева Российская Федерация, 660037, г. Красноярск, просп. им. газ. «Красноярский рабочий», 31

E-mail: Bakulin.1992@yandex.ru

Рассмотрена методика проведения комплексной диагностики изделий ракетно-космической техники. Изучены возможности применения различных методов неразрушающего контроля материалов и сборок.

Ключевые слова: диагностика, неразрушающий контроль.

COMPLEX TECHNIQUES FOR ROCKET AND SPACE TECHNOLOGY DIAGNOSTICS

Ya. Y. Bakulin, V. Yu. Zhuravlyov

Reshetnev Siberian State Aerospace University 31, Krasnoyarsky Rabochy Av., Krasnoyarsk, 660037, Russian Federation E-mail: Bakulin.1992@yandex.ru

The article discusses the methodology for comprehensive product testing at aerospace industry. It also demonstrates the possibility of using different methods of non-destructive diagnostics of materials and assemblies.

Keywords: diagnostics, nondestructive testing.

Современная ракетно-космическая техника представляет собой сложную техническую систему, при проектировании которой необходимо учитывать множество действующих факторов. Требования по ограничению объемно-массовых характеристик всех элементов делают конструкции более упругими и податливыми к возмущающим воздействиям. В процессе работы ракетного двигателя элементы конструкций подвергаются воздействию нагрузок, возникающих на нестационарных переходных процессах при работе двигателей, отделении и трансформации конструкций. К особенно опасным и непредсказуемым последствиям могут привести колебания элементов конструкций вследствие горения топлива в камере двигателя. Вследствие этоговстает необходимость, с одной стороны, всестороннего экспериментального исследования этих процессов и разработки их математических моделей [1], с другой стороны, всеобъемлющего контроля качества работ на всех этапах производства изделий.

Одним из широко применяемых типов контроля качества изделий являются методы неразрушающего контроля (МНК). Исходя из физических явлений, на которых основан неразрушающий контроль (НК), принято выделять девять его основных видов: акустический; вихретоковый; магнитный; электрический; радиоволновой; тепловой; оптический; радиационный; с применением проникающих веществ. Далее были рассмотрены наиболее важные и перспективные с точки зрения точности и надежности методы испытаний.

Акустические МНК основаны на регистрации и анализе параметров упругих волн, которые возбуж-

даются и/ или возникают в объекте контроля [2]. При использовании волн ультразвукового диапазона используют разновидности ультразвуковых методов (см. рисунок) или акустико-эмиссионных.

Упругие волны, вернее, их параметры, тесно связаны с некоторыми свойствами материалов (анизотропией, плотностью, упругостью и др.), а если принять во внимание тот факт, что акустические свойства твёрдых объектов и воздуха значительно разнятся, становится понятным, почему с помощью акустических МНК возможно выявить наличие малейших дефектов (их ширина может не превышать 10-6 мм), определить качество шлифовки и толщину поверхности.

Сфера использования акустических методов достаточно широка: они могут применяться ко всем проводящим акустические волны материалам.

В зависимости от характера взаимодействия с контролируемым объектом различают пассивные и активные методы контроля.

В первом случае регистрируются волны, возникающие в самом объекте (по шумам работающего устройства вполне можно судить о его исправности, неисправности и даже её характере). К активным же относятся методы, основанные на измерении интенсивности пропускаемого или отражаемого объектом акустического сигнала. Этот способ рекомендуется для контроля технического состояния дорогостоящих уникальных объектов или «критического» оборудования, нарушение работоспособности которых может привести к катастрофическим последствиям, экологическим проблемам, простоям производственного оборудования и связанным с этим потерям на производстве [3].

Ракетно-космические двигатели, энергетические установки летательными космических аппаратов

Классификация акустических методов контроля

Контроль герметичности (течеискание) в соответствии с ГОСТ 18353-79 «Контроль неразрушающий. Классификация видов и методов» относится к виду неразрушающего контроля, основанному на обнаружении пробного вещества, проникающего через течь [4].

Методы течеискания предназначены для оценки степени негерметичности объекта контроля и его основных частей, а также для локализации течей как в основном материале, так и в соединениях различного типа (сварных, паяных, разъемных и т. п.).

Их применяют при изготовлении, эксплуатации и ремонте герметизированных объектов.

ГОСТ 24054-80 «Изделия машиностроения и приборостроения. Методы испытания на герметичность. Общие требования» устанавливает классификацию методов течеискания по первичному информативному параметру, способу получения первичной информации и способу реализации методов.

По первичному информативному параметру методы течеискания подразделяют на газовые и жидкостные, т. е. первичным признаком классификации является агрегатное состояние контрольного (пробного) вещества, проникающего через течь (газ или жидкость).

Радиационные МНК основаны на регистрации взаимодействующего с объектом проникающего ионизирующего излучения и его последующем анализе. В зависимости от вида ионизирующего излучения применяются рентгеновские, нейтронные и другие [5]. Чаще всего для контроля используется гамма- и рентгеновское излучение, позволяющее выявить едва ли не любой дефект (как внутренний, так и поверхностный).

Каждый из рассмотренных методов имеет свою область наиболее эффективного применения. Это связано с себестоимостью, затратами времени, масштабом работ, квалификацией исполнителей. Обычно

используют несколько методов. Первоначально проводят диагностику всей конструкции, методом, способным выявить наличие возможного дефекта. Затем используют метод, способный локализовать зону дефектов.

На заключительном этапе применяют метод, определяющий параметры дефекта.

