CC BY
24дрена система регистрации технологических параметров. Выполнена оптимизация тепловых режимов объектов испытаний, проверки режимов аварийного отключения схемы испытаний. В процессе работы двигателей проведены эксперименты по изучению влияния плазменных потоков на элементы солнечных батарей и материалов покрытий КА.
5 и
4,5---- ---—----■----
4-----------
3,5---f---------
3--/V--------
а" 2,5-----------
2-----------
1,5-----------
1-----------
0,5-----------
□ I— I-^-^-^-^-^-U—
26.08.10 26.08.10 26.08.10 26.08.10 26.08.10 26.08.10 26.08.1 0 26.08.1 0 26.08.1 0 18:50 18:51 18:51 18:52 18:53 18:54 18:54 18:55 18:56
Рис. 3. Ток разряда
В ходе испытаний произведено 130 включений двигателей, в том числе два включения продолжительностью по 3 часа. Сформирован электронный
протокол испытаний, дополнительно позволяющий использовать результаты при анализе комплексных электрических, а также летных испытаний (рис. 3, 4).
350 -,
300 ----I ------------------------.--------■■_■_■ ■ -■ ------------------
250 -------------
200 -------------
I 150-------------
100-------------
50-------------
0 -I-U-1-1-1-1-1-1-1-U--1
25.08.10 25.08.10 25.08.10 25.08.10 25.08.10 25.08.10 25.08.10 25.08.10 25.08.10 25.08.10 25.08.10 20:15 20:18 20:21 20:24 20:26 20:29 20:32 20:35 20:38 20:4 1 20:44 Время
Рис. 4. Напряжение разряда
Ввод в эксплуатацию рабочего места огневых испытаний плазменных двигателей существенно расширил технологические возможности ОАО «ИСС» в части интеграции двигательных подсистем и изучения влияния двигателей на элементы космического аппарата.
A. V. Nikipelov, R. S. Simanov JSC «Academician M. F. Reshetnev «Information Satellite Systems», Russia, Zheleznogorsk
FIRING TESTS OF CORRECTION SYSTEM ELEMENTS OF PROPULSION SPACECRAFT
The firing tests have been introduced in OJSC Information Satellite Systems named after academician M. F. Reshet-nev. Within the operating contract of OJSC Information Satellite Systems the firing acceptance tests of spacecraft correction system elements are carried out.
© HuKHnenoB A. B., CuMaHOB P. C., 2010
УДК 621
И. Н. Овчинников
Московский государственный технический университет имени Н. Э. Баумана, Россия, Москва
ДОСТОВЕРНОСТЬ РЕЗУЛЬТАТОВ ИСПЫТАНИЙ НА ВИБРАЦИЮ, ПРОГНОЗИРОВАНИЕ И ДИАГНОСТИКА ОСТАТОЧНОГО РЕСУРСА КОНСТРУКЦИЙ
Благодаря высокой степени достоверности результатов серии усталостных испытаний оказалось возможным: дать заключение об отсутствии эквивалентности случайных и детерминированных режимов, найти способ формирования тяжелейшего случайного режима, линеаризовать кривые усталости, получить способы прогнозирования остаточного ресурса по деформации и структурному состоянию поверхности материала.
Значительно возросшие за последнее десятилетие мощность и скорость движения машин привели к повышению вибрационной нагруженности конструкций. Более 70 % отказов в технике обусловлены вибрацией, из-за которой происходят усталостные разрушения элементов конструкций, транспортируемых грузов, поломки электронной техники. Условия эксплуатации многих объектов (самолетов, ракет, космиче-
ских аппаратов, подводных лодок, и др.) и нарастающая нехватка металла во всем мире требуют уменьшения массы и материалоемкости конструкций. Нахождение компромисса максимума надежности при минимуме массы заложено в развитии методов адекватного определения поведения материалов в конструкции на заданный ресурс и надежность. Этот сложный комплекс вопросов экспериментального и теоре-
Решетневские чтения
тического плана в первую очередь включает: 1) определение поведения материала при известных нагрузках (его структурные и деформационные изменения); 2) выбор критериев, характеризующих поведение материала; 3) проведение испытаний в условиях, близких к эксплуатационным; 4) создание испытательного оборудования, воспроизводящего заданные условия и регистрирующего поведение материала; 5) использование математической статистики для объективной оценки результатов опыта; 6) развитие теории усталости; 7) создание методов диагностики усталостного разрушения и неразрушающего контроля; 8) создание методов прогнозирования остаточного ресурса, что необходимо для предотвращения аварий, подготовке замены изделий при эксплуатации.
