1
УДК 620.22
Расчетно-экспериментальный анализ двух типов
структур из углепластика для крупногабаритных
ракетно-космических конструкций
© А.А. Смердов
1
, Л.П. Таирова
1
, К.П. Баслык
1
,
А.В. Артемьев
2
, В.А. Нелюб
1
, А.С. Бородулин
1
1
МГТУ им. Н.Э. Баумана, Москва, 105005, Россия
2
МАИ (Национальный технический университет), Москва, 125993, Россия
Проведено экспериментально-расчетное моделирование термосилового нагружения
крупногабаритного обтекателя ракеты-носителя на фрагментах конструкции. Ис-
следованы два типа структур, изготовляемых с помощью различных технологических
процессов: трехслойная структура с многослойными углепластиковыми обшивками и
сотовым заполнителем и многостеночная структура из углепластика. Для обоих
структур проведен расчетный анализ несущей способности крупногабаритных сило-
вых оболочек обтекателей, а также температурных полей, возникающих в элементах
конструкции при изменяющихся во времени термических нагрузках, для имитации цик-
лограммы полета ракеты после старта. На специальном экспериментальном стенде
проведено подтверждение несущей способности фрагментов трехслойной и много-
стеночной панелей при одновременном силовом и термическом нагружении по задан-
ной программе. По результатам исследования сформулированы выводы о возможно-
сти применения каждого типа структур в ракетно-космической технике.
Ключевые слова:
экспериментальное моделирование, расчетно-эксперименталь-
ный анализ, отсеки ракет, обтекатели ракет, многостеночная оболочка, трех-
слойная оболочка, углепластик, прочность, нагрев.
Крупногабаритные оболочки отсеков и обтекателей ракет-носи-
телей (РН) и разгонных блоков (РБ) сегодня изготовляют преимуще-
ственно из углепластиков. При этом используют несколько конструк-
тивных схем, отличающихся как особенностями силового нагружения,
так и технологиями изготовления.
Чаще всего в настоящее время применяют трехслойные оболочки с
многослойными композитными обшивками и легким (сотовым) запол-
нителем. Так, на рис. 1 показаны трехслойные панели обтекателя,
изготовленные в ОАО «ОНПП «Технология» для РН «Протон» разра-
ботки ФГУП ГКНПЦ им. М.В. Хруничева. Такие конструкции обеспе-
чивают высокую массовую эффективность для крупногабаритных от-
носительно слабо нагруженных конструкций [1–3]. Преимущественно
их изготовляют выкладкой слоев углепластика и сотоблоков на оправ-
ку с последующим автоклавным формованием. В результате получает-
ся структура высокого качества, однако процесс производства весьма
сложен, требует уникального дорогого оборудования и характеризует-
ся высокой энергоемкостью.
