Энциклопедия авиации. Главный редактор: Г. П. Свищёв. Издательство: Москва, «Большая Российская Энциклопедия»



Скачать 38.76 Mb.
страница135/170
Дата17.10.2016
Размер38.76 Mb.
ТипКнига
1   ...   131   132   133   134   135   136   137   138   ...   170

Т. н. зависит от локальных свойств и характера движения среды и связан с тензором скоростей деформаций ||Ф||. В аэро- и гидродинамике обычно используется линейная зависимость между ||P|| и ||Ф|| с коэффициентами {{μ, λ}}, не зависящими от выбора системы координат:

||P|| = (-p + {{λ}}divV)E + {{μ}}||Ф||.

Коэффициент {{μ}} называют динамической вязкостью, а жидкости, для которых выполняется приведенное соотношение, — ньютоновскими. Для идеальной жидкости, для которой μ = λ = 0 и в которой возникают только нормальные напряжения (pxx = pyy = pzz = pn), будем иметь

p = —{{}} ||P|| = —{{}}(pxx + pyy + pzz) = -pn.

ВАБашкин.

Тензор скоростей деформации — совокупность величин, характеризующая скорость деформации элементарного объёма сплошной среды:

||Ф|| = (е{{αβ}}),

где ({{α, β}} = x, y, z — декартовы координаты). Величины exx, eyy, ezz пропорциональны скоростям изменения линейных размеров в направлении осей x, y, z, a, exy, exz, eyx, eyz, ezx, ezy — скоростям изменения угловых размеров элементарного объёма среды.

Т. с. д. симметричен; для него справедливы соотношения: exy = eyx, exz = ezx, eyz = ezy и существуют так называемые главные оси x{{'}}, y{{'}}, z{{'}} в которых ex'y' = ex'z' = ey'z' = 0, и Т. с. д. содержит только так называемые диагональные члены: e1 = ex'x', e2 = ey'y', e3 = ez'z'. В этой системе координат деформация объёма среды сводится лишь к растяжению вдоль главных осей. Например, объём жидкости, имевшей первоначально сферическую форму, с течением времени будет деформироваться в эллипсоид.

Компоненты Т. с. д. связаны с полем скоростей следующими соотношениями:



exx = {{}}; eyy = {{}}; ezz = {{}};

exy = {{}}; eyz = {{}};

ezx = {{}},

где u, {{υ, ω}} — проекции вектора скорости соответственно на оси координат x, y, z. Величина

{{}}(exx + eyy + ezz) = {{}} =divV

является инвариантом Т. с. д. Она представляет собой увеличение единицы объёма среды в единицу времени и называется объёмным расширением или расхождением (дивергенцией) вектора скорости V.



ВАБашкин.

Теплера прибор — оптический прибор для реализации теневого метода исследования неоднородных газовых потоков. Предложен немецким учёным А. Теплером (A. T{{ö}}pler) в 1867.

Тепловая защита — средство обеспечения нормального теплового режима в установках и аппаратах, работающих в условиях подвода к поверхности значительных тепловых потоков. Т. з. широко распространена в авиационной и ракетной технике для защиты ЛА от аэродинамического нагревания при движении в плотных слоях атмосферы, а также для защиты камер сгорания и сопел ВРД и РД охлаждения турбин ГТД. Существуют пассивные и активные методы Т. з. В пассивных методах Т. з. воздействие теплового потока воспринимается с помощью специальных внешних оболочек, температуроустойчивых покрытий наносимых на основную конструкцию, разрушающихся покрытий (см. Абляция, Теплозащитные материалы). В активных методах Т. з. газообразный или жидкий охладитель принудительно подаётся к защищаемой поверхности. При подаче во внешний поток охладитель поглощает часть поступающей теплоты. Кроме того, тепловой поток уменьшается вследствие разбавления и оттеснения пограничного слоя вдуваемым газом или парами жидкости. Данный метод применяется для Т. з. камер сгорания, лопаток турбин и сопел двигателей (см. также Охлаждения двигателя). Рассматривается возможность применения для Т. з. отдельных участков внешней поверхности ЛА. Известны несколько разновидностей этого способа: плёночное охлаждение (заградительное охлаждение) — вдув охладителя через щель или ряд отверстий; пористая защита — вдув охладителя через пористую поверхность (вариант пористой защиты — испарение твёрдого вещества, которым пропитан жаропрочный пористый каркас). При конвективном (регенеративном) охлаждении охладитель пропускается через узкий канал (рубашку) вдоль внутренней (по отношению к подходящему тепловому потоку) стороны защищаемой поверхности (см. Охлаждаемая конструкция). Аналогичный способ применяется для Т. з. камер сгорания ЖРД (в качестве охладителя используется один из компонентов топлива).