Качество изделий напрямую зависит от уровня лабораторных вибрационных испытаний (ЛВИ), которые десятилетиями являются способом контроля долговечности и надежности. При ЛВИ стоят две основные проблемы.
1. Получение достоверных усталостных характеристик материала при нагрузках, близких к эксплуатационным, исследование вибронагруженности конструкции и прогнозирование долговечности объекта испытаний в условиях эксплуатации.
2. Оценка надежности и вибропрочности объекта испытаний за заданное время при заданных нагрузках. При этом по завершению испытаний нет достоверных сведений об оставшемся ресурсе объекта, а доводить конструкцию до разрушения слишком дорого.
ЛВИ конструкций (п. 2) проводятся по различным методикам. При этом решаются следующие задачи: а) определение надежности функционирования объекта на заданное время - испытания на вибронагружен-ность (контрольный параметр - виброскорость или виброускорение); б) определение вибропрочности (долговечности) объекта, контрольный параметр -напряжение в материале. Общая тенденция - имитация широкополосной случайной вибрации (ШСВ) как наиболее распространенного эксплуатационного виб-ронагружения.
Международная электротехническая комиссия (МЭК) предъявляет к виброиспытаниям два основных требования: достоверность результатов и их воспроизводимость в различных лабораториях, которые особенно важны при проведении приемо-сдаточных испытаний. Воспроизводимость результатов испытаний не реальна при низкой достоверности результатов. С позиций метрологии показатели достоверности результатов контроля испытаний определяются с учетом показателей точности испытаний, априорных данных об испытаниях, характеризующих распределение возможных значений контролируемого параметра. С научной позиции очевидно, что при высокой степени достоверности результатов испытаний по ним можно получить подтверждение известных законов механики, выявить новые закономерности и свойства либо получить возможность исследовать насущные задачи новым методом. Установить достоверность ре-
зультатов виброиспытаний можно по результатам усталостных испытаний на тех же режимах, так как надежным критерием достоверности нагружения является пока только время, отпущенное до разрушения.
На примере анализа результатов большой серии усталостных испытаний, удовлетворяющих метрологическим требованиям и проведенным с использованием ряда новых систем, рассмотрим перспективы использования этих результатов.
В исследованиях деформация измерялась бесконтактным емкостным датчиком, который, в отличие от тензорезистора, не деформируется вместе с объектом испытаний и не меняет свои метрологические характеристики в процессе длительного нагружения. При испытаниях образцов, выполненных из сплава АМг6, по методике, не проводящей никаких схематизаций случайных процессов, предписывающей измерять все параметры вплоть до разрушения образца и содержащей требования к испытаниям на вибронагружен-ность, долговечность, моно- и полигармонические резонансные режимы, узкополосные и широкополосные случайные режимы со сплошным спектром, получены 10 кривых усталости (впервые в практике испытаний получены кривые усталости для моно- и полигармонических режимов при постоянной деформации) и 10 кривых вибронагруженности (зависимостей времени до разрушения образца от величины виброскорости). Анализ результатов испытаний позволил решить ряд новых проблем.
1. Оценка степени опасности режимов вибронаг-ружения. Наиболее опасный узкополосный случайный режим в области резонансных частот, далее идут ШСВ, поли- и моногармонический режимы.
2. Отсутствие постоянного коэффициента «эквивалентности» случайных и гармонических режимов. Кривые усталости располагаются эквидистантно, с различной кривизной, что требует определения коэффициента «эквивалентности» для каждого уровня нагружения.
3. Определение тяжелейшего режима в классе ШСВ. Позволяет решить проблемы воспроизводимости результатов испытаний и ускоренных испытаний.
