№ 1 (2019)

Статья посвящена описанию нового метода расчетов процессов тепловыделения на высоких и сверхвысоких частотах, связанных с потерями в композиционных материалах (КМ), что может привести к разрушению радиодеталей. Исследование теплового пробоя необходимо для выяснения механизма и природы изменения диэлектрических свойств. Тепловой пробой вредно влияет на детали из КМ или даже приводит к их разрушению. Явления нагрева весьма сложны, и расчет механизма его возникновения, а также этапов на пути возникновения и развития теплового эффекта и старения КМ представляет научный и практический интерес.

Цель исследования – разработка метода расчета теплоотвода и напряжения теплового пробоя в высокочастотных структурах как для структуры, охлаждаемой с одной стороны, так и для структуры, охлаждаемой с двух сторон.

Получены формулы для расчета напряжения теплового пробоя малогабаритных изоляторов как в случае, если электрическое поле однородно, так и в случае, если оно неоднородно.

Экспериментально подтверждено, что при повышении температуры среды величина перегрева уменьшается для композиционных диэлектрических материалов. При увеличении частоты возрастает перепад температуры; на высоких частотах в конструкциях из композиционных диэлектрических материалов возникают большие перепады температур, приводящие к разрушению.

Предложенный автором метод расчета обеспечивает достаточно высокую для практических целей точность расчета. Исследование пробоя дискообразных деталей из композита, содержащего двуокись титана, показало, что в интервале частот f от 0,5 до 1,5 МГц температурная и частотная зависимости напряжения теплового пробоя согласуются с расчетами по предлагаемому методу.

Рассмотрены проблемы технологической подготовки обработки заготовок нежестких деталей (НД) машин. Предложена методика назначения режимов фрезерования с учетом условий жесткости, реализуемая через определение возможных сочетаний элементов режима резания. Определены факторы, оказывающие наибольшее влияние на упругие отжатия элементов заготовки в процессе обработки. Разработана и апробирована экспериментальная установка с тонкой стенкой высотой, равной 15 и более ее толщинам, позволяющая осуществлять обработку типовых заготовок с введением в зону резания энергии ультразвукового поля. Проведены экспериментальные исследования по обработке титанового сплава ВТ6 с последующей оценкой уровня технологических остаточных напряжений (ТОН) поверхностного слоя (ПС) обработанной поверхности и изменений фазового состава (ФС). Осуществлена оценка влияния элементов режима резания на ТОН и ФС при введении энергии ультразвукового поля в зону формирования ПС поверхностей нежестких деталей. Приведены регрессионные зависимости для расчета составляющих силы резания, уровня ТОН в зависимости от элементов режима резания. Установлено, что при разработке управляющих программ современных станков с ЧПУ имеется возможность осуществления автоматизированного назначения режима фрезерования элементов заготовок нежестких деталей машин с учетом условий их жесткости. Адекватность методики доказана при сравнении с результатами CAE-анализа. Увеличение минутной подачи при фрезеровании заготовок из титанового сплава ВТ6 приводит к улучшению его эксплуатационных свойств (жаропрочности) за счет увеличения содержания β-титана, еще большему росту способствует введение в зону резания УЗК.

Разработка и освоение новых конструкционных материалов на основе титана, сочетающих в себе высокие показатели жаростойкости, низкой плотности, является весьма актуальной задачей современного материаловедения. Существующие материалы на основе интерметаллидных сплавов системы Ti-Al имеют низкую пластичность при комнатных температурах, что затрудняет их практическое применение. Одним из путей повышения пластичности алюминидов титана является легирование интерметаллидного сплава. Применение компонентов, растворимых в алюминидах титана, которые находятся в непосредственной близости с алюминием и титаном в периодической таблице Д.И. Менделеева, позволит повысить пластичность интерметаллидного сплава на основе Ti-Al.

В статье представлены результаты исследования процессов аргонодуговой наплавки сплавов системы Ti-Al, легированных никелем с применением алюминиевой и никелевой присадочных проволок. Установлена зависимость между режимами наплавки и химическим составом наплавленного металла, а также определено влияние никеля на твердость, износостойкость, жаростойкость и трещиноустойчивость наплавленных сплавов системы Ti-Al.

