Особливості умов роботи електрообладнання ЛА

Як окремі елементи, так і весь комплекс складного різноманітного обладнання літального апарату працює в умовах, що значно відрізняються від тих, в яких діє наземне обладнання. Ці умови є досить складними і важкими. Умови роботи ЕОЛА характеризуються широким діапазоном зміни температури, тиску, густини, вологості і електропровідності повітря, наявністю механічних сил, що діють на обладнання, зміною положення обладнання в просторі, наявністю парів палива та масла. Таким чином, основні особливості роботи електрообладнання літальних апаратів пов'язані з висотою та швидкістю польоту, а також з механічними навантаженнями і особливостями, зумовленими умовами експлуатації і розміщенням обладнання.

Сучасні літальні апарати повинні здійснювати польоти незалежно від погоди, в складних метеорологічних умовах, на великих висотах. Як відомо, властивості атмосфери залежать від висоти. Зі збільшенням висоти знижується тиск, зменшується густина і змінюється температура повітря. Температура атмосферного повітря біля поверхні землі може досягати –60 °С взимку і +50 °С влітку. З висотою температура зменшується в середньому на 6,5 °С з кожним кілометром. Починаючи з висоти 11 км і приблизно до 35 км температура мало змінюється з висотою і складає взимку і влітку близько –50 °С (на середніх широтах).

Робота авіадвигуна і різних агрегатів, встановлених на літальному апараті, супроводжується виділенням тепла. Це призводить до сильного нагрівання розташованих поблизу нього об'єктів електрообладнання. Наприклад, температура місць кріплення елементів електрообладнання на авіадвигуні може досягати +250 °С і вище.

При польотах на великих швидкостях, що перевищують швидкість звуку, поверхня літального апарату нагрівається внаслідок сильного стиснення повітря у межовому шарі. Якщо середня температура нагріву обшивки на висотах 25-30 км при швидкості польоту, що відповідає числу М = 1, становить +10-25 °С, то при швидкості польоту, що відповідає числу М = 4, вона може досягати +400-600 °С. Температура повітря всередині літального апарату буде приблизно такою ж, як і температура обшивки.

Висота польоту значно впливає на роботу всього комплексу електрообладнання літака.

Тиск атмосферного повітря біля поверхні землі на середніх широтах змінюється в межах 730-760 мм рт. ст. Зі збільшенням висоти тиск падає. На висоті 12 км тиск атмосферного повітря приблизно в 6 разів менше тиску біля поверхні землі, а на висоті 20 км – в 16 разів; на висоті 35 км – тиск складає близько 4 мм рт. ст.

Густина повітря прямо пропорційна тиску і зворотно пропорційна температурі. Зі збільшенням висоти густина повітря зменшується. На висоті 12 км густина повітря приблизно в 4 рази менше густини повітря біля поверхні землі, на висоті 20 км – в 14 разів.

Вологість повітря (вміст у повітрі водяних парів) також змінюється. При даній температурі в повітрі може знаходитися тільки певна кількість водяних парів, наприклад, при +15 °С межа насичення становить близько 12 г/см³, а при –20°С - 1 г/см³. При віддаленні від рівня моря кількість вологи в атмосфері зменшується внаслідок віддалення від джерел вологи, що знаходяться на земній поверхні, і зниження температури зі збільшенням висоти. На висотах вище 9-10 км водяна пара в повітрі майже повністю відсутня.

Електропровідність повітря при нормальних атмосферних умовах надзвичайно мала, і тільки дуже високі напруги можуть створити помітний електричний струм. З висотою вона зростає у зв'язку зі зменшенням густини і збільшенням інтенсивності іонізації повітря під дією космічних променів і ультрафіолетових променів Сонця.

До механічних сил, що діють на літальний апарат і його обладнання, відносяться:

– сили інерції, що виникають при появі прискорення і діють тривалий час без зміни знака;

– вібраційні сили, обумовлені наявністю на літальному апараті вібрацій, ці сили періодично змінюють свій напрям;

– аеродинамічні сили, що з'являються внаслідок впливу на літальний апарат або його окремі частини, аеродинамічного потоку повітря;

– ударні сили, що виникають при посадці і зльоті літального апарату, роботі його агрегатів і систем (наприклад, озброєння).

Коли літальний апарат прискорюється, всі елементи електрообладнання зазнають перевантаження. Найбільші перевантаження зумовлені дією сил інерції при зльоті і виконання фігур вищого пілотажу. На літаках перевантаження може досягати величини, що дорівнює 12 g (тобто сила інерції, що діє на об'єкт, може бути в 12 разів більше маси об'єкта); на ракетах – досягає кількох десятків і навіть сотень g. Величина вібраційного перевантаження залежить від частоти і амплітуди вібрацій. На літальних апаратах спостерігаються вібрації в діапазоні частот від 0,5 до 500 Гц і вище з амплітудами до 2,5 мм. Вібраційні перевантаження для об'єктів, що встановлюються на авіадвигунах, можуть досягати 10 g.

Зміна фізичних властивостей навколишнього повітря впливає на роботу електрообладнання літального апарата.

Зміна температури викликає зміну електричного опору проводів, ємності акумуляторів, в'язкості мастильних речовин, що застосовуються у виконавчих механізмах електроприводів, і внаслідок цього – зміну моменту опору електродвигунів, форми і розмірів деталей, що використовуються в електротехнічних пристроях, механічної міцності матеріалів і т.д. Так, наприклад, при температурі +50 °С електричний опір мідних і алюмінієвих проводів приблизно в 1,4 рази більші, ніж при температурі –60 °С.

Зміна густини, вологості і електропровідності повітря тягне за собою зміну умов комутації в електричних машинах постійного струму, опору ізоляції, тривалості горіння електричної дуги і т. д. Так, наприклад, тривалість горіння електричної дуги при напрузі 24 В на висотах 15-16 км подвоюється в порівнянні з тривалістю горіння дуги у землі.

Зі зміною температури і густини повітря змінюються умови охолодження електричних машин, апаратів і проводів. З підйомом на висоту, не дивлячись на зниження температури атмосферного повітря, питома теплоємність повітря через зменшення густини знижується. Це погіршує умови охолодження електричних машин, апаратів і проводів.

Механічні сили, що діють на електротехнічні установки, можуть призвести до пошкоджень, наприклад до обриву проводів і обмоток, особливо в місцях їх пайки, появі тріщин і псування електроізоляційних матеріалів, прискореного зношування осей і підшипників в електромеханізмах, порушення нормальної роботи пружних і рухомих елементів електроапаратів (пружин, якорів електромагнітів і т. п.).