4. Аналитическое описание кривых усталости. Соответствующий выбор координат позволил представить кривые усталости в виде пучка параллельных прямых и даже одной прямой для всех 10-ти режимов испытаний, что дает возможность прогнозировать результаты по данным ограниченной серии испытанных образцов.
5. Термоактивационный анализ результатов испытаний. Получено соотношение для описания процесса усталостного разрушения, включающее в явном виде условия испытаний, характеристики материала и время до разрушения образцов.
6. Деформационная (изменение деформации при постоянной виброскорости) и виброскоростная (изменение виброскорости при постоянной деформации) характеристики усталостного разрушения. Характе-
ристики имеют экстремумы после исчерпания 75 и 95 % ресурса соответственно, благодаря чему можно диагностировать наступление усталостного разрушения. Контроль за изменением деформации высокона-груженных участков конструкций целесообразно проводить в процессе эксплуатации.
7. Фотометрическая диагностика усталостной повреждаемости материала. После исчерпания 20, 30, ... 90%-го ресурса долговечности увеличивается шероховатость поверхности материала и поэтому уменьшается способность отражать белый свет структурой поверхности объекта нагружения. Количест-
венное измерение отражающей способности (яркости) структуры поверхности объекта осуществляется обработкой на компьютере по разработанной программе цифрового фотоизображения поверхности. Впервые получен градуировочный график, переводящий количественные значения структурных характеристик поверхности в значения амплитуды напряжений или усталостной повреждаемости.
В эксплуатации изделий деформационная система диагностики должна функционировать стационарно, а фотометрическая система - при периодическом контроле.
I. N. Ovchinnikov Bauman Moscow State Technical University, Russia, Moscow
TRUSTWORTHINESS OF RESULTS OF VIBRATIONAL TESTS, PROGNOSTICATION AND DIAGNOSING RESIDUAL RESOURCE OF CONSTRUCTION
Due to higher degree of trustworthiness of the number of vibrational tests results it was possible: to make a conclusion about the absence of equivalence of random and deterministic modes, to find the way offorming of hardest condition of broadband random vibration, linearize the fatigue curves, to get means of prognostication of residual resource by deformation and structural condition of material surface.
© Овчинников И. Н., 2010
УДК 621.391
В. А. Пахотин, В. А. Бессонов, К. В. Власова, С. В. Молостова Российский государственный университет имени И. Канта, Россия, Калининград
ЗАДАЧА РАЗРЕШЕНИЯ ПОДОБНЫХ СИГНАЛОВ И ЕЕ РЕШЕНИЕ МЕТОДОМ МАКСИМАЛЬНОГО ПРАВДОПОДОБИЯ
В общем виде представлено новое решение задачи разрешения подобных сигналов. Оно основано на положениях теории оптимального приема и позволяет увеличить разрешение сигналов без изменения базы сигнала. Представлены результаты модельных расчетов при решении задачи разрешения локационных сигналов по дальности.
Повышение разрешения подобных сигналов в системах локации, пеленгации, навигации является актуальной и важной задачей. Для повышения разрешения сигналов, как правило, увеличивается временная, частотная или пространственная базы сигнала. В настоящем докладе рассмотрена возможность увеличения разрешения сигналов без увеличения базы сигнала. Основой являются положения теории оптимального приема, точнее, метод максимального правдоподобия [1]. Он позволяет получить оптимальное решение задачи разрешения сигналов, существенно отличающееся от классического Рэлеевского разрешения. Вывод выражений для дисперсии Рао-Крамера дает возможность оценить условия, при которых новое решение оказывается более эффективным по сравнению с классическим [2]. Представлена геометрическая интерпретация решения задачи разрешения подобных сигналов.
В качестве примера рассмотрена задача разрешения целей в системах локации по дальности и представлены результаты модельных расчетов. Классическое (Рэлеевское) разрешение локационных сигналов возможно при условии, что длительность радиоимпульсов, отраженных от целей, меньше, чем различие между временами приема. Решения можно получить методом максимального правдоподобия:
€ е'^'п-'01) _ €€ -,02)
e—w(tn-t02 ) _ € e~iWt"-toi)
где черта сверху означает суммирование по индексу п; €„ - дискретные отсчеты принятого сообщения в комплексном виде; ю - круговая частота; '01 '02 - вре-
