В МАИ разработали стенд, который повышает эффективность вибрационных испытаний авиационной и космической техники

В Московском авиационном институте создали прототип вибрационного стенда нового поколения – устройства, которое позволяет эффективнее существующих аналогов испытывать авиационную и космическую технику, подвергающуюся вибрационным нагрузкам при запуске и в полёте. Стенд устроен так, что на нём можно менять силу и направление вибраций прямо во время работы, а также тестировать любые изделия большой массы – от приборных контейнеров и блоков бортового оборудования летательных аппаратов до элементов планера самолётов и двигательных установок.

Вибрационные испытания – обязательный этап проверки надёжности оборудования. Сегодня на рынке представлены в основном два типа стендов для таких тестов – механические и электродинамические. Механические просты и экономичны, но не позволяют менять параметры в процессе работы: для корректировки амплитуды или направления вибрации требуется остановка стенда и ручная настройка. Электродинамические системы дают возможность оперативно менять характеристики воздействия, однако потребляют много энергии и уступают по КПД. Разработка специалистов научно-исследовательского отдела кафедры 307 «Цифровые технологии и информационные системы» МАИ сочетает технические возможности электродинамических стендов и экономичность классических. 

– Наш проект отличается простой и надёжной конструкцией. У него высокая энергоэффективность – КПД в несколько раз выше показателей электродинамических аналогов. Кроме того, систему можно масштабировать, наращивая количество виброприводов и площадь испытательной платформы под конкретные задачи, – рассказал участник проекта, инженер НИО-307 МАИ Олег Овсянников.

В основе изобретения – управление синхронным вращением электромоторов со специальными грузами (дебалансерами). При их вращении возникает центробежная сила, формирующая вибрационное воздействие. Интеллектуальная система управления автоматически контролирует и синхронизирует скорость вращения и фазовый сдвиг каждого дебалансера в реальном времени.

Такая тонкая настройка критически важна, поскольку в условиях эксплуатации направление и интенсивность вибраций меняются в зависимости от режима полёта. Например, летательный аппарат может проходить путь от низкочастотных вибраций на старте до высокочастотных акустических нагрузок в атмосфере и резких знакопеременных возмущений при маневрировании или работе на предельных режимах тяги. Стенд способен имитировать весь спектр нагрузок в одном непрерывном цикле. В частности, при проверке топливного бака такая динамика позволяет выявить потенциальные дефекты – усталостные трещины, ослабление креплений или деформацию – ещё до начала лётных испытаний. Это повышает надёжность тестов, сокращает расходы и время на отработку конструкции.

На данный момент создан прототип стенда, получен патент на изобретение. Сейчас команда ищет индустриальных заказчиков. По оценке разработчиков, стенд может быть востребован и за пределами аэрокосмической отрасли: например, при ресурсных испытаниях крупногабаритных узлов железнодорожного подвижного состава, тяжёлого автотранспорта, энергетических турбин или элементов судовых конструкций.