Обоснование выбора материалов для крыла суборбитального многоразового космического аппарата туристического класса
Авторы: Агеева Т.Г., Михайловский К.В.
Опубликовано в выпуске: #10(58)/2016
DOI: 10.18698/2308-6033-2016-10-1543
Раздел: Энергетическое, металлургическое и химическое машиностроение | Рубрика: Авиационная и ракетно-космическая техника
Представлены результаты численного моделирования теплового режима крыла из гибридного полимерного композиционного материала для многоразового космического аппарата туристического класса, совершающего полет по суборбитальной траектории. В результате проведенных расчетов, выполненных с использованием универсальной программной системы ANSYS Workbench 16.0 методом конечноэлементного анализа, получено распределение температур по поверхности крыла, соответствующее этапу спуска аппарата в атмосфере. Выявлена необходимость использования теплозащитного покрытия для кромки крыла и установлен тип данного покрытия. В результате конечно-элементного моделирования определены классы полимерных матричных материалов, пригодных для изготовления обшивок крыла из гибридного композиционного материала и углепластикового лонжерона, а также подобран материал сотового заполнителя, применяемого в обшивках крыла, с использованием численных методов моделирования тепловых режимов.
Литература
[1] Seedhouse E. Suborbital: Industry at the Edge of Space. Springer Praxis Books. 2014, 184 p. URL: http://www.springer.com/gp/book/9783319034843 (дата обращения 15.05.2016).
[2] Пилюгина А.В., Агеева Т.Г. Технико-экономическая эффективность проектов космических аппаратов туристического класса. Вестник МГТУ им. Н.Э. Баумана. Сер. Машиностроение, 2012, с. 107-119.
[3] Ashford D. An aviation approach to space transportation (A strategy for increasing space exploration within existing budget streams). The Aeronautical Journal, 2009, vol. 113 (1146), pp. 499-515.
[4] Dudar E., Bruk A. Aircraft Means Application for Suborbital Tourist Flights and Commercial Satellites Launching into an Orbit. Proceeding of the 27th International Congress of the Aeronautical Sciences (ICAS 2010), Nice, France, 19-24 September 2010.
[5] Резник С.В., Агеева Т.Г. Сравнительный анализ конструктивно-технологического совершенства многоразовых космических аппаратов. Вестник МГТУ им. Н.Э. Баумана. Сер. Машиностроение, 2010, спец. вып. к 180-летию МГТУ им. Н.Э. Баумана, с. 19-34.
[6] Резник С.В., Просунцов П.В., Агеева Т.Г. Оптимальное проектирование крыла суборбитального многоразового космического аппарата из гибридного полимерного композиционного материала. Вестник НПО им. С.А. Лавочкина, 2013, № 1 (17), с. 38-43.
[7] Резник С.В. Актуальные проблемы проектирования, производства и испытания ракетно-космических композитных конструкций. Инженерный журнал: наука и инновации, 2013, № 3. URL: http://engjournal.ru/catalog/machin/rocket/638.html (дата обращения 10.07.2016).
[8] Резник С.В., Агеева Т.Г., Дудар Э.Н. Комплексная методика проектирования конструкции крыла многоразового космического аппарата. Авиакосмическая техника и технология, 2010, № 2, с. 3-8.
[9] Sarigul-Klijn M., Sarigul-Klijn N. Flight Mechanics of Manned Sub-Orbital Reusable Launch Vehicles with Recommendations for Launch and Recovery. URL: http://mae.engr.ucdavis.edu/faculty/sarigul/AIAA_2003_0909_revised_Sep03.pdf (дата обращения 06.07.2016).
[10] Ageyeva T.G., Mikhailovskiy K.V. Thermal design of wing structure for reusable space vehicle. Proceeding of IV Sino-Russian ASRTU Symposium on Advanced Materials and Processing Technology (ASRTU-2016). Association of Sino-Russian Technical Universities, Harbin Institute of Technology, Bauman MSTU. Ekaterinburg, 2016, pp. 92-93.
[11] Энциклопедия крылатого космоса [Электрон. ресурс]. URL: http://www.buran.ru (дата обращения 20.02.2016).
[12] ГОСТ 25645.153-90. Излучение атмосферы Земли рассеянное. Модель пространственно-временного распределения. Москва, Гос. комитет СССР по управлению качеством продукции и стандартами, 1990, 68 с.
[13] ГОСТ 4401-81. Атмосфера стандартная. Параметры. Москва, Изд-во Стандартов, 1981, 181 с.
[14] PK2 Kevlar N636 Para-Aramid Fiber Honeycomb. [Электрон. ресурс] URL: http://www.plascore.com/download/datasheets/honeycomb_data_sheets/Plascore_PK2.pdf (дата обращения 15.05.2016).
[15] Swann R.T., Pittman C.M. Analysis of Effective Thermal Conductivities of Honeycomb-Core and Corrugated-Core Sandwich Panels. NASA Technical Note D-714, 1961.
[16] Red C. The Outlook for Thermoplastics in Aerospace Composites [Электрон. ресурс]. Composites World, 2014. URL: http://www.compositesworld.com/articles/the-outlook-for-thermoplastics-in-aerospace-composites-2014-2023 (дата обращения 15.05.2016).