6 / 13
Т.Г. Агеева, К.В. Михайловский
6
Инженерный журнал: наука и инновации
# 10·2016
Этап 3.
В результате реализации данного этапа моделирования
были подобраны материалы для изготовления элементов конструк-
ции крыла суборбитального МКА ТК. Последовательность модели-
рования приведена ниже.
1.
Подбор материала СЗ
. При подборе материала СЗ моделиро-
вание прогрева сегмента трехслойной обшивки проводили при сле-
дующих допущениях:
•
воздействующая тепловая нагрузка носит нестационарный
характер (см. рис. 3,
б
);
•
между стенками СЗ, а также между слоистыми обшивками из
ГПКМ происходит радиационный теплообмен;
•
значения теплофизических и оптических характеристик мате-
риалов СЗ и слоев ГПКМ зависят от температуры.
Условия моделирования:
•
в качестве модели для подбора материала СЗ использовали
фрагмент сотовой панели размерами 25
×
25
×
25 мм;
•
трехслойная обшивка крыла состояла из двух слоев ГПКМ
толщиной по 3 мм каждый и одного слоя СЗ толщиной 25 мм.
Исследовали пять вариантов материалов СЗ (алюминиевый сплав
АМг-5, сталь 08Х18Н10, титановый сплав ВТ15, СП, УП и органопла-
стик (ОП) на основе волокон KEVLAR и фенолформальдегидного свя-
зующего [14]) с гексагональной формой ячейки. Некоторые геометри-
ческие и теплофизические характеристики СЗ приведены в табл. 2.
Таблица 2
Некоторые геометрические и теплофизические характеристики СЗ
из различных материалов
Материал СЗ
δ, мм
с
р
,
Дж/(кг
⋅
K)
λ
мат
,
Вт/(м
⋅
K)
ε
m
пог
,
кг/м
2
λ,
Вт/(м
⋅
K)
Алюминиевый
сплав АМг-5
0,02
900
230
0,04
6,5
2,27
Сталь 08Х18Н10
0,02
500
47
0,35
19
0,50
Титановый сплав
ВТ15
0,08
540
22,3
0,2
47
0,91
СП
0,12
810
0,4
0,5
26
0,07
УП
0,17
1 500
1
0,85
29
0,13
ОП на основе во-
локон KEVLAR и
фенолформаль-
дегидного связую-
щего
0,06
1 700
0,04
0,5
10
0,05
П р и м е ч а н и я : 1. Символ δ — толщина стенки ячейки сот;
с
р
— удельная теплоем-
кость сот; λ
мат
— теплопроводность материала сот; ε — коэффициент излучения материа-
ла сот;
m
пог
— погонная масса СЗ; λ — теплопроводность СЗ.
2. Диаметр ячейки сот составляет 4,76 мм.