Aviacijos ir kosmoso bandymai: ekstremalaus karščio ir vibracijos termoporos reikalavimai

Aviacijos ir kosmoso komponentai susiduria su negailestingomis sąlygomis atliekant bandymus ir{0}}realaus pasaulio eksploatavimo-sprogimo sąlygas per ekstremalius karščio ciklus, kurie svyruoja nuo sub-nulio iki šimtų laipsnių Celsijaus, kartu ištveria negailestingą vibraciją, kuri gali sugadinti net pačias tvirčiausias dalis. Tarp svarbiausių šios aplinkos stebėjimo įrankių termoporos išsiskiria kaip geriausias temperatūros matavimo sprendimas. Tačiau daugelis aviacijos ir kosmoso bandymų komandų grumiasi su nenuosekliais rodmenimis, ankstyvu gedimu arba netiksliais termoporų duomenimis, kurie nėra sukurti tokiems atšiauriems scenarijams. Pagrindinė priežastis dažnai slypi nepastebime, kaip ekstremalus karštis ir vibracija keičia termoporos veikimą, o ne standartiniais pramoniniais atvejais.

Termoporos veikia pagal Seebeck efektą, kai du skirtingi metalai, sujungti sandūroje, sukuria įtampą, proporcingą temperatūrų skirtumui tarp matavimo jungties ir atskaitos jungties. Dėl šio paprasto principo jie yra universalūs, tačiau ne visos termoporos yra sukurtos vienodos-ypač aviacijos ir kosmoso reikmėms. Skirtingi lydinių deriniai lemia jų temperatūros diapazoną, ilgaamžiškumą ir atsparumą vibracijai. Pavyzdžiui, K tipo termoporos (chromel-alumel) atlaiko iki 1 260 laipsnių temperatūrą ir yra tinkamos vibracijos tolerancijos, todėl jos yra įprastas pasirinkimas atliekant bendruosius kosmoso bandymus. S tipas (platina -rodis / platina) puikiai tinka aukštesnėje temperatūroje, iki 1 600 laipsnių, tačiau yra trapesnis ir gali būti pažeistas dėl intensyvios vibracijos be tinkamo ekranavimo. J tipas (geležies-konstanta) yra ekonomiškas-, tačiau praranda stabilumą aukštesnėje nei 750 laipsnių temperatūroje ir greičiau korozuoja tam tikroje degalų arba oksiduojančioje aplinkoje, todėl jo naudojimas ribojamas ekstremaliomis aviacijos ir kosmoso sąlygomis.

Remiantis patirtimi, vibracijos žala yra viena iš labiausiai neįvertintų termoporų problemų atliekant aviacijos ir kosmoso bandymus. Aukšto -dažnio vibracija-, įprasta bandant variklį arba bandant hipergarsines transporto priemones-, laikui bėgant gali atlaisvinti jungties jungtis, nulaužti laidus ar net sulaužyti termoporos elementą. Tai ne tik sukelia jutiklio gedimą; dėl to gaunami klaidingi duomenys, kurie gali suklaidinti inžinierius priimant klaidingus projektavimo sprendimus. Kad tai būtų sumažinta, dėl tinkamo mechaninio tvirtinimo-sutartis negalima. Termoporos turėtų būti tvirtinamos naudojant vibracijai{8}}atsparius įtaisus, pvz., suvirintus laikiklius arba aukštos temperatūros keraminius gnybtus, o ne lipnias juostas, kurios suyra nuo karščio ir pasislenka dėl vibracijos. Pinti metaliniai apvalkalai aplink švino laidus taip pat padidina apsaugą, sumažina vielos nuovargį ir apsaugo nuo kitų komponentų dilimo.

Ekstremalus karštis kelia savo iššūkių, kurie viršija temperatūros diapazono ribas. Spartus terminis ciklas-kai temperatūra staigiai iškyla arba nukrenta-sukelia termoporos metalų šiluminį plėtimąsi ir susitraukimą, susilpnina jungtis ir lemia tikslumo dreifą. Aplinkoje, aukštesnėje nei 1000 laipsnių, oksidacija ir lydinio irimas gali pakeisti termoporos elektrines savybes, todėl rodmenys tampa nepatikimi. Tiesą sakant, pasirinkus termoporą su hermetiškai uždaryta jungtimi, išvengiama oksidacijos ir užteršimo nuo degalų, aušinimo skysčių ar atmosferos dujų. Esant dideliam -šilumos scenarijus, pirmenybė teikiama keraminei izoliacijai, o ne stiklo pluoštui ar plastikui, nes ji išlaiko struktūrinį vientisumą iki 1 800 laipsnių ir neišskiria kenksmingų garų, galinčių trukdyti bandymui.