Лит.: Полежаев Ю. В., Юревич Ф. Б., Тепловая защита, М., 1976.

ВЯБоровой.

Тепловая прочность авиационных конструкций — прочность авиационный конструкций в условиях одновременного воздействия механических и тепловых нагрузок, возникающих при эксплуатации ЛА. Тепловые воздействия от обтекающего ЛА потока (см. Аэродинамическое нагревание), работающего двигателя и т. д. приводят к повышению температуры элементов конструкции, в общем случае различному для разных элементов ЛА и переменному по времени полёта. Повышение температуры вызывает ряд явлений, приводящих к снижению прочности конструкций. К причинам снижения прочности относятся: понижение модуля упругости, временного сопротивления, предела текучести и др. прочностных характеристик материалов, из которых выполнена конструкция; температурное расширение материалов от нагревания и связанные с ним неблагоприятные температурные деформации и напряжения в конструкции; ползучесть материалов, проявляющаяся в виде нарастающих во времени необратимых деформаций конструкции; специфические, связанные с нагреванием, формы потери устойчивости (термоустойчивости) и коробление элементов конструкции. Т. п. проверяется теплопрочностными расчётами и в ходе теплопрочностных испытаний, проводимых для наиболее неблагоприятных условий (с учётом указанных выше явлений, сочетаний температурных полей и нагрузок, возможных при эксплуатации ЛА). Принимаются во внимание моменты времени по траектории полёта, характеризующиеся максимальными температурами, наибольшими температурными перепадами и напряжениями в элементах, учитывается время пребывания конструкции в условиях максимальных температур, число циклов нагрева, повторяемость тепловых и механических нагрузок. С целью повышения Т. п. в авиационных конструкциях применяются жаропрочные сплавы, гофрированные и др. поглощающие температурное расширение конструктивные элементы и соединения (см., например, Горячая конструкция).

ГНЗамула.

Тепловой аэростат — аэростат, оболочка которого наполняется воздухом, нагретым до температуры на 40—120{{º}}С выше температуры окружающего воздуха; современное название «монгольфьера» (рис. 1). Т. а. используются в США, Великобритании, Франции, ФРГ и др. странах для спортивных полётов (в основном), научных полётов, рекламы, развлекательных целей. Применяются для полёта с экипажем от 1 до 22 человек. Т. а. способны совершать полёты продолжительностью более 33 ч. Высота полёта может достигать 10—16 км. Удельная подъёмная сила (см. Подъёмный газ) составляет 2,06—3,43 Н/м3. При этом подъёмная сила Т. а. в 3—5 раз меньше подъёмной силы такого же по объёму аэростата, наполненного водородом.

Т. а. состоит из оболочки, к которой крепится гондола с экипажем (рис. 2), аппаратурой нагрева воздуха, управления полётом и поддержания связи. Оболочка Т. а., открытая снизу, имеет так называемую оптимальную (естественную) форму (см. Свободный аэростат) с меридиональным каркасированием стальными тросами. Полотнища оболочки изготавливаются, из прочной синтетической ткани (типа дакрон, нейлон), покрытой с внутренней стороны термостойкой синтетической плёнкой, выдерживающей температуру до 150°С. Четырёхгранная гондола подвешивается на стальных тросах к усиленной нижней части оболочки. Она имеет лёгкий металлический трубчатый каркас с прикреплёнными к нему матерчатыми стенками или плетёную (корзиночного типа) конструкцию. Для нагрева воздуха сжигается пропан, хранящийся в гондоле в жидком состоянии в стальных баллонах. Горелка подогревателя монтируется на трубчатой пирамиде, крепящейся к каркасу гондолы, под нижним отверстием оболочки. В гондоле располагаются также скамейки для экипажа и приборы, определяющие высоту полёта, скорость взлёта, температуру воздуха в оболочке и давление в баллонах с пропаном.

