Описание внешних механических воздействий на РЭА

Вибрация и удар являются основной причиной возникновения больших механических напряжений в деталях и узлах РЭС при ее эксплуатации. Это может привести к нарушению ее механической целостности и преждевременному отказу.

Безотказность функционирования аппаратуры является одним из основных факторов, который конструктор должен иметь в виду на протяжении всех этапов проектирования. Конструктор должен создать наиболее благоприятные условия для работы деталей, элементов и узлов аппаратуры, а также разработать способы защиты их от воздействия окружающей среды.

В настоящее время все больше внимания уделяется вопросам разработки радиоэлектронной аппаратуры, работающей в условиях повышенных вибрационных воздействий. Это объясняется тем, что вибрационные нагрузки оказывают существенное влияние на функционирование РЭА, приводя к значительному снижению ее работоспособности [4].

Внешние механические воздействия на РЭА при эксплуатации и испытаниях можно классифицировать по следующим видам:

• — Вибрации;
• — Удары;
• — Акустический шум.

Вибрация на реальном объекте носит случайный характер, но в ряде случаев при инженерных расчетах РЭА проще использовать воздействия, заданные в виде гармонической вибрации (использование всевозможных вибростендов). В этом случае при разработке РЭА используют гармоническое вибрационное воздействие, являющееся некоторым эквивалентом случайного вибрационного воздействия.

Вибрационные воздействия на РЭА передаются в основном через места крепления. Проявление динамических свойств конструкции сказывается в том, что в некоторых точках конструкции, в том числе и в местах установки радиоэлементов, вибрационные перегрузки могут в десятки раз превышать перегрузки в местах крепления радиоустройства. Конструктивные параметры, например, габариты блока или узла, характеристика применяемых материалов, распределение масс, координаты, число точек и жесткость крепления конструкций радиоэлементов, их ориентация, режимы работы должны выбираться так, чтобы при интенсивном вибрационном воздействии обеспечить нормальное функционирование РЭА.

Амплитуды вибрационных воздействий могут быть незначительными, на следствие резонансных явлений, возникающих в конструкциях РЭС, могут усиливаться в десятки раз.

Вибрации являются причинами как поломок, вызванными усталостными разрушениями элементов конструкции, так и появлениями на выходе радиосигнала, синхронного с воздействующей вибрацией.

РЭА, устанавливаемое на борту подвижных объектов, работает в наиболее жестких условиях. Особенно это касается РЭА, работающего на борту летательных объектов. Аппаратуру, установленную на наземных транспортных средствах, можно спроектировать таким образом, чтобы резонансная частота конструкции была выше максимальной частоты работы двигателей. Частота работы двигателей летательных аппаратов значительно выше. Поэтому аппаратуру проектируют так, чтобы ее резонансная частота была меньше, чем частота работающих в обычном режиме двигателей. Таким образом при запуске или остановке двигателей, частота их работы совпадает с резонансной частотой конструкций РЭА. Например, если проанализировать спектр работы поршневых двигателей транспортного самолета, то можно увидеть, что заметной зависимости величины ускорения вибрации от режима работы двигателей не наблюдается, поскольку с увеличением оборотов двигателей общий уровень всех частот незначительно увеличивается. Максимальное ускорение достигается на частоте 20 Гц и соответствует 2g. Однако, стоит отметить, что наибольшие перегрузки соответствуют моменту взлета и посадки самолета.

Вибрационные ускорения более 2g встречаются довольно редко и являются результатом конструктивных особенностей самолетов, либо очень сложными условиями эксплуатации последнего. Следует также отметить, что данные на ударные ускорения для самолетов отличаются от данных на вибрационные ускорения. При нормальном функционировании самолета возникают ударные ускорения не более 12g. Однако, большие ударные ускорения (свыше 12g) все-таки могут возникать при — аварийных посадках на грунт.

На ракетную аппаратуру воздействуют вибрации и акустический шум со случайной амплитудой, имеющей обширный спектр частот. Источником акустического шума и динамических перегрузок на ракетах служит сгорание топлива в маршевых двигателях и ускорителях, внезапное отключение двигателей и сброс ускорителей. Эти перегрузки в основном действуют на начальных стадиях полета и распространяются по корпусу ракеты в виде продольных волн. Вибрации обшивки ракеты возникают также в результате действия аэродинамических сил при запуске ракеты.

Исследования показали, что диапазон вибраций на несущих конструкциях летательных аппаратов простирается до 20 кГц, а перегрузки достигают 40g.