4.7. Обрамление

Жесткое обрамление триплексов и стеклоблоков, склеенных, пленочными материалами, производится профильными поливинилбутиральными лентами (жгутами) различной толщины и ширины, укладываемыми по периметру изделия. При автоклавном прессовании они затвердевают, приобретая форму жесткой обоймы.

Мягкое обрамление герметизирующими составами (виксинты, тиоколы и т.п.), используемое для панелей, склеенных полимеризационными материалами, выполняется путем нанесения предварительно подготовленной вулканизирующейся или полимеризующейся смеси на боковую поверхность изделия. В зависимости от конструкции обрамления (рамочное или безрамочное) нанесение герметика производится различными способами - обмазкой, шприцеванием и другими. Продолжительность операции нанесения герметика определяется его жизнеспособностью, поэтому порция подготовленной смеси должна быть использована в течение отведенного времени. Отверждение герметика в зависимости от его состава происходит при нормальной температуре на воздухе (холодная вулканизация виксинтов) или тепловой обработке (тиоколы).

Безрамочное обрамление образует кант заданной толщины на боковой поверхности стеклоблока, рамочное создает заданный профиль герметизирующего слоя, заполняющего полость между контуром прозрачного элемента и металлической рамкой изделия.

(Привести рисунки приспособления для обрамления, рамки, стеклоблока, или стеклоткани для безрамочного обрамления, маяков, верхней рамки, крышки приспособления для обрамления. Дать перечень всех операций подготовки рамки, маяков изделия, обрамления, отделки, распайки).

Пример обрамления ТСК 053.00.000

1 Силикатный блок 2 Обрамляющий материал

3 Обрамляющая рамка 4 Крепление в фюзеляже

Рисунок 10 Первоначальный вариант крепления изделия ТСК 053.00.000

1 силикатный блок 2 мягкое полиуретановое обрамление

3 посадочное место

Кингстон/МГУПИ/обрамление

Высокие требования к герметичности иллюминаторов космических аппаратов (натекание не более 2 • 10^-2 мм. рт. ст./сек) удовлетворяются путем использования термостойких вакуумных резин и прокладок из мягких металлов, например отожженной меди, поджимаемых или сжимаемых калиброванным усилием при сборке изделия.

1. - Корпус

2. - Прижимное кольцо

3. – Внутреннее стекло

4. - Резиновое уплотнение

5. -Поронитовое кольцо

6. – Поронитовый диск

7. – Внешнее стекло

Рисунок 1000 Общий вид иллюминатора

Кингстон/Космос/Иллюм-космос

5. Методы контроля и испытаний ико

Контроль и наземные испытания ИКО предназначены для выявления соответствия фактически достигнутых показателей их значениям, закрепленным в технической документации на изделия. Проверки, осуществляемые при контроле и испытаниях, могут быть объединены в следующие группы:

• проверка конструктивных показателей,

• выявление и оценка дефектов,

• проверка и оценка работы электрообогрева,

• проверка оптических показателей,

• проверка стойкости к внешним воздействиям.

Конструктивные показатели проверяются путем измерения массы, монтажно-габаритных размеров и отклонения реальной формы поверхности от теоретической (плоской или гнутой).

Масса изделия определяется взвешиванием, а монтажно-габаритные размеры - линейным измерительным инструментом необходимой точности.

Контроль формы готовых плоских изделий осуществляется по контрольному кольцу или привальной раме. Для контроля гнутых изделий используется контрмакет (объемный шаблон), представляющий собой металлическое подобие изделия, изготовленное с высокой точностью. При этом с помощью набора щупов измеряется величина зазора между поверхностью стекла и шаблона по контуру шириной 10-25 мм ("привальной" поверхности).

Все большее распространение получает способ контроля отклонений от теоретической поверхности. Теоретическая поверхность плоских ИКО задается уравнением плоскости, проходящей через 3 точки на контролируемой поверхности. Теоретическая поверхность гнутых ИКО задается уравнением кривой 2-го порядка

х²+ Axz+Bz²+Cx +Dz+E = О

где х, z - текущие координаты поверхности в системе координат, в которой ось Х совпадает с осью поверхности вращения, а ее начало находится в точке пересечения с плоскостью, проходящей через глаз наблюдателя перпендикулярно оптической оси. Ось Z находится в вертикальной плоскости симметрии летательного аппарата. Измерение фактических координат контрольных точек, принадлежащих контролируемой поверхности, осуществляется с помощью коордипатно-измерительпой машины, основными узлами которой являются жесткая станина для размещения ИКО, датчик касания, выдающий сигнал к считыванию показаний в момент касания, измерительная система для определения значений координат, ЭВМ с математическим обеспечением.

