Исследование трещиностойкости несущих поверхностей космического аппарата
Опубликовано: 17.10.2018
Авторы: Сидняев Н.И., Белкина Э.В.
Опубликовано в выпуске: #10(82)/2018
DOI: 10.18698/2308-6033-2018-10-1814
Раздел: Авиационная и ракетно-космическая техника | Рубрика: Проектирование, конструкция и производство летательных аппаратов
Приведены результаты исследований высокоскоростного ударного взаимодействия потока частиц метеорного фона космического пространства со спутниками. Показана важность использования материалов с повышенным сопротивлением отрыву. Обоснованы прочностные параметры обшивки космического аппарата (КА), способные выдерживать условия космической среды. Для выявления срока безопасного функционирования КА определены вероятности попадания в него метеорных частиц. Описаны эффекты, возникающие при движении микрочастиц в материале, приведены модели взаимодействия твердой частицы с защитой КА. Представлены экспериментальные и аналитические зависимости. Выявлены основные факторы, приводящие к разрушению конструкции несущих поверхностей КА, и выполнена оценка их влияния на износ поверхности КА. Для оценки трещиностойкости сверхпрочных материалов для КА использована линейная механика разрушения в широком интервале температур
Литература
[1] Сидняев Н.И. Обтекание гиперзвуковых летательных аппаратов в условиях поверхностного разрушения. Москва, Физматлит, 2017, 304 с.
[2] Калашников В.В., Ибатуллин И.Д., Ганигин С.Ю. и др. Разработка и исследование эффективности импульсных устройств на основе энергонасыщенных материалов для модификации поверхности деталей машин высокоскоростными потоками частиц. Известия Самарского научного центра РАН, 2012, т. 14, № 1, с. 615–619.
[3] Солодов А.В. Инженерный справочник по космической технике. Москва, Воениздат, 1969, 696 с.
[4] Браун У., Сроули Дж. Испытания высокопрочных металлических материалов на вязкость разрушения при плоской деформации. Москва, Мир, 1972, 246 с.
[5] Сидняев Н.И., Макриденко Л.А., Геча В.Я., Онуфриев В.В. Проблемы аккомодации несущих поверхностей низкоорбитальных космических систем. Тез. докл. Четвертой Междунар. науч.-техн. конф. «Актуальные проблемы создания космических систем дистанционного зондирования Земли». Москва, АО «Корпорация «ВНИИЭМ», 2016, с. 59–62.
[6] Васильев Н.В., Бояркина А.П., Назаренко М.К. и др. Динамика притока сферической фракции метеорной пыли на поверхности Земли. Астрономический вестник, 1975, т. IX, № 3, с. 178–183.
[7] Сидняев Н.И., Макриденко Л.А., Геча В.Я., Онуфриев В.В. Аэромеханика низкоорбитальных космических аппаратов. Тез. докл. Четвертой Междунар. науч.-техн. конф. «Актуальные проблемы создания космических сис- тем дистанционного зондирования Земли». Москва, АО «Корпорация «ВНИИЭМ», 2016, с. 62–65.
[8] Хеккель К. Техническое применение механики разрушения. Москва, Металлургия, 1974, 63 с.
[9] Симоненко А.Н., Левин Б.Ю. Приток космического вещества на Землю. Метеоритика, 1972, вып. 31, с. 3–17.
[10] Усков Е.И., Бабак А.В. Методика исследования трещиностойкости вольфрама. Заводская лаборатория, 1981, № 1, с. 79–82.
[11] Rouget G., Chaouki H., Picard D., Ziegler D., Alamdari H. Electrical Resistivity Measurement of Carbon Anodes Using the Van der Pauw Method. MDPI Metals, 2017, no. 7, 369 с.
[12] Todoroki A., Omagari K., Shimamura Y., Kobayashi H. Matrix crack detection of CFRP using electrical resistance change with integrated surface probes. Composites Science and Technology, 2006, vol. 66, рр. 1539–1545.
[13] Kane T.R., Likins P.W., Levinson D.A. Spacecraft Dynamics. McGraw-Hill, 2005, 436 p.
[14] Dunn B.D. Materials and Processes: for Spacecraft and High Reliability Applications. Springer, 2015, 667 p.
[15] Брагов А.М., Кадони Э., Крушка Л. Современные методы динамических испытаний материалов. Фундаментальные проблемы теоретической и прикладной механики. Вестник Нижегородского университета им. Н.И. Лобачевского, 2011, № 4 (5), с. 2039–2040.
[16] Русаков А.В., Тарасов Ю.Л. Расчетно-экспериментальная методика обеспечения надежности элементов конструкций летательных аппаратов с учетом условий эксплуатации. Вестник Самарского государственного технического университета. Сер. Физико-математические науки, 2000, № 9, с. 66–76.
[17] Дмитриева Т.Л. Современные концепции решения задач оптимизации конструкций. Фундаментальные проблемы теоретической и прикладной механики. Вестник Нижегородского университета им. Н.И. Лобачевского, 2011, № 4 (5), с. 2039–2040.
[18] Патраев В.Е., Трифанов И.В. Анализ показателей качества и надежности при эксплуатации современных космических аппаратов. Вестник Сибирского государственного аэрокосмического университета имени академика М.Ф. Решетнева, 2010, № 2 (28), с. 110–113.
[19] Азаренков В.И. Анализ температурных полей элементов конструкций летательных аппаратов. Вестник Самарского государственного аэрокосмического университета, 2015, т. 14, № 4, с. 102–109.
[20] Анцупов В.П., Дворников Л.Т., Громаковский Д.Г., Анцупов А.В. Основы физической теории надежности деталей машин по критериям кинетической прочности материалов. Вестник Магнитогорского государственного технического университета им. Г.И. Носова, 2014, № 1 (45), с. 141–146.
[21] Герасимов А.В., Пашков С.В. Численное моделирование группового удара высокоскоростных элементов по космическому аппарату. Вестник Томского государственного университета, 2014, № 3 (29), с. 57–64.
[22] Ягова Н.В., Романова Н.В., Барат А.А., Манухин В.В., Гладышев В.А. Космическая погода и космические аппараты. Вестник МЭИ, 2009, № 4, с. 78–82.
[23] Семкин Н.Д., Балакин В.Л., Белоконов И.В., Воронов К.Е. Моделирование взаимодействия микрометеороидных и техногенных частиц с космическим аппаратом. Вестник Самарского государственного аэрокосмического университета им. академика С.П. Королева, 2007, № 1 (12), с. 53–63.
[24] Sidnyaev N.I. A Study of the Destruction of Spacecraft Surfaces at Contact Interactions with Microparticles of the Space Environment. Cosmic Research, 2018, vol. 56, no. 3, pp. 213–222.
[25] Mell R.J., Wertz G.E. Testing and Optimization of Electrically Conductive Spacecraft Coatings. NASA/CR. 2001. URL: https://ntrs.nasa.gov/search.jsp?R=20020014287
[26] Воробьев А.А., Зыкова Т.С., Спицын Д.Д., Удинцев Р.Д., Яневский В.Д. Моделирование воздействия микрометеоритов и фрагментов космического мусора на космические аппараты. Вопросы электромеханики. Труды ВНИЭМ, 2011, т. 120, № 1, с. 27–30.