Управление полётом производится путём изменения температуры воздуха в оболочке (в пределах, допускаемых материалом оболочки), а также частичным выпуском воздуха через особые щели и клапан в оболочке. Скорость взлёта и спуска регулируется в пределах 2—5 м/с.

Оболочки и гондолы выпускаются стандартных типов. Объём оболочки от 400 м3 до 20 тыс. м3 и более. Для полёта с одним воздухоплавателем применяются Т. а. с оболочкой объёмом от 400 до 1700 м3 и с гондолой, имеющей площадь пола от 0,25 до 0,5 м2, высоту стенок 0,9—1 м. При объёме оболочки 1700 м3 полёт может продолжаться до 5 ч, а высота полёта достигать 3 км (с одним баллоном пропана объёмом 60 л). Для полёта с двумя воздухоплавателями используются Т. а. с оболочкой объёмом от 1200 до 2700 м3 и с гондолой, имеющей площадь пола 1 м2, высоту стенок 1 м. Для полёта Т. а. с экипажем 8 и 12 человек применяются оболочки объёмом от 4 до 15 тыс. м3.

Старт Т. а. проводится при скорости ветра не более 4 м/с. Наполнение осуществляется с помощью передвижных воздуходувок. Для наполнения и снаряжения Т. а. обычно требуется 8—10 мин. Т. а. с оболочкой объёмом 1700 м3 готовит к старту команда из 2—3 человек, а с оболочкой объёмом до 2700 м3 — 3—5 человек.



РВПятышев.

Рис. 1. Старт теплового реостата.

Рис. 2. Гондола теплового аэростата.

Тепловой поток — количество теплоты, переносимое через какую-либо поверхность в процессе теплообмена. Характеризуется плотностью Т. п., которая представляет собой отношение количества теплоты, перенесённой через поверхность, к интервалу времени, за который этот перенос осуществлён, и площади этой поверхности.

При полёте ЛА в атмосфере с большими сверхзвуковыми и гиперзвуковыми скоростями прилегающие слои газа нагреваются из-за внутреннего трения и сжатия в ударных волнах, что вызывает теплопередачу от газа к поверхности ЛА. Передача теплоты осуществляется конвекцией и теплопроводностью, а при скоростях полёта порядка второй космической скорости и выше — также и излучением (см. Аэродинамическое нагревание). Т. п. тем больше, чем больше скорость ЛА и плотность газа в атмосфере. Например, при скорости ЛА 1500 м/с на высоте 40000 м плотность Т. п. к поверхности крыла на расстоянии 1 м от передней кромки при ламинарном течении может достигать 50 кВт/м2. Переход ламинарного течения в турбулентное приводит к увеличению Т. п. в несколько раз. Шероховатость поверхности также вызывает увеличение Т. п. Химическая природа материала, из которого изготовлена или которым покрыта поверхность ЛА, не влияет на значение Т. п. при скорости ЛА приблизительно до 3000 м/с. При б{{ó}}льших скоростях полёта, когда воздух в пограничном слое частично диссоциирован, химическая природа материала оказывает влияние на скорость рекомбинации ионов у поверхности тела и количество выделяющейся при этом теплоты. Путём использования материала, не являющегося катализатором, Т. п. может быть уменьшен при благоприятных условиях приблизительно в два раза.



Лит.: Основы теплопередачи в авиационной и ракетно-космической технике, под ред. В. К. Кошкина. М., 1975.

ВЯБоровой.

Тепловые измерения в аэродинамическом эксперименте — измерения температуры конструкции ЛА (его модели) и температуры окружающей его газовой среды, а также теплового потока, поступающего на поверхность ЛА.

