Стр. 8 - PublicationК.В. Михайловский, П.В. Просунцов, С.В. Резник - Разработка высокотеплопроводных полимерных композиционных материалов для космических конструкций

ISSN 0236-3941. Вестник МГТУ им. Н.Э. Баумана. Сер. “Машиностроение”. 2012

105

Расчетные значения теплопроводности ПКМ

Материал

Т

, K

Теплопроводность, Вт/(м·K)

λ

X

λ

Y

λ

Z

ОКУП

80

17,08

14,14

0,64

300

68,18

55,64

0,86

КМУ-4Л

80

2,31

2,08

0,59

300

14,58

12,20

0,85

Углепластик из во-

локон на основе пе-

кового прекурсора

80

54,36

44,34

0,65

300

362,38

293,88

0,87

Приведенные данные наглядно демонстрируют преимущества ис-

пользования углеродных волокна на основе пека при создании ПКМ.

В качестве примера для реализации предлагаемого алгоритма

проведено математическое моделирование панели из ПКМ при ис-

пользовании материалов ОКУП, КМУ-4Л и углепластика на основе

углеродных волокон из пекового прекурсора. Объектом исследова-

ний служила панель из ПКМ размером 300

×

800 мм и толщиной 5 мм.

По контуру и в середине длинной стороны панель была подкреплена

ребрами жесткости высотой 20 и толщиной 5 мм.

Максимальные перепады температуры по поверхности панели

определяли для условий полета космического аппарата в околоземном

космическом пространстве. Предполагалось, что левая часть верхней

поверхности панели нагревается потоком солнечного излучения плот-

ностью 1 400 Вт/м

2

и все поверхности панели охлаждаются за счет ра-

диационного теплообмена с окружающей средой, имеющей темпера-

туру 4 K. Степень черноты ПКМ принималась равной 0,85.

Анализ результатов расчетов показал, что использование матери-

алов на основе углеродных волокон из пекового прекурсора обеспе-

чивает снижение перепадов температуры приблизительно в 3 раза и

позволяет рассчитывать на соответствующее снижение температур-

ных деформаций панели.

Решение широкого круга научно-исследовательских задач в бли-

жайшие годы будет связано с созданием конструкций ракетно-

космической техники из ПКМ. В связи с этим высокую важность

имеют исследования, направленные на повышение работоспособно-

сти углепластиков при воздействиях силовых и тепловых нагрузок.

Выводы.

Разработаны математические модели, позволяющие по-

следовательно оценить значение теплопроводности монослоев и па-

кетов углеродных ПКМ. Выявлены основные факторы, влияющие на

теплопроводность ПКМ, среди них — объемная доля волокна, тол-

щина монослоя и теплопроводность волокна. Проведено математиче-