В числе контролируемых дефектов - пороки стекла (свили, пузыри, царапины, выколки, сколы) и склеивающего слоя (отлипы), выявляемые и измеряемые в проходящем и отраженном свете с помощью лупы и микроскопа.

Оцениваемыми показателями системы электрообогрева ИКО являются электрическое сопротивление электрообогревающего элемента, термодатчика

(термистора) и изоляции токоведущих цепей, а также мощность, потребляемая элементом, с вычислением средней удельной мощности на 1 см². Кроме того, производится проверка равномерности температурного поля на внешней поверхности ИКО при включенном электрообогреве с помощью тепловизора или плавления парафина. Эффективность электрообогрева для зашиты от обледенения внешней поверхности ИКО и от конденсата на внутренней поверхности, обращенной в кабину, оценивается, соответственно, относительной площадью, покрытой льдом, и временем удаления конденсата при штатных режимах работы электрообогрева в интервале наружной температуры 0...-30°С и воздушном потоке со скоростью 180 км/ч и водностью 0,2-0,6 г/м³

К числу контролируемых оптотехнических показателей относятся: угол отклонения луча визирования, деформация изображения (максимальная алгебраическая разность углов отклонения в точках, расположенных на заданных расстояниях), нерезкость изображения (сходимость светового пучка после прохождения через ИКО), угол двоения изображения. Эти проверки осуществляются с помощью проекционной установки ОК-1 (точность 0,5-1,0 угл. мин.) или теодолита (точность до 0,5 угл.сек) в зависимости от требований к изделию путем измерения углов при установке изделия на пути луча и без изделия.

Для проверки оптических искажений изделий в состав установки ОК-1 входят:

- диапроектор, в оптической схеме которого имеются конденсор; подвижная вокруг оптической оси проектора сетка со светлым перекрестием и параллельными штрихами на темном фоне, фотообъектив. Диапроектор имеет юстировочное устройство для настройки требуемого положения оптической оси;

- компенсационный объектив;

- экран из листового стекла с размерами 1500×1500мм;

- прозрачная линейка с измерительной шкалой;

- манипулятор для перемещения ИКО для различных углов визирования в соответствии с требованиями заказчика, воспроизводящий рабочее положение изделия относительно входящего зрачка объектива диапроектора. Рабочее положение изделия воспроизводится поворотом его относительно горизонтальной и вертикальной осей, проходящих через контрольную точку “к” (находящуюся на внутренней поверхности) и расстоянием от диапроектора до изделия. Контрольная точка “к” на внешней поверхности изделия определяется соответствующим ее перемещением по поверхности и обозначается индексом “к1”. Просмотр на установке ОК-1 ИКО проводится в соответствии с заданием заказчика по всему полю углов отклонений линий визирования. При этом расстояние между компенсационным объективом и экраном для всех изделий принимается постоянным 3440±20мм. Схема расположения изделия в установке ОК-1 изображена на рис. (Привести рисунок из ТСК 195.00.000ТУ)

Проверка фокусного расстояния приборных ИКО производится на оптической скамье путем фокусировки изображения при наличии изделия и без него. На оптической скамье также производится проверка разрешающей способности приборных ИКО путем нахождения наименьшего элемента штриховой таблицы (миры), различаемого через ИКО.

В особых случаях для прецизионных ИКО осуществляются проверки искажения волнового фронта (интерференционной картины), вносимого контролируемым изделием в ход параллельного пучка лучей.

Важнейшим контролируемым светотехническим параметром является коэффициент светопропускания (интегральный и спектральный). Измерения осуществляются на фотометре и спектрофотометре не менее чем в 5 точках светового поля ИКО.

