Анализ композитных трехслойных сотовых конструкций в ракетно-космической технике
Опубликовано: 23.03.2026
Авторы: Буш А.В., Свиридов А.Г., Егоров А.В.
Опубликовано в выпуске: #3(171)/2026
Раздел: Авиационная и ракетно-космическая техника | Рубрика: Проектирование, конструкция, производство, испытания и эксплуатация летательных аппаратов
В представленном обзоре проанализированы отечественные и зарубежные публикации, посвященные применению композитных трехслойных сотовых конструкций в ракетно-космической технике. Рассматриваемые работы сгруппированы по таким направлениям, как применение, проектирование, технологии изготовления, испытания, расчетно-экспериментальные исследования, рациональные параметры, моделирование и расчет. Отмечены решаемые задачи в анализируемых работах. Показано влияние структурных факторов на несущую способность композитных трехслойных конструкций. Уделено внимание проблеме адгезионной связи заполнителей с несущими слоями. Приведены варианты трехслойных конструкций с заполнителями различных видов, а также разных конфигураций и из различных материалов. Отмечены новые возможные формы заполнителей, включая стержневые, дискретные, гибридные. Затронуты вопросы получения рациональных конструкций, учета дефектов и эксплуатационных повреждений, применения методов неразрушающего контроля и проведения испытаний. Даны сведения об использовании вычислительных программных комплексов и моделировании композитных трехслойных конструкций с применением методов конечных элементов.
EDN NDTWVD
Литература
[1] Трушляков В.И., Шатров Я.Т., Лемперт Д.Б., Иордан Ю.В., Зарко В.Е. Головной обтекатель ракеты. Патент RU2581636 С1. 2015. Опубл. 20.04.2016. Бюл. № 11.
[2] Смердов А.А., Таирова Л.П., Баслык К.П., Артемьев А.В., Нелюб В.А., Бородулин А.С. Расчетно-экспериментальный анализ двух типов структур из углепластика для крупногабаритных ракетно-космических конструкций. Инженерный журнал: наука и инновации, 2013, вып. 7. URL: https://engjournal.bmstu.ru/catalog/machin/rocket/859.html/rocket/859.html
[3] Иванов Е.А., Иконникова А.А., Клешнина И.А., Наговицин В.Н., Поха-бов А.Ю. Применение конструкций сотовых панелей в космических аппаратах. Инженерный журнал: наука и инновации, 2022, вып. 5. URL: https://engjournal.bmstu.ru/catalog/arse/dcpa/2177.html
[4] Кессельман Г.Д., Данилов Е.Н., Наговицин В.Н., Патраев Е.В., Грязнов В.Н. Применение термостатированных сотовых конструкций в перспективных космических аппаратах и антенных системах. Конструкции из композиционных материалов, 2005, № 3, с. 10–13.
[5] Гребнeв Н.Е., Ефремов В.А., Кашицын А.Н., Коротков А.Г., Максимов С.В., Поспелов О.В. Способ изготовления крупногабаритных трехслойных конструкций из полимерных композиционных материалов. Патент RU2355583 C2. Опубл. 20.05.2009. Бюл. № 14.
[6] Хмельницкий А.К., Гончаров К.А., Наседкин Ю.В., Буш А.В., Ширина О.В. Трехслойная панель. Патент RU2559474 C2. Опубл. 10.08.2015. Бюл. № 22.
[7] Замула Г.Н., Колесник К.А. Способы повышения весовой эффективности применения композиционных конструкций. Общероссийский научно-технический журнал «Полет», 2018, № 10, с. 14–24. EDN YAJGKL
[8] Kausar A., Ahmad I., Rakha S.A., Eisa M.H., Diallo A. State-of-the-Art of Sandwich Composite Structures: Manufacturing-to-High Performance Applications. J. Compos. Sci., 2023, vol. 7, art. 102. https://doi.org/10.3390/jcs7030102
[9] Гайдачук В.Е., Кондратьев А.В., Кириченко В.В., Сливинский В.И. Оптимальное проектирование композитных сотовых конструкций авиакосмической техники. Харьков, 2011, 172 с.