Библиографические ссылки

1. Соустин Б. П., Тестоедов Н. А., Рудомёткин А. Г., Алькин А. В. Виброиспытания космических аппаратов. М. : Наука, 2000. 171 с.

2. Методы проведения неразрушающего контроля: [Электронный ресурс]. URL: http://www.devicesearch.ru/ article/metody_nerazrushayuschego_kontrolya. (Дата обращения: 08.09.2015).

3. Неразрушающий контроль : справ. В 7 т. / под общ. ред. В. В. Клюева. Т. 3: Ультразвуковой контроль / И. Н. Ермолов, Ю. В. Ланге. М. : Машиностроение, 2004. 864 с.

4. Неразрушающнй контроль : справ. : В 7 т. / под общ. ред. В. В. Клюева. Т. 2. В 2 кн. М. : Машиностроение, 2003. 688 с.

5. Неразрушающий контроль и диагностика : справ. / В. В. Клюев, Ф. Р. Соснин, А. В. Ковалев и др. ; под ред. В. В. Клюева. 2-е изд., испр. и доп. М. : Машиностроение, 2003. 656 с.

References

1. Soustin B. P., Testoyedov N. A., Rudomёtkin A. G., Alkino A. V. Vibration testing of space vehicles, Science, 2000. 171 c .: 1ll., Page 20.

2. Methods for nondestructive testing: [electronic resource]. URL: http://www.devicesearch.ru/ article/metody_nerazrushayuschego_kontrolya. (Date of circulation: 08.09.2015).

Решетнееские чтения. 2015

3. Non-Destructive Testing: Reference: In 7 m., Ed. Ed. VV Klyuyev. T. 3: Ultrasonic testing / IN Yermolov, Y. Lange. M .: Mashinostroenie, 2004. 864 p .: ill., 86 p.

4. Nerazrushayuschny Control Handbook: The 7 m., Ed. Ed. VV Klyuyev. T. 2: 2 books. M .: Engineering, 2003. 688 p .: ill., 27, p.

5. Nondestructive testing and diagnostics: Reference / V. V. Klyuyev, F. R. Sosnin, A. V. Kovalev et al.; Ed. V. V. Klyuyev. 2nd ed., Rev. and add. M. : Engineering, 2003. 656 pp., 1ll., 86 p.

© Бакулин Я. Ю., Журавлев В. Ю., 2015

УДК 629.7.036.74

ТЕХНОЛОГИЯ ПОЛУЧЕНИЯ МОНОКРИСТАЛЛИЧЕСКОГО ГЕКСАБОРИДА ЛАНТАНА ДЛЯ КАТОДОВ - КОМПЕНСАТОРОВ СПД

Я. А. Бондаренко, А. В. Рыченко

Опытное конструкторское бюро «Факел» Российская Федерация, 236001, Калининград, Московский проспект, 181 E-mail: bondarenkoyana@yandex.ru

Описана технология получения монокристаллического гексаборида лантана способом бестигельной зонной плавки. Проиллюстрированы этапы отработки технологии изготовления монокристалла, основные характеристики материала до и после проведения зонной плавки. Проводится сравнение горячепрессованных и зонно-плавленных образцов и их анализ.

Ключевые слова: гексаборид лантана, термоэмиттер, монокристалл, термокатод, горячее прессование, зонная плавка.

TECHNOLOGY TO PRODUCE SINGLE-CRYSTAL LANTHANUM GEKSABORID FOR CATHODES-COMPENSATORS FOR SPT

Y. A. Bondarenko, A. V. Rychenko

Experimental design bureau «Fakel» 181, Moskovsky prosp., Kaliningrad, 236001, Russian Federation

E-mail: bondarenkoyana@yandex.ru

The article describes the production technology of single-crystal lanthanum geksaborid for cathodes-compensators for SPT by floating zone melting method. It illustrates the main steps of the manufacturing single crystal development, the basic characteristics of the material before and after the zone melting. Further we compare samples and analyse them.

Keywords: geksaborid of lanthanum, thermoemitter, signle crystal, thermocathode, hotpressing, zone melting.

Введение

Современные тенденции в развитии термокатодов в основном направлены на обеспечение эмиссионных характеристик во все более жестких условиях эксплуатации (высокие и низкие температуры, низкий и сверхвысокий вакуум, агрессивные и инертные среды, интенсивные ионные и электронные бомбардировки, различного вида облучения и др.); на выбор материала катода с оптимальными свойствами, обеспечивающими заданную плотность тока эмиссии и ее однородность на поверхности. В большинстве случаев стабильность работы термокатода определяется выбором материала [1].

Гексаборид лантана - наиболее эффективный материал, обладающий уникальным комплексом свойств таких как высокая плотность эмиссионного тока в значительном диапазоне давлений, высокая эрозион-

ная стойкость к ионной бомбардировке, восстанавливаемость эмиссии после отравления. По этой причине гексаборид лантана является наиболее подходящим материалом для изготовления термокатода [2].

Однако в России изготовителей и поставщиков данного материала нет, поэтому для ОКБ «Факел» является актуальной задача изготовления термоэмиттеров из гексаборида лантана самостоятельно.

Способы получения монокристаллических термоэмиттеров

Получение монокристаллов гексаборида лантана можно разделить на два этапа: получение заготовок и выращивание кристалла. Заготовки получали методом горячего прессования.

Процесс прессования осуществляется при температуре 2 000 оС и давлении около 300 кгс/см2, при которых появляется некоторая пластичность материа-