При определении насыщенности цвета на фотометре, снабженном соответствующими светофильтрами, определяются коэффициенты пропускания изделия в синей и зеленой области. Их относительная разность для каждого из 5 участков нормируемой зоны ИКО используется для нахождения по градуировочному графику величины насыщенности цвета.

ИКО на основе закаленных стекол подвергаются проверке на контраст закалочных пятен, определяемый относительной разностью максимального и минимального коэффициентов пропускания в поляризованном свете с использованием полярископа и фотометра.

Коэффициент светорассеяния определяется отношением рассеянного изделием светового потока к падающему и характеризует относительное снижение контраста изображения при наблюдении через ИКО. Измерение контраста изображения с изделием и без него производится на измерителе дальности видимости. В качестве высококонтрастного объекта используется полый цилиндр, оклеенный черным бархатом, помещаемый за отверстием в белом экране.

Оптическими методами определяется стойкость ИКО к эрозионному износу, который, вызывая мелкие царапины и выколки на поверхности прозрачного элемента, снижает коэффициент направленного светопропускания. Источником света в этом случае служит лазер, луч которого, ослабленный в зависимости от степени повреждения поверхности ИКО, регистрируется фотоприемником, расположенным в фотометрическом шаре.

Относительная эрозионная стойкость определяется массой абразивного материала, которая необходима для снижения пропускания испытуемым изделием по сравнению с массой абразива, до такой же степени повреждающей базовую (эталонную) поверхность в идентичных условиях.

К проверкам на стойкость к внешним воздействиям относится выявление дефектов стеклоблока и обрамления, а также изменений сопротивления элсктроизоляции токоведущих цепей после воздействия низкой (-60°С) и высокой (85°С) температур. Для этого изделие помещают, соответственно, в камеру холода на З ч или в термокамеру на 30 мин., после извлечения из которых производят осмотр и измерения. В камере холода проводят проверку устойчивости к тепловому удару, вызванному включением электрообогрева, определяя максимальную температуру внешнего стекла в "горячих" точках, размеры и форму зоны заиндевения.

Аналогичным образом производят проверку на стойкость к повышенной влажности (не менее 48 ч при температуре 40°С и относительной влажности 96%) и проверку термоводостойкости. В первом случае изделие помещают в камеру влажности, а во втором - в дождевальную камеру, обеспечивающую регулируемую интенсивность орошения, размер капель и высоту их падения. Перед дождеванием стекло разогревается внешним нагревателем до заданной температуры. Вода должна иметь температуру не выше 15°С.

Прочностные характеристики ИКО выявляются в статических и динамических испытаниях. При проверке стойкости изделия к воздействию опрессовочного давления испытательная установка создает избыточное давление до 0,2 МПа со стороны кабины при комнатной температуре. При проверке стойкости к совместному воздействию перепада давлений и температур избыточное давление не превышает 0,1 МПа, но при этом изделие нагревают и охлаждают с внутренней и внешней стороны до заданных температур в соответствии с режимом полета. После выполнения испытательного цикла производят оценку состояния ИКО.

Запас прочности изделия определяется при испытании ИКО на разрушающую нагрузку. При этом оценивается целостность ИКО при заданном избыточном давлении (до 0,18 МПа) в течение заданного времени, а затем определяется предельное избыточное давление, приводящее к разрушению ИКО.

После разрушения основного (силового) стекла многослойной композиции изделие должно сохранять определенную работоспособность в менее жестких условиях, обеспечивая безопасность эксплуатации. Диапазон этих условий (давления и температуры) определяется при проверке живучести (остаточной прочности) изделия. Для этой проверки используются изделия, частично разрушенные в предыдущих испытаниях или разрушенные с помощью специального металлического ударника. В таких разрушающих испытаниях подтверждается коэффициент безопасности, использованный при расчете изделия.

Динамическая стойкость остекления кабин определяется при проверке птицестойкости или пулестойкости.

Птицестойкость, т.е. способность изделия противостоять удару птицы в условиях полета и обеспечивать безопасность экипажа и возможность дальнейшего пилотирования самолета, определяется при осмотре изделия после его соударения с птицей. Соударения можно добиться "прямым" или "обращенным" методом. В "прямом" методе птица закрепляется неподвижно, а изделие, смонтированное в отсеке кабины или фонаре самолета, установленном на подвижной каретке, разгоняется по рельсовым направляющим с помощью ракетных двигателей.