[10] Тестоедов Н.А., Наговицин В.Н., Пермяков М.Ю. применение трехслойных сотовых конструкций в космических аппаратах. Вестник СибГАУ, 2016, т. 17, № 1, с. 200–211.
[11] Городецкий М.А., Михайловский К.В., Резник С.В. Определение параметров трехслойных композитных панелей для конструкции платформы космических аппаратов дистанционного зондирования Земли. Космическая техника и технологии, 2022, № 1 (36), с. 36–45.
[12] Кондратьев А.В., Грицкив Л.Н. Определение модуля нормальной упругости сотового заполнителя при поперечном сжатии с учетом начального технологического несовершенства фольги. Вопросы проектирования и производства конструкций летательных аппаратов, 2007, т. 51, № 4, с. 131–139.
[13] Wang Z. Recent advances in novel metallic honeycomb structure. Composites Part B: Engineering, 2019, vol. 166, pp. 731–741.
[14] Сливинский В.И., Харченко М.Е., Кондратьев А.В., Гаврилко В.В. Углесотопласт — легкий и прочный заполнитель трехслойной конструкции космического назначения. Решетневские чтения: материалы XVII Междунар. научн. конф.: в 2 ч. Красноярск, 2013, ч. 1, с. 96–98.
[15] Гайдачук В.Е., Кондратьев А.В., Сливинский В.И., Харченко М.Е. Определение рациональной схемы армирования углепласта при помощи МКЭ-поддержки. Системные технологии, 2012, вып. 2 (79), с. 3–12.
[16] Степанов Н.В. Разработка методики проектирования опорных узлов для трехслойных сотовых платформ космических аппаратов: Дис. … канд. техн. наук: 05.07.02. Обнинск, 2007.
[17] Степанов Н.В., Выморков Н.В., Крюков А.М., Осауленко А.В. Опорный узел трехслойной панели и способ сборки трехслойной панели с опорными узлами. Патент RU2544690 С1. Опубл. 20.03.2015. Бюл. № 8.
[18] Нилов А.С., Галинская О.О., Краснов В.И. Анализ технологических особенностей изготовления трехслойной конструкции с пространственным заполнителем из композиционных материалов с реактопластичной матрицей. Аэрокосмическая техника и технологии, 2024, т. 2, № 2, с. 24–51. DOI: 10.52467/2949-401X-2024-2-2-24-51. EDN BQPGTE
[19] Павлов М.В., Титов С.А., Свиридов А.А., Бурдов А.А. Экспериментальное определение действительных прочностных характеристик элементов трехслойных панелей вырезанных из агрегатов ЛА. Механика композиционных материалов и конструкций, 2025, т. 31, № 1, с. 101–116. EDN DYFKBG
[20] Ерасов В.С., Сибаев И.Г., Сутубалов А.И. Испытания образцов из трехслойных конструкций с сотовым заполнителем. Труды ВИАМ, 2025, № 10, с. 133–155.
[21] Nowakowski D. et al. Examination of honeycomb core compliance in sandwich structure. Fatigue of Aircraft Structures, 2019, vol. 2019, no. 11, pp. 19–27.
