Испытания ЭС

Испытания ЭС Лекция 2 Внешние воздействующие факторы Классификация воздействий • Процессы, протекающие в ЭС, по характеру влияния на аппаратуру делятся на обратимые и необратимые. • Изменения физической структуры ЭА зависят от воздействий различной природы. • Факторы – количественные характеристики воздействий. Каждый вид воздействия характеризуется своим набором факторов. Например, климатические факторы характеризуются температурой, влажностью, давлением, скоростью ветра, интенсивностью осадков и т.д. 23.01.2022 2 Классификация воздействий 23.01.2022 3 Классификация воздействий • Объективные факторы: прямые и косвенные. • Прямые – воздействия внешних условий. • Косвенные – условия применения ЭА в составе объекта (тепловые, механические, электромагнитные, проникающей радиации, электризации и пр.). Зависят от процессов функционирования объекта с ЭА и от смены условий окружающей среды в зависимости от движения объекта (смена климатических зон). 23.01.2022 4 Классификация воздействий • Субъективные факторы: схемноконструкторско-технологические, производственные, эксплуатационные. Результаты действия субъективных факторов: ошибки проектирования, производства и эксплуатации. Последствия действия субъективных факторов понижают значения предельно-допустимых объективных факторов. Из-за наличия субъективных факторов снижается устойчивость ЭА к объективным факторам. 23.01.2022 5 Классификация воздействий 23.01.2022 6 Классификация воздействий • • • • Внешние воздействия не связаны с режимом эксплуатации ЭС и определяются условиями хранения, транспортировки и эксплуатации ЭС. Под естественными воздействиями понимают совокупность климатических, биологических, космических и механических воздействий, обусловленных состоянием окружающей среды в месте нахождения ЭС. Воздействия объекта, на котором расположены ЭС, связаны с его функционированием. Внутренние воздействия определяются режимом работы ЭС. Характеризуются нагрузками, например, электрическими и механическими, связанными с функционированием ЭС. Электрические нагрузки вызывают тепловые, электрические и электрохимические реакции, те приводят к старению аппаратуры (повышенный износ, деградация). 23.01.2022 7 Климатические воздействия • • • • • • • • • Подразделяют на естественные и искусственные. Естественные климатические воздействия определяются погодными условиями (климатом). Искусственные климатические воздействия создаются вследствие функционирования аппаратуры и объектов, расположенных рядом с ней. Климат формируется благодаря радиационному процессу, циркуляции атмосферы, влагообороту, определяющих тепловой и водный баланс поверхности Земли. Радиационный процесс характеризуется приходом/расходом солнечной радиации. Радиационный баланс: R=(Q+q)(A-1)E, Q-прямая (q-рассеянная) солнечная радиация, Е – эффективное излучение Земли (разность противоположно направленных потоков излучения земли и атмосферы), А- альбедо, отношение отраженной солнечной энергии к падающей. Циркуляция атмосферы – перемещение воздушных масс (течений с различным содержанием теплоты и влаги). Основные причины – неодинаковый нагрев Солнцем поверхности Земли и вращение Земли. Влагооборот – процессы происходящие с водой (испарение, конденсация, образование облаков, выпадение осадков, водосток). 23.01.2022 8 Климатические воздействия • • • • • • • Важнейший климатический фактор - Температурный режим эксплуатации – абсолютные годовые минимумы и максимумы температуры, определяемые для климатических зон по многолетним наблюдениям. Основные факторы, определяющие температуры климатической зоны: широта местности, степень континентальности, высота над уровнем моря и форма рельефа. Опасность резких перепадов температур окружающей среды в возникающих механических напряжениях на границах различных материалов. Г=Е(а1-а2)DТ, Е – модуль упругости, а1 и а2 – температурные коэффициенты линейного расширения материалов, DТ – изменение температуры. E =f/k — модуль упругости;f — напряжение, вызываемое в образце действующей силой (равно силе, делённой на площадь приложения силы);k — упругая деформация образца, вызванная напряжением (равна отношению изменения размера образца после деформации к его первоначальному размеру). ТКЛР - относительное изменение линейных размеров тела, происходящее в результате изменения его температуры на 1 К при постоянном давлении. Повышенная влажность окружающей среды (проблемы герметизации) 23.01.2022 9 Биологические воздействия • • Биологический фактор – организмы или их сообщества, вызывающие своей жизнедеятельностью нарушение работоспособного состояния ЭС. Виды биоповреждений 23.01.2022 10 Космические воздействия • • • • • Космические излучения в околоземном пространстве – воздействие на ЭС потока элементарных частиц высокой энергии. Радиационные пояса Земли – относительно стабильные области скоплений заряженных частиц, характеризующиеся преобладанием различного вида частиц и различными энергиями. Различают естественные и искусственные радиационные пояса Земли. Естественные порождены излучением Солнца и других звезд, искусственные образуются в результате ядерных взрывов в верхних слоях атмосферы и состоят в основном из электронов. Глубокий вакуум – крайне низкие концентрации частиц, плотности и давления. Отсутствие конвективного обмена и очень низкая теплопроводность газа рядом с поверхностью объекта (за счет испарений). Передача теплоты только за счет лучистого обмена или кондуктивным способом. Сублимация – потеря массы объекта из-за испарения газов с его поверхности. В результате сублимации и осаждения частиц металла на более холодные поверхности может возникнуть эффект шунтирования вплоть до замыкания накоротко отдельных токоведущих частей. Невесомость – следствие уравновешивания силы гравитации силами инерции. Оказывает влияние лишь на тепловой режим изделий. Изменение гидродинамики теплоносителей, процессов кипения и конденсации хладагентов. Действие невесомости следует учитывать только для ЭС внутри герметизированных отсеков. 23.01.2022 11 Механические воздействия • • • • • Вибрация – колебания самого изделия или каких-либо частей его конструкции. Вызывает механические напряжения и деформацию изделия или его составных частей. Причиной являются колебания, вызываемые работой силовых установок (высокие частоты, кратные половине числа оборотов двигателя, узкополосные) и аэродинамические вибрации (появляются при возникновении областей срыва воздушного потока, отличаются нерегулярностью. Пример, прохождение ЛА областей с разной плотностью воздуха, вибрации затухающие широкополосные). Детерминированная и случайная вибрация. Детерминированная может быть гармонической и периодической. Резонанс – частотно избирательный отклик системы на внешнее колебательное воздействие, приводящее к увеличению амплитуды собственных колебаний. где L – длина от точки подвешивания маятника до его центра масс. 23.01.2022 12 Механические воздействия • Удар – возникает при резком ускорении/торможении или изменении траектории движения. • Изменение ускорения во времени – импульс ударного ускорения. • Закон изменения ускорения во времени – форма ударного импульса. • Акустический шум – образующиеся в результате вибраций колебания звуковой частоты. Колебания частиц воздуха приводят к изменению давления по сравнению с атмосферным (статическим). Разность между статическим давлением и давлением в некоторой точке звукового поля называют звуковым давлением. 23.01.2022 13 Влияние внешних воздействий на РЭА 23.01.2022 14