Проведенные исследования показали, что легирование никелем в количестве 4,5–11,7 % (по массе) при содержании алюминия 10,4–34 % (по массе) повышает твердость и износостойкость наплавленного металла. Легирование никелем в указанных пределах при содержании алюминия до 33 % не повышает жаростойкость наплавленных сплавов в сравнении с нелегированным интерметаллидным сплавом на основе Ti-Al. При легировании никелем наплавленных сплавов с содержанием алюминия более 33 % жаростойкость наплавленного металла повышается.

Легирование никелем увеличивает вероятность образования трещин в наплавленных сплавах системы Ti-Al, что связано с образованием в структуре металла включений хрупкой фазы Ti2Ni.

В статье приведена методика исследования нагрузок на установки гироскопов системы управления движением космического аппарата на участке полета в составе ракеты космического назначения. Задача относится к типу вибропрочностных и решается в основном для навесного оборудования, которое крепится к корпусу изделия. У космических аппаратов это могут быть механизмы, антенны, замки, пирозаряды, электроприводы, передатчики телеметрии, приборы и агрегаты. Помимо вышеперечисленного, объектом рассмотрения также могут выступать элементы крепления оборудования: фитинги, посадочные плоскости, кронштейны, фланцы.

Цель работы – описание расчета нагрузок (динамический анализ) для бортовой аппаратуры космического аппарата на участке полета в составе ракеты космического назначения. Значения нагрузок необходимы для прочностных расчетов, результаты которых учитываются при проектировании креплений приборов и агрегатов, а также при составлении конструкции и компоновки изделий ракетно-космической техники.

В качестве примера расчета выбраны гироскопы системы управления движением малого космического аппарата «АИСТ-2Д», случай нагружения – «максимальный скоростной напор». Для определения значений нагрузок на основе исходных данных построена конечно-элементная модель установок. Построение модели проводится в программе интерактивного создания и сопровождения Femap. Решателем является NX Nastran, с помощью которого выполняется динамический анализ конструкции – анализ переходного процесса.

В результате решения на основе полученных данных показано изменение по времени характерных параметров нагружения – ускорений. Эксплуатационные перегрузки, действующие на установки гироскопов в каждом из направлений прямоугольной системы координат, получены из графиков ускорений путем деления на ускорение свободного падения. Проведено сравнение расчетных и экспериментальных данных. Для удобства оценки характеристик, значения показаны для одного из четырех гироскопов, установленных в модуле служебных систем космического аппарата.

Статья посвящена изучению особенностей применения ионизационных датчиков для исследования характеристик распространения пламени (скорости распространения и ширины зоны химических реакций пламени) в камере сгорания переменного объема. Обзор современных методов исследования процесса сгорания углеводородного топлива в поршневых двигателях показал перспективность применения ионизационных датчиков. На одноцилиндровом двигателе экспериментально получены и исследованы основные параметры сгорания топлива с помощью специально разработанных ионизационных датчиков, предназначенных для определения характеристик распространения пламени при изменении в широком диапазоне за несколько миллисекунд температуры, давления, турбулентности и объема камеры сгорания. Определены изменения ионного тока, турбулентной скорости распространения пламени и ширины зоны химических реакций горения в зависимости от состава топливно- воздушной смеси при изменении ее физико-химических свойств за счет добавок водорода. Показано, что изменение турбулентной скорости распространения пламени при добавке водорода происходит в основном за счет увеличения ее нормальной составляющей, а ширина зоны турбулентного горения линейно связана с величиной ионного тока, и ее изменение отражает интенсивность протекания химических реакций горения. Обнаружено, что, несмотря на изменение коэффициента избытка воздуха, концентрации водорода в топливе, скоростного режима двигателя, сохраняется линейная зависимость ширины пламени от турбулентной скорости распространения пламени во второй фазе сгорания: увеличение скорости соответствует уменьшению ширины пламени.