Методика определения температуры окружающей среды в отсеках приборных досок летательных аппаратов и способы её регулирования

Иншаков Иван Владимирович,

инженер 1712 ВП МО РФ.

Одним из факторов, обеспечивающих безотказную эксплуатацию летательных аппаратов, является обеспечение необходимых для нормальной эксплуатации компонентов летательного аппарата параметров окружающей среды, в частности, радиоэлектронных компонентов. На части пилотируемых летательных аппаратов приборная доска является закрытым, ограниченный практически со всех сторон элементами конструкции объёмом, соответственно, отвод нагретого воздуха, образующегося при работе компонентов приборной доски из данного объёма затруднен. Повышение температуры в объёме приборной доски отрицательно сказывается на работоспособности части приборов при превышении допустимых температур их эксплуатации, особенно при эксплуатации изделий в условиях тропического и пустынного климата.

Основным источником нагрева в объеме приборной доски являются многофункциональные индикаторы, они же, как правило, являются теми приборами, которые наиболее чувствительны к температуре окружающей среды. Поэтому на этапе испытаний опытных образов, при выполнении модернизации, необходимо проведение ряда мероприятий, направленных на обеспечение температур окружающей среды, необходимых для нормальной работы компонентов, размещенных в отсеке приборной доски.

 Работы в рамках данных мероприятий целесообразно начинать с определения эксплуатационных температурных характеристик – допустимой величины температуры окружающей среды для обеспечения безотказной эксплуатации компонентов, устанавливаемой их разработчиком, и априорной оценки теплоотдачи компонентов, исходя из их конструкции, назначения, режима работы и опыта эксплуатации. Результат этой работы наглядно представлен на диаграмме, иллюстрирующей распределение компонентов приборной доски для разных изделий авиационной техники – современного боевого (рисунок 1, а) и учебного (рисунок 1, б) вертолётов.

Рис. 1.

По виду диаграмм можно сделать выводы о необходимости применения в каждом случае тех или иных мер конструктивного характера, направленных на обеспечение нормального температурного режима работы компонентов приборной доски.

Следующий этап работ, проводимый на этапе испытаний опытного образца изделия, включает в себя определение температуры и характера изменения температуры (по времени) окружающей среды в различных точках отсека приборной доски.

Данный этап работ включает в себя проведение замеров температуры при наземной отработке изделия во множестве точек в объёме отсека приборной доски с изучением зависимости изменений температуры при различных режимах работы изделия, включении различных комплексов и оборудования изделия. Перед проведением замеров необходимо разработать схему размещения контрольных точек, в которых будет проводиться замер температур, при этом выбор расположения контрольных точек следует производить, исходя из данных, полученных на предыдущих этапах, учитывая тепловыделение и допустимые температурные режимы работы компонентов, располагаемых в отсеке приборной доски. Пример схемы расположения контрольных точек (обозначены номерами) показан на рисунке 2.

Рис. 2. Схема расположения контрольных точек измерения температуры.

Временной интервал проведения замеров следует выбирать, исходя из продолжительности полёта и продолжительности работы тех или иных систем и комплексов в составе изделия.

Результатом проведения работ по измерению температурного поля является график, на котором отражается изменение температуры по времени и пределы допустимой эксплуатационной температуры для компонентов отсека приборной доски.

Анализ данного графика позволяет принять решение о необходимости принятия мер конструктивного характера, направленных на обеспечение нормального температурного режима работы компонентов приборной доски.

Следует отметить, что при проведении данных работ следует учитывать, что одной из составляющих температуры в отсеке приборной доски, является температура среды, в которой проходит эксплуатация изделия. Соответственно, при введении поправки на повышенную температуру окружающего воздуха при эксплуатации, может возникнуть необходимость принятия дополнительных мер конструктивного характера для техники, эксплуатирующейся в условиях тропического и пустынного климата.

Рассмотрим основные меры конструктивного характера направленных на обеспечения необходимого температурного режима эксплуатации компонентов, размещенных в отсеке приборной доски. Их можно условно разделить на активные, обеспечивающие принудительную циркуляцию воздуха в отсеке приборной доски и пассивные, направленные на обеспечение конвенции и теплопередачи.

Для летательных аппаратов с системой кондиционирования и вентиляции, в состав которой входит турбохолодильник, возможно использования охлажденного воздуха от турбохолодильника. Данный вариант позволяет обеспечить наиболее эффективное охлаждение компонентов благодаря подаче необходимого количества холодного воздуха и возможности обеспечения подачи по трубопроводам в необходимое место с возможностью. Недостатками данного метода являются большие масса и габариты трубопроводов, соединительной и запорной аппаратуры, а также незначительным снижением мощности газотурбинного двигателя из-за отбора большего количества воздуха.

В случае невозможности подачи воздуха от систем летательного аппарата, проверяется возможность принудительной подачи воздуха в отсек приборной доски при помощи электрических вентиляторов. В данном случае необходим анализ конструкции отсека приборной доски на предмет оптимального расположения вентиляторов, их количества и мощности, характеристики работы (вдув или выдув) и введение в конструкцию приборной доски элементов для направления потоков воздуха от вентиляторов в нужные зоны отсека приборной доски. В тех случаях, если анализ графика изменения температуры показывает, что повышение температуры выше допустимой происходит при включении определенных радиотехнических комплексов и систем, целесообразно предусмотреть включение вентиляторов по мере включения радиотехнических комплексов, либо включение всех или части вентиляторов при повышении температуры в обдуваемых объёмах отсека приборной доски. Следует отметить, что при использовании вентиляторов необходима оценка создаваемого ими шума на рабочих местах членов экипажа и воздействия этого шума на членов экипажа.

При использовании данных способов вентиляции необходимо предусмотреть пути отвода горячего воздуха из отсека приборной доски. Расположение отверстий или перфорации должно обеспечивать необходимое для обдува компонентов приборной доски направление движения потоков воздуха.

В тех случаях, когда использование активных методов признано нецелесообразным, применяются пассивные методы интенсификации теплообмена и конвенции. Основным способом является введение в конструкцию стенок отсека приборной доски отверстий и перфорации, направленных на обеспечение отвода горячего воздуха из отсека приборной доски. Помимо этого возможна установка в отсеке приборной доски дополнительных стенок и перегородок, предназначенных для предотвращения распространения горячего воздуха внутри отсека приборной доски.

Для некоторых летательных аппаратов, где не имеется требования по обеспечении герметичности кабины экипажа, имеется возможность применения обдува отсека приборной доски забортным воздухом, подающимся под действием скоростного напора. Данный способ вентиляции, несмотря на кажущуюся простоту, имеет определенные недостатки – он не будет эффективным при отработке изделия на земле, в условиях отсутствия скоростного напора, при высокой температуре окружающего воздуха.

Следует избегать расположения отверстий и перфорации в поле зрения членов экипажа для снижения зрительной нагрузки, также необходимо предусмотреть отвод нагретого воздуха из отсека приборной доски по возможности таким образом, чтобы вывод нагретого воздуха в минимальной степени влиял на температуру воздуха на рабочих местах членов экипажа летательного аппарата.

Для проверки эффективности принятых мер проводится контроль температуры и характера изменения температуры (по времени) окружающей среды в различных точках отсека приборной доски. При этом характер размещения контрольных точек может быть изменен по сравнению с предыдущим этапом работ, исходя из анализа полученных в ходе работ данных о температурном поле в отсеке приборной доски.

Поступила в редакцию 09.09.2013 г.