8 / 13
Т.Г. Агеева, К.В. Михайловский
8
Инженерный журнал: наука и инновации
# 10·2016
2.
Подбор связующего для обшивки из ГПКМ.
В настоящее время
максимальная температура длительной эксплуатации композицион-
ных материалов с полимерной матрицей составляет для материалов
на основе фенольных связующих 170 ºС, эпоксидных — 180 ºC,
бисмалеимидных — 230 ºС, полиимидных — до 370 ºC [16]. Полу-
ченные температурно-временные зависимости (см. рис. 3) показыва-
ют, что кромка крыла суборбитального МКА ТК нуждается в тепло-
вой защите. Для этого было рассмотрено напыляемое теплозащитное
покрытие (ТЗП), которое не подвержено уносу массы, имеет плот-
ность 500 кг/м
3
, удельную теплоемкость 80 Дж/(кг
⋅
K), теплопровод-
ность 0,2 Вт/(м
⋅
K) и предназначено для эксплуатации при темпера-
турах до 600 ºС.
Моделирование проводилось при следующих условиях:
•
толщина ТЗП варьировалась от 1 до 4 мм с шагом 1 мм;
•
излучательная способность ТЗП не зависит от температуры и
равна 0,8;
•
температура обшивки крыла из ГПКМ не более 370 ºС, а
температура СЗ не более 170 ºС.
В табл. 3 приведены результаты определения максимальной и
минимальной температур в различных слоях обшивки крыла в зави-
симости от толщины слоя ТЗП.
Судя по результатам моделирования, толщина ТЗП, наносимого
на кромку крыла МКА ТК, должна быть не менее 4 мм (см. табл. 3).
При такой толщине покрытия максимальная температура в верхнем
слое ГПКМ составит не более 171 ºС, а максимальная температура
СЗ — не более 151 ºС.
Таблица 3
Максимальные (числитель) и минимальные (знаменатель) температуры, ºС,
возникающие в слоях обшивки крыла, в зависимости от толщины слоя ТЗП
Толщина
ТЗП, мм
ТЗП
Верхний слой
ГПКМ
СЗ
Нижний слой
ГПКМ
1
464/320
320/227
252/26
29/28
2
464/227
244/169
205/24
27/27
3
464/176
198/167
174/25
27/26
4
464/146
171/144
151/23
27/26
Полученные данные (см. табл. 3) указывают на то, что в качестве
связующих для обшивок из ГПКМ могут быть применены бисмале-
имидные или полиимидные связующие.
3.
Подбор связующего для лонжерона.
При подборе материала
лонжерона крыла МКА ТК использовали полноразмерную 3D-модель
крыла (рис. 5), к поверхности которой были приложены температурные
нагрузки, полученные на этапах 1 и 2 моделирования (см. рис. 3,
а
).