А.А. Смердов
2
нулевыми или близкими к нулю коэффициентами линейного терми-
ческого расширения в заданных направлениях в установленном тем-
пературном диапазоне [1, 2].
Основным условием проектирования размеростабильных кон-
струкций является определение таких структурных параметров ком-
позита, которые обеспечивают равенство нулю тех или иных компо-
нент вектора деформаций при температурных воздействиях [3]. Эта
задача сводится к задаче управления характеристиками термического
расширения материала — коэффициентами линейного термического
расширения (КЛТР). Некоторые приемы проектирования конкретных
размеростабильных композитных конструкций рассмотрены в рабо-
тах [1, 2, 4–10].
Размеростабильные космические конструкции изготавливают из
углепластиков, которые обычно имеют отрицательный КЛТР в
направлении армирования. Задача определения параметров много-
слойной структуры с нулевым КЛТР в заданном направлении — одно-
осная задача размеростабильности — имеет множество решений [3, 4].
Таким образом, можно выбрать проектные параметры нескольких ти-
пов композитных структур, удовлетворяющих условию размероста-
бильности. Вместе с тем прочие характеристики этих структур будут
различны. Среди множества размеростабильных структур могут быть
выбраны те, которые считаются наилучшими по каким-либо иным
критериям, например по жесткости или прочности [4].
Помимо собственно размеростабильных (имеющих нулевые
КЛТР), существует широкий класс углепластиковых структур с близ-
кими к нулю характеристиками термического расширения; с практиче-
ской точки зрения эти структуры также пригодны для создания высо-
коточных космических конструкций. Одним из важнейших критериев
выбора параметров композитных структур для таких конструкций
является максимальная устойчивость характеристик выбранной струк-
туры к отклонениям конструктивно-технологических параметров и
разбросам свойств однонаправленного материала слоев.
Серьезнейшим недостатком современных композитов является
значительный разброс их характеристик. Особенно опасен этот недо-
статок для размеростабильных структур, когда номинальные значе-
ния характеристик термического расширения близки к нулю и раз-
бросы свойств материала фактически определяют истинные значения
свойств конструкции. Весьма существенно также влияние конструк-
тивных и технологических несовершенств: оптимальные значения
параметров размеростабильных конструкций могут быть заданы
с такой точностью, которую трудно обеспечить имеющимися техно-
логиями и оборудованием.
Сказанное обусловливает важность анализа чувствительности в
задачах оптимального проектирования размеростабильных компо-
зитных конструкций. Такой анализ дает возможность выбрать вари-
