Файл: Дружинин Г.В. Надежность электрических схем авиационных систем.pdf

рис. 2.3. По мере появления эффективного ускорения крепление амортизатора движется от положения А к положению В, благодаря чему аппаратура С остается в первоначальном положении. При этом описанное устройство должно достаточно быстро реагировать па изменение положения оборудования. С другой стороны, его реакция должна быть достаточно медленной, чтобы обеспечить защиту от устойчивой вибрации.

Борьбу с последствиями действия динамических нагрузок необ­ ходимо вести не только за счет защиты от них аппаратуры, но и путем создания элементов и систем, стойких по отношению к дина­ мическим воздействиям.

а) Непра8и/1ънд

При разработке аппаратуры, предназначенной для работы в условиях сильных динамических нагрузок, особое внимание дол­ жно обращаться па конструкцию шасси и каркасов. Шасси должно быть жесткой конструкции, причем частота свободных колебаний должна быть значительно выше наиболее часто встречающихся в эксплуатации частот вибраций. Шасси должно иметь малый вес, минимальные размеры и расположенный как можно ближе к поверх­ ности крепления центр тяжести.

При проектировании элементов также следует учитывать удар­ но-вибрационный режим их работы. Например, использование эле­ мента, имеющего форму, изображенную па рис. 2.4,а, привело к обрыву выводов при вибрации. По своей конструкции рассматри­ ваемый элемент крепится лишь в местах пайки выводов. При вибра­ ции висящий на проводах корпус элемента (рис. 2.4,а) движется со значительной амплитудой. При этом на выводы действует консоль­ ная сила. Действие этой консольной силы можно устранить, распо­ ложив выводы как показано на рис. 2.4,6.

Динамическая прочность элементов во многом зависит от их конструкции и технологии изготовления. В частности, большое зна-

56

57

понизить температуру элементов. Очевидно, что этот вопрос должен решаться в трех направлениях:

1.Сведение к минимуму выделения тепла.

2.Защита наиболее чувствительных элементов.

3.Эффективное удаление выделяемого тепла.

Сведение к минимуму выделения тепла означает одновременно повышение электрической эффективности схемы, так как энергия, рассеиваемая внутри аппаратуры в виде тепла, пропадает без поль­ зы. Некоторая потеря мощности неизбежна, так как некоторые эле­ менты (например, сопротивления, электронные лампы) всегда рабо­ тают с выделением тепла. Однако можно так спроектировать схему, что выделение тепла будет ничтожным. Этого можно достичь, в част-

пости, применением схем па магнитных усилителях л полупроводни­ ковых триодах. При этом следует, однако, иметь в виду, что хотя германиевые триоды рассеивают тепла значительно меньше, чем электронные лампы, но они весьма чувствительны к повышенной температуре. Их верхние термические пределы гораздо ниже преде­ лов эквивалентных ламп. Поэтому применение смешанных схем (электронные лампы и полупроводниковые триоды) скорее услож­ няет, чем облегчает термическую проблему, особенно если полупро­ водниковые триоды смонтированы так близко от ламп, что между ними происходит теплообмен.

Защита наиболее чувствительных элементов состоит в предель­ ном уменьшении возможностей теплообмена между термически активными элементами, рассеивающими тепло при работе, и терми­ чески пассивными элементами, которые тепла не рассеивают, но обычно очень чувствительны к температуре. К термически активным элементам относятся электронные лампы, трансформаторы, двига­ тели, мощные сопротивления, к термически пассивным — конденса­ торы, катушки индуктивности, полупроводниковые приборы. Изоля-

58

цня термически пассивных элементов от активных может быть осу­ ществлена несколькими способами:

а) Пассивные элементы размещаются возможно дальше от активных. В идеальном случае активные элементы помещаются в один индивидуальный блок, а пассивные — в другой, находящийся па некотором расстоянии от первого. Практическое решение вопроса обычно заключается в том, что активные элементы монтируются сверху шасси, а пассивные — внизу, на щитке субшасси (рис. 2.7). Очевидно, что осуществить такую конструкцию удается не всегда, особенно при применении печатных схем. Но всегда чувствительные к температуре элементы следует держать в отдалении от источников тепла.

стараются помещать экраны и перегородки. Этот способ часто при­ меняют в малогабаритной аппаратуре, где используются металличе­ ские экраны, покрытые с внешней стороны теплоизолирующими материалами.

в) При наличии локализованного рассеяния тепла в определен­ ном месте иногда может быть применена непосредственная тепло­ передача от активных элементов за пределы корпуса с помощью термических отводов. Они могут быть весьма разнообразны, начиная с простых медных массивных полос и кончая усовершенствованными трубками с охлаждающей жидкостью. Последний способ применяет­ ся сравнительно редко.

г) Охлаждающий воздух или жидкость направляется сначала через мало нагретые пассивные элементы, а затем через более нагре­ тые активные. Так сделано, например, на схеме рис. 2.7. Такая последовательность охлаждения также устраняет влияние термически

активных элементов па пассивные.

Удаление выделяемого тепла. Отвод тепла (теплопередача)

совершается тремя способами: теплопроводностью, конвекцией и излучением (лучеиспусканием, радиацией).

£9

В установившемся режиме количество тепла, проходящего через про­ водник в единицу времени,

L ’

водника).

Для повышения эффективности теплопередачи проводимостью следует применять металлы с высоким коэффициентом теплопровод­ ности. Эти металлы должны обладать также и другими необходи­ мыми конструктивными и технологическими свойствами. Из техни­ ческих металлов наивысшими коэффициентами теплопроводности обладают медь, алюминий и некоторые его сплавы, сплавы магния и т. д. В справочниках по металлам обычно имеются таблицы тепло­ проводности.

В соответствии с формулой (2.2) для теплопередачи проводи­ мостью целесообразно применять короткие, прямолинейные, посто­ янного сечения массивные проводники из металлов высокой прово­ димости. Так как к авиационным конструкциям предъявляются жест­ кие требования в отношении веса и объема, то необходимостремить­ ся к уменьшению пути прохождения тепла от источника до пункта поглощения тепла. Этот путь можно сократить, например, располо­ жив термически активные элементы в непосредственной близости от оболочки блока.

Эффективность теплопередачи проводимостью может резко сни­ зиться за счет отрицательного влияния уменьшения полезного сече­ ния проводника в механических соединениях па пути потока тепла. Можно провести далеко идущие аналогии между термическим сопро­ тивлением контактов и их электрическим сопротивлением.

Для увеличения полезного сечения в механическом соединении проводят целый ряд мероприятий, к которым относятся: тщательная обработка сопрягаемых поверхностей, высокие контактные давления, применение мягких медных или алюминиевых прокладок при грубой обработке поверхностей контактов и т. п. В термическом отношении наиболее желательны соединения на сварке, твердой или мягкой пайке, так как в этих соединениях тепло проводится по всей пло­ щади контакта.

60.