Научная статья на тему 'Экспериментальное определение акустических нагрузок при пусках рН «Стрела» и расчётное определение режимов экспериментальной отработки выводимых космических аппаратов'

Экспериментальное определение акустических нагрузок при пусках рН «Стрела» и расчётное определение режимов экспериментальной отработки выводимых космических аппаратов Текст научной статьи по специальности «Физика»

CC BY
589
217
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.
Ключевые слова
РАКЕТА НОСИТЕЛЬ / НАГРУЗКА / НОРМИРОВАНИЕ / ЭКСПЕРИМЕНТ / АКУСТИЧЕСКОЕ ВОЗДЕЙСТВИЕ / ШАХТНАЯ ПУСКОВАЯ УСТАНОВКА / МЕТОДИКА РАСЧЕТА / LAUNCH VEHICLE / LOADING / NORMALIZATION / EXPERIMENT / ACOUSTIC INFLUENCE / LAUNCH FACILITY / DESIGN PROCEDURE

Аннотация научной статьи по физике, автор научной работы — Носатенко Петр Яковлевич, Бобров Александр Викторович, Баранов Михаил Леонидович, Шляпников Антон Николаевич

В процессе эксплуатации РН «Стрела» были экспериментально определены уровни акустического воздействия на космическую головную часть и расположенную в ней полезную нагрузку при старте из шахтной пусковой установки и на участке максимального скоростного напора. Полученные результаты измерений акустического нагружения использованы для разработки и верификации моделей космических головных частей РН «Стрела». На основе разработанных моделей головных частей сформирована методика расчёта акустического поля, воздействующего на находящийся под обтекателем космический аппарат. Рассмотрены вопросы расчётного моделирования реакции конструкции космического аппарата на акустическое нагружение.

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

Похожие темы научных работ по физике , автор научной работы — Носатенко Петр Яковлевич, Бобров Александр Викторович, Баранов Михаил Леонидович, Шляпников Антон Николаевич

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

EXPERIMENTAL DETERMINATION OF ACOUSTIC LOADS DAUNCHES OF STRELA LV AND CALCULATION OF TEST MODES FOR A SPACECRAFT TO BE DELIVERED BY IT TO SPACE

During operation of Strela LV the levels of acoustic loads, affecting the LV head section and payload accommodated inside, have been experimentally determined when launching LV out of the silo and in the phase of maximum dynamic pressure,. The results of acoustic loads measurements were used for generation and verification of Strela LV head sections models. These models became the basis of procedure for calculation of the acoustic field affecting a spacecraft accommodated under the LV fairing. The report studies the problems of simulating the spacecraft structure reaction to acoustic loads. Comparative analysis has been carried out for the spacecraft reaction to acoustic and vibration loads at the levels corresponding to «Strela LV user manual». Based upon the results of comparative analysis the conclusion was made that the spacecraft structure reaction to vibration loads prevails over its reaction to acoustic loads.

Текст научной работы на тему «Экспериментальное определение акустических нагрузок при пусках рН «Стрела» и расчётное определение режимов экспериментальной отработки выводимых космических аппаратов»

УДК 629.7.052

ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОЕ ОПРЕДЕЛЕНИЕ АКУСТИЧЕСКИХ НАГРУЗОК ПРИ ПУСКАХ РН «СТРЕЛА» И РАСЧЁТНОЕ ОПРЕДЕЛЕНИЕ РЕЖИМОВ ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОЙ ОТРАБОТКИ ВЫВОДИМЫХ КОСМИЧЕСКИХ АППАРАТОВ

© 2010 П.Я. Носатенко, А.В. Бобров, М.Л. Баранов, А.Н. Шляпников

ОАО «ВПК «НПО машиностроения», г. Реутов, Моск. обл.

В процессе эксплуатации РН «Стрела» были экспериментально определены уровни акустического воздействия на космическую головную часть и расположенную в ней полезную нагрузку при старте из шахтной пусковой установки и на участке максимального скоростного напора.

Полученные результаты измерений акустического нагружения использованы для разработки и верификации моделей космических головных частей РН «Стрела».

На основе разработанных моделей головных частей сформирована методика расчёта акустического поля, воздействующего на находящийся под обтекателем космический аппарат.

Рассмотрены вопросы расчётного моделирования реакции конструкции космического аппарата на акустическое нагружение.

Ракета носитель, нагрузка, нормирование, эксперимент, акустическое воздействие, шахтная пусковая установка, методика расчета

Проведён сравнительный анализ реакции конструкции космического аппарата на акустическое нагружение и вибрационное нагружение с уровнями, соответствующими «Справочнику

пользователя РН «Стрела». По результатам сравнительного анализа сделан вывод о том, что реакция конструкции КА на вибрационное нагружение перекрывает реакцию КА на акустическое нагружение.

1. Краткая характеристика РН «Стрела»

РН «Стрела» разработана ОАО «ВПК «НПО машиностроения» для запуска малых космических аппаратов

(МКА) на базе модернизации

межконтинентальной баллистической ракеты 88-19. Особенностью РН «Стрела» является то, что она стартует из шахтной пусковой установки (ШПУ) с запуском маршевых двигателей первой ступени. На рис.1 показана ШПУ для РН «Стрела», на рис.2 РН «Стрела» в ШПУ, на рис.3 в полёте.

Рис. 1. ШПУ для РН «Стрела»

Рис.3 Старт РН «Стрела»

В РН «Стрела» для запуска МКА используются в зависимости от габаритов полезной нагрузки два типа космических головных частей (КГЧ), как это показано на рис.4 и рис.5 .

01300

Рис. 4 КГЧ-1 для РН «Стрела» 0850

2. Экспериментальное определение акустических нагрузок на КГЧ и МКА при старте РН «Стрела» и в полёте

В процессе эксплуатации РН «Стрела» и её прототипа проводились

измерения фактических параметров

акустического давления в верхней части шахтной пусковой установки,

действующего на КГЧ при старте, а также акустического давления,

действующего на полезную нагрузку, расположенную под головным

обтекателем при старте и в полёте.

Схема установки акустических

датчиков в ШПУ показана на рис.6.

Рис. 6 Схема расстановки датчиков акустического давления в ШПУ Получены количественные

значения параметров акустического давления, позволяющие судить об акустических нагрузках на КГЧ РН «Стрела» при прохождении шахтного участка. Обработка параметров акустического давления проводилась с помощью комплекта программ MATLAB.

Для каждого параметра были получены уровни звукового давления в третьоктавных полосах частот,

приведённые в таблице 1. Установлено,

что максимальное значение

акустического давления составляет около 160 дБ на верхнем срезе ШПУ.

Таблица 1

Средняя частота 1/3 октавного диапазона, Гц Уровень звукового давления, дБ

Сечение 1 Сечение 2

31.5 145 145.5

40 147.5 147

50 167 167

63 159.5 160

80 157.5 158

100 157.5 158

125 152.5 154.5

160 153 153.5

200 151 152

250 150 151.5

315 149 151.5

400 148.5 151

500 146.5 148

630 146 148

800 145 148

1000 144 148

1250 143 148

1600 143 146.5

2000 141 147

Схема размещения датчиков на полезной нагрузке, установленной в КГЧ-1, приведена на рис.7.

Рис. 7 Схема размещения