[22] Jedral A. Review of testing methods dedicated for sandwich structures with honeycomb core. Transactions on Aerospace Research, 2018, vol. 3, pр. 7–20. https://doi.org/10.2478/tar-2019-0006
[23] Widagdo D., Kuswoyo A., Nurpratama O.T., Hadi B.K. Experimental flatwise tensile strength dataset of carbon fibre reinforced plastic sandwich panels with different core material preparations. 2019. Data in brief 28 (2020) 105055. https://doi.org/10.1016/j.dib.2019.105055
[24] Abbadi A., Tixier C., Gilgert J., Azari Z. Experimental study on the fatigue behavior of honeycomb sandwich panels with artificial defects. Composite Structures, 2015, vol. 120, pp. 394–405. https://doi.org/10.1016/j.compstruct.2014.10.020
[25] Sun Z., Shi Sh., Guo X., Hu X., Chen H. On compressive properties of composite sandwich structures with grid reinforced honeycomb core. Composites Part B: Engineering, 2016, vol. 94, pp. 245–252. https://doi.org/10.1016/j.compositesb.2016.03.054
[26] Kim G., Sterkenburg R., Waterloo T. Investigating the effects of fluid intrusion on Nomex honeycomb sandwich structures with carbon fiber facesheets. Composite Structures, 2018, vol. 206, pp. 535–549. https://doi.org/10.1016/j.compstruct.2018.08.054
[27] Laplante G. Detection of water ingress in composite sandwich structures: A magnetic resonance approach. NDT & E International, 2005, vol. 38, no. 6, pp. 501–507. https://doi.org/10.1016/J.NDTEINT.2005.01.006
[28] Устарханов О.М., Муселемов Х.М., Киявов У.А., Устарханов Т.О. Определение рациональных форм сотового заполнителя для трехслойной балки при действии статической нагрузки. Современная наука: актуальные проблемы и пути их решения, 2014, № 12, c. 46–51. EDN SYDCJD
[29] Xiong J., Du Y., Mousanezhad D., Asl M.E., Norato J., Vaziri A. Sandwich structures with prismatic and foam cores: A review. Advanced Engineering Materials, 2019, vol. 21, no. 1, paper 1800036. DOI: 10.1002/adem.201800036
[30] He R., Zhao C., Wang G., Zhang Z., Li F. Finite Element Analysis of in-plane compression of aluminum alloy honeycomb panels. Structures, 2023, vol. 49, pp. 267–280.
[31] Башаров Е.А. Расчет оптимальных конструктивных параметров и применение в аэрокосмических конструкциях трехслойных сотовых панелей из полимерных композиционных материалов. Инженерный журнал: наука и инновации, 2024, вып. 10. EDN JOFBHO
[32] Мусави Сафави Сейед Мохаммад. Моделирование и проектирование ферменных заполнителей трехслойных конструкций авиакосмического назначения: Дис. … канд. техн. наук: 2.5.13. Казань, 2022, 141 с.
[33] Абдуллин И.Н. Рациональное проектирование трехслойных конструкций со стержневым заполнителем: Дис. … канд. техн. наук: 05.07.02. Казань, 2016, 125 с.
[34] Kaman M.O., Solmaz M.Y., Turan K. Experimental and numerical analysis of critical buckling load of honeycomb sandwich panels. Journal of Composite Materials, 2010, vol. 44, no. 24, pp. 2819–2831. https://doi.org/10.1177/0021998310371541
[35] Akkus H., Duzcukoglu H., Sahin O.S. Experimental research and use of finite elements method on mechanical behaviors of honeycomb structures assembled with epoxy-based adhesives reinforced with nanoparticles. Journal of Mechanical Science and Technology, 2017, vol. 31 (1), pp. 165–170. https://doi.org/10.1007/s12206-016-1216-0
[36] Jang J., Jeong S., Oh D., Cho Je-H., Noh J. Test and evaluation procedure of foam core materials for composite ships. Journal of the Korean Society of Marine Environment and Safety, 2020, vol. 26 (3), pp. 103–119. DOI: 10.7837/kosomes.2020.26.3.286
[37] Nurul Lailarul M., Taufiq Satrio Nurtiasto, Rezky Agung Pratomo, Afid Nugroho, Anis Mutiara Balqis. Studi sifat mekanik komposit sandwich divinycell foam dengan metode vacuum assisted resin infusion (vari) untuk float pesawat amfibi. Conference: Prosiding Seminar Nasional Riset Teknologi Terapan, 2021. Indonesia. e-ISSN:2747-1217
[38] Djemaoune Y., Krstic B., Radulovic D., Rasic S., Dodic M. Numerical investigation of open-hole damaged NomexTM honeycomb panel under three-point bending load. Scientific Technical Review, 2021, vol. 71, no. 2, pp. 14–18. DOI: 10.5937/str2102014D
[39] Евстафьев В.А. Конструирование космических аппаратов. Ч. 1. Санкт-Петербург, БГТУ «ВОЕНМЕХ» им. Д.Ф. Устинова, 2018.
