Материалы лекций № ІІІ.5-6.
Климатические воздействия на материалы и технические системы.
*****
Температурные воздействия (Воздействие повышенной температуры. Воздействие пониженной температуры. Воздействие смены температур.). Воздействие влаги, и конденсирующихся осадков. Воздействие изменения давления. Воздействие биологических факторов. Воздействие атмосферы с коррозионно-активными агентами (Основные параметры, характеризующие коррозионно-активную активность среды (воздуха). Классификации коррозионных процессов. Химическая коррозия. Электрохимическая коррозия металлов. Влияние структуры металла и наличия в нем механических напряжений на процесс коррозии. Влияние кислотности и температуры среды на характер процессов при коррозии. Атмосферная коррозия.)
*****
Повышение температуры изделий происходит под воздействием внешних и внутренних факторов, причем это воздействие может быть непрерывным (стационарным), периодическим и апериодическим.
Климатические условия характеризуются температурой окружающего воздуха и интенсивностью солнечной радиации.
Как показывает анализ климатических условий, температура воздуха может колебаться в очень широких пределах (от —70 до +68° С), причем верхний температурный предел увеличивается за счет нагрева при воздействии солнечной радиации. Температура и скорость нагрева под действием солнечной радиации зависят от размеров и цвета поверхности аппаратуры, теплопроводности и теплоемкости материала ее кожуха и других деталей конструкции.
Указанные факторы определяют предельную температуру нагрева, по достижении которой поверхность аппаратуры начинает переизлучать принятое тепло. В зависимости от места установки аппаратуры на температуру и скорость нагрева может оказывать влияние скорость ветра.
Наличие тепловой инерции, обусловленной теплоемкостью Земли и атмосферы, приводит к тому, что хотя максимальная интенсивность солнечного излучения имеет место в 12 часов дня, суточная температура воздуха максимальна между 13 и 14 часами (по некоторым данным разница указанных температур может достигать 5…6° С). Отсюда следует, что одновременное воздействие на аппаратуру максимальной температуры воздуха и максимальной интенсивности солнечного излучения маловероятно.
Действие внутренних факторов главным образом зависит от схемы и конструкции устройства,
Непрерывному тепловому воздействию подвергается аппаратура, работающая в стационарных условиях (в помещении). Длительность установления стационарного режима аппаратуры определяется ее назначением и принятыми схемно-конструкторскими решениями; она колеблется от 0,5 до 2,5...3 ч.
Периодическому тепловому воздействию подвергается полевая, самолетная и другая специальная аппаратура подвижного типа. Такой вид воздействия возникает при повторно-кратковременном включении аппаратуры, при резких изменениях условий эксплуатации (например, взлет и приземление самолета), а также при суточном изменении температуры.
Периодические изменения теплового воздействия приводят к многократным деформациям элементов: чем больше разность между наивысшей и наинизшей температурами, тем выше интенсивность воздействия. Воздействие периодических изменений температуры оказывается тем интенсивнее, чем больше скорость и частота изменения. Для наземной полевой аппаратуры, находящейся в дежурном режиме, перепады температуры в блоках за время ее прогрева достигают 60°С. Время прогрева зависит от назначения, схемного решения и конструкции устройства. Оно колеблется от 10 мин до 3 ч.
При эксплуатации авиационной аппаратуры перепады температуры могут достигать 80°С, при скорости изменения температуры до 5°С в 1 мин.
Апериодическое тепловое воздействие имеет место в аппаратуре, устанавливаемой на ракетах (в моменты запуска и вхождения в плотные слои атмосферы), и в ряде других случаев. При этом в результате теплового удара чаще всего возникают внезапные отказы. Повышение температуры устройства может вызывать как постепенные, так и внезапные отказы, вызванные превышением предельно допустимых значений температуры материалов и различных элементов аппаратуры.
В условиях космического полета РН, КА и отдельные их элементы и системы также подвергаются всем перечисленным видам теплового воздействия, о чем уже говорилось ранее.
Воздействие повышенной температуры приводит к изменению физико-химических и механических свойств материалов и элементов, что вызывает изменение электрических и механических параметров аппаратуры. Известно, что большое место в конструкциях различных электрических устройств и элементов занимают электроизоляционные материалы. В зависимости от физической структуры они бывают кристаллическими и аморфными. При воздействии тепла на аморфные вещества, переход их из твердого состояния в жидкое происходит постепенно, в диапазоне температур, а не скачком, как у кристаллических веществ.
Уважаемый посетитель!
Чтобы распечатать файл, скачайте его (в формате Word).
Ссылка на скачивание - внизу страницы.