Для измерений температуры конструкции применяются термоэлектрические термометры (термопары) и термометры сопротивления, а также приборы, принцип действия которых основан на регистрации теплового излучения поверхности (оптические и фотоэлектрические пирометры тепловизоры — телевизионные системы, приёмные электронно-лучевые трубки которых чувствительны к тепловому излучению). При Т. и. газового потока обычно измеряют температуру торможения с помощью термопары, заключённой в камеру с небольшим протоком газа (камеру торможения). О плотности теплового потока от газа к поверхности ЛА (модели) обычно судят по скорости изменения температуры соответствующего участка поверхности ЛА (модели). При этом температура поверхности определяется дискретными измерителями температуры (термопарами) или с помощью так называемых панорамных методов. Термопары используются в составе «тонких стенок» (металлическая стенка модели толщиной от 0,1 до 1 мм, к которой приварены термопары — до 1000 штук; применяются при исследовании в аэродинамических трубах) и калориметров (металлический диск, теплоизолированный от остальной конструкции ЛА, к которому присоединена термопара; используются при лётных исследованиях ЛА). При панорамных методах (применяются при исследованиях в аэродинамических трубах) температура поверхности модели определяется с помощью тепловизоров или путём нанесения на поверхность термоиндикаторных покрытий — тонких слоёв вещества, резко изменяющего цвет или др. оптические характеристики при известной температуре. Линия, на которой изменяется цвет поверхности, является линией постоянного значения температуры (теплового потока). Перемещение линии по поверхности модели регистрируется кинокамерой; плотность теплового потока определяют по скорости её перемещения.



Лит.: Петунин А. Н., Измерение параметров газового потока (Приборы для измерения давления, температуры и скорости), М., 1974; Преображенский В. П., Теплотехнические измерения и приборы, 3 изд., М.. 1978.

ВЯБоровой.

Теплозащитные материалы в авиастроении — конструкционные материалы, применяемые в качестве пассивного средства защиты какой-либо поверхности ЛА или др. элементов конструкций от аэродинамического нагревания или воздействия горячего газового потока. Различают 3 основных типа Т. м.: абляционные материалы; материалы с высокой эрозионной стойкостью и теплопоглощающей способностью; неразрушающиеся материалы с низкой теплопроводностью и высокой излучаемой способностью.

В авиационной технике в качестве Т. м. обычно используют высокопрочные керамические или органические материалы с наполнителями. Наиболее распространены абляционные Т. м. (см. Абляция). Основные абляционные Т. м. — графит, фенольный стеклопластик, силикат циркония. Конструкционные Т. м. с высокой эрозионной стойкостью эффективны, если они обладают высокой теплопоглощающей способностью, оцениваемой по общему количеству теплоты, затрачиваемой на нагревание материала до температуры плавления. Наиболее эрозионностойкими являются углеродсодержащие Т. м. и вольфрам, применяемые в авиационно-космической технике, например для изготовления вкладышей сопел РДТТ. Неразрушающиеся Т. м. с низкой теплопроводностью и высокой излучательной способностью относятся к многократно используемым средствам пассивной защиты. Так, Т. м. на основе кварцевых волокон с эрозионно-стойким покрытием, содержащим кварц и борид кремния, имеющий плотность 150—250 кг/м3, теплопроводность менее 0,1 Вт/(м{{·°}}С), степень черноты не менее 0,9, способен десятки часов работать при температуре до 1250{{°}}С. Рабочая температура Т. м. многоразового использования на основе элементоорганических связующих и неорганических наполнителей при плотности не более 1640 кг/м3 не превышает 1000{{°}}С.



Лит.: Полежаев Ю. В., Юревич Ф. Б., Тепловая защита. М., 1976; Фахрутдинов И. Х., Ракетные двигатели твердого топлива. М., 1981.

ЭККондрашов, ВАУстинов.

Теплоизоляционные материалы в авиастроении. В авиационной технике широко применяются лёгкие Т. м. преимущественно волокнистой структуры (см. Волокнистые материалы), так как помимо малой теплопроводности они имеют малую плотность, технологичны, долговечны, биостойки, негорючи. Для теплоизоляции используются также эластичные и жёсткие пенопласты замкнуто-ячеистой структуры (см. Пеноматериалы). Для защиты теплоизоляции от влаги и механических повреждений применяются облицовочные ткани с водонепроницаемыми покрытиями, металлическая фольга, лакокрасочные покрытия.

По структуре Т. м. можно разделить на лёгкие (рыхловолокнистые), тканые (холсты), стёганые маты, нетканые полотна, формованные плиты и изделия, шнуры. Волокнистые Т. м. имеют сообщающиеся поры и обладают хорошими звукопоглощающими свойствами, поэтому широко используются в технике и как звукопоглощающие материалы. На самолётах и вертолётах в качестве теплозвукоизоляционных материалов применяются главным образом самые лёгкие (рыхловолокнистые) Т. м. с плотностью 10—25 кг/м3.



ВГНабатов.