[40] Butukuri R.R., Bheemreddy V., Chandrashekhara K., Berkel T.R., Rupel K. Evaluation of skin-core adhesion bond of out-of-autoclave honeycomb sandwich structures. Journal of Reinforced Plastics and Composites, 2012, vol. 31, no. 5, pp. 331–339. DOI: 10.1177/0731684412437267
[41] Малышева Г.В., Гращенков Д.В., Гузева Т.А. Оценка технологичности использования клеев и клеевых препрегов при изготовлении трехслойных панелей. Авиационные материалы и технологии, 2018, № 4 (53), с. 26–30. DOI: 10/18577/2071-9140-2018-0-4-26-30
[42] Павлова С.А. Анализ контактного взаимодействия полимерного сотового заполнителя с несущими слоями в трехслойных конструкциях. Вестник самарского университета. Аэрокосмическая техника, технологии и машиностроение, 2021, т. 20, № 1, с. 87–96. EDN XLOEFT
[43] Grove S.M., Popham E., Miles M.E. An investigation of the skin/core bond in honeycomb sandwich structures using statistical experimentation techniques. Composites Part A: Applied Science and Manufacturing, 2006, vol. 37, no. 5, pp. 804–812. DOI: 10.1016/j.compositesa.2005.07.005
[44] Rion J., Leterrier Y., Månson J.-A.E. Prediction of the adhesive fillet size for skin to honeycomb core bonding in ultra-light sandwich structures. Composites Part A: Applied Science and Manufacturing, 2008, vol. 39, no. 9, pp. 1547–1555. DOI: 10.1016/j.compositesa.2008.05.022
[45] Вишталов Р.И., Муселемов Х.М., Устаханов О.М. Определение приведенных характеристик сотовых заполнителей различных форм. Вестник Дагестанского гос. техн. ун-та. Технические науки, 2016, т. 42, № 3, с. 155–166. DOI: 10.21822/2073-6185-2016-42-3-155-166
[46] Ivañez I., Sanchez-Saez S. Numerical modelling of the low-velocity impact response of composite sandwich beams with honeycomb core. Composites Structures, 2013, vol. 106, pp. 716–727.
[47] Buitrago B.L., Santiuste C., Sánchez-Sáez S., Barbero E., Navarro C. Modelling of composite sandwich structures with honeycomb core subjected to high-velocity impact. Composites Structures, 2010, vol. 92, pp. 2090–2096.
[48] Медведский А.Л., Мартиросов М.И., Хомченко А.В., Дедова Д.В. Численный анализ поведения трехслойной панели с сотовым заполнителем при наличии дефектов под действием динамической нагрузки. Строительная механика инженерных конструкций, 2021, № 17 (4), с. 357–365. http://dx.doi.org/10.22363/1815-5235-2021-17-4-357-365
[49] Павлов М.В. Методики определения расчетных характеристик трехслойных материалов для обеспечения статической прочности конструкции летательного аппарата. Дис. … канд. техн. наук. Жуковский, 2025. 184 с.
[50] Wang Z., Li Z., Zhou W., Hui D. On the influence of structural defects for honeycomb structure. Composites Part B: Engineering, 2018, vol. 142, pp. 183–192.
[51] Chen D.H., Ozaki S. Stress concentration due to defects in a honeycomb structure. Composites Structures, 2009, vol. 89, pp. 52–59.
[52] Rizov V., Shipsha A., Zenkert D. Indentation study of foam core sandwich composite panels. Composite Structures, 2005, vol. 69, no. 1, c. 95–102.
[53] Кессельман Г.Д., Зимин И.И., Данилов Е.Н., Наговицин В.Н., Патраев Е.В., Грязнов В.Н. Расчет на прочность трехслойной конструкции и закладных элементов. Конструкции из композиционных материалов, 2006, № 1, с. 6–15. EDN KBEJYL
[54] Волков А.Н. Моделирование и расчет сложных трехслойных конструкций с дискретным заполнителем: Дис. … канд. техн. наук: 2.5.14. Москва, МАИ, 2023.