Несмотря на более полное воспроизведение реальных условий удара такой метод из-за сложности и высокой стоимости испытаний используется редко.

Основным видом испытаний служит "обращенный метод", при котором изделие, смонтированное на опорной плите или в элементе кабины, остается неподвижным, а тушка птицы разгоняется с помощью энергии сжатого воздуха и выстреливается из пневматической метательной установки (пневмопушки). Для выстрела используют оперенную птицу, умерщвляемую непосредственно перед испытанием, или замороженную тушку после оттаивания до температуры внутри нее не ниже 15°С. В испытаниях используются птицы стандартной массы 1,8 кг. В некоторых случаях (остекление легких самолетов) используется птица массой 0,9 кг.

Скорость птицы при ударе и угол встречи ее со стеклом задаются в технической документации и обеспечиваются давлением воздуха в пневмопушке и углом установки изделия по отношению к траектории птицы. При этом стекло должно иметь заданную температуру.

Изделие считается птицестойким, если удар птицы с заданными скоростью и углом соударения не приводит к опасному повреждению (Табл. 25).

Таблица 25

Степень повреждения остекления при ударе птицей

Оценка повреждения	Состояние остекления	Видимость через изделие
Безопасное	повреждение отсутствует	сохраняется полностью
Безопасное	трещина внешнего стекла	сохраняется частично
Безопасное	трещина внутреннего стекла, экран не пробит, герметичность сохраняется	сохраняется частично
Безопасное	трещина внешнего и внутреннего стекол, экран не пробит, герметичность сохраняется	сохраняется частично
Опасное	трещина внешнего и внут­реннего стекол с выпада­нием осколков внутрь кабины, экран пробит	препятствует пилотированию
Опасное	сквозные трещины	препятствует пилотированию
Опасное	разрушение изделия с образованием сквозного отверстия	препятствует пилотированию

Опасное повреждение может вызвать поражение глаз и кожи летчика осколками стекла, привести к разгерметизации кабины.

В целях наибольшей информативности испытаний на внутренней поверхности ИКО устанавливаются датчики напряжений и деформаций, на траектории помещаются датчики (контактные или бесконтактные) измерителя скорости.

Заключение о птицестойкости выдается по результатам испытаний трех изделий.

Помимо испытаний ИКО как самостоятельных комплектующих изделий летательного аппарата проводится ряд проверок в составе объекта в ходе наземных испытаний. При этом оцениваемыми показателями являются напряжения и перемещения ("прогибы", выползание из рамки или переплета) под действием избыточного давления или условий грубой посадки.

(Рассказать о требованиях РИАТ и FAR-25, мягком обрамляющем контуре).

К отдельному виду проверок относятся ресурсные испытания изделий на специальных стендах, циклически воспроизводящих условия эксплуатации. В связи с высокой продолжительностью реальных эксплуатационных режимов ресурсные испытания, как правило, проводятся на ускоренных и форсированных режимах, с пересчетом их результатов на показатели технического, назначенного и гарантийного ресурса.

В период эксплуатации собирается информация о количестве и видах отказов, контролируется техническое состояние изделия. После статистической обработки результатов рассчитываются показатели надежности изделий: частота отказов, время наработки на отказ и др., в результате чего корректируются величины ресурсов.

Прогресс в области повышения технических характеристик, надежности и безопасности ИКО обеспечивается совершенствованием конструкции, созданием эффективных материалов с улучшенными свойствами, разработкой прогрессивной технологии производства. Несмотря на уже достигнутый высокий уровень технических характеристик ИКО авиационной и космической техники, не уступающий, а в ряде случаев превосходящий показатели зарубежных аналогов, имеются определенные резервы дальнейшего повышения свойств ИКО. Это -создание новых типов конструкций с измененной схемой нагружения прозрачного элемента, тонких и гибких композиций на основе сверхпрочных стекол, новых теплостойких и прочных органических материалов, разработка технологии получения крупногабаритных стеклодеталей сложной формы и их упрочнения, нанесение широкой гаммы покрытий различного назначения на криволинейные стекла больших размеров. Для этих и других перспективных направлений уже созданы достаточные научно-технические основы.