Теплопеленгатор — устройство на борту ЛА для определения направления на каком-либо объект (цель) по его тепловому (инфракрасному) излучению. Различают Т. обзорные, следящие и обзорно-следящие; автономные и входящие в состав тепловизионных систем, оптических локаторов и т. д. По конкретному назначению бывают Т. воздушных целей, Т. наземных объектов и т. д.

Тепловое излучение испускается всеми телами при любых температурах, отличных от абсолютного нуля. Интенсивность и спектр излучения, дошедшего до Т., определяются агрегатным состоянием, температурой и коэффициентом излучения объектов, а также характеристиками поглощения и рассеяния излучения в атмосфере. Оптическая система Т. собирает излучение от объектов и направляет его на приёмник, преобразующий ИК излучение в электрический сигнал. В результате формируется мгновенное поле зрения (одно- или многодиаграммное в соответствии с числом чувствительных площадок приёмника). Система отклонения мгновенного поля зрения (оптико-механическая, акустооптическая и др.) обеспечивает стабилизацию и угловые перемещения поля зрения, а также сканирование (просмотр) поля обзора. Перед тем как попасть на приёмник, излучение может проходить через оптический модулятор, который осуществляет пространственную фильтрацию оптического изображения и кодирование информации, позволяющее определить направление на цель. Для уменьшения уровня шумов в электрическом сигнале применяется устройство охлаждения. Электрический сигнал приёмника поступает в схему обработки сигнала, которая обеспечивает приём и усиление сигнала в полосе частот, соответствующей частоте оптической модуляции, извлечение из сигнала информации о положении цели и передачу её на индикатор и в обратную связь контура слежения за целью.



Лит.: Лазарев Л. П., Оптико-электронные приборы систем управления летательными аппаратами, 4 изд., М., 1984; Госсорг Ж., Инфракрасная термография, пер. с франц. М., 1988.

КВОбросов.

Теплопрочностные испытания — экспериментальное исследование тепловой прочности натурной конструкции ЛА в лабораторных условиях, при котором воспроизводятся наиболее опасные возможные в эксплуатации комбинации температурных полей в испытываемой конструкции и действующих на ЛА нагрузок для определения реакций конструкции на эти воздействия. Результаты Т. и. служат основным критерием при оценке несущей способности и ресурса конструкции ЛА, 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 ЛА.

При Т. и. натурную конструкцию ЛА 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 ЛА используют многоканальные САУ, имеющие иногда до 250 каналов независимого программного нагружения и до 500 каналов нагревания.

АНБаранов.

Теплота сгорания топлива — количество теплоты, выделяющейся при полном сгорании топлива. Т. с., отнесённая к единице массы топлива, называется массовой, Т. с., отнесённая к единице объёма, — объёмной Т. с., или энергоёмкостью. Различают высшую и низшую Т. с. топлива. Высшая Т. с. определяется с учётом теплоты фазовых превращений продуктов сгорания при их охлаждении до 20{{°}}С, низшая — без учёта этой теплоты. Например, при подсчёте низшей Т. с. углеводородных топлив из количества теплоты; выделившейся при полном сгорании топлива, вычитается теплота, затрачиваемая на испарение воды, содержавшейся в топливе до сгорания и образовавшейся при сгорании. Разница между высшей и низшей Т. с. нефтепродуктов составляет 5—10%. Обычно для теплотехнических расчётов и сравнительной оценки топлив пользуются низшей Т. с.


Каталог: library
library -> Практикум по дисциплине «Основы организационного управления в информационной сфере»
library -> Лабораторная работа № Изучение микроконтроллера msp430. Последовательный ввод-вывод и измерение температуры
library -> Программа вступительного экзамена для магистерской подготовки по специальности 1-40 80 01
library -> Лабораторная работа № Изучение микроконтроллера msp430. Аналоговый ввод-вывод и коммуникация
library -> Космодром Байконур. Наша гордость или боль?: Проблема крупным планом/Г. Искакова // Индустриальная Караганда. 2002. 19 янв
library -> Системы мониторинга региональных финансов
library -> Н. А. Иванова поведение домохозяйств на рынке труда в трансформационной экономике


Поделитесь с Вашими друзьями:
1   ...   131   132   133   134   135   136   137   138   ...   170


База данных защищена авторским правом ©grazit.ru 2019
обратиться к администрации

войти | регистрация
    Главная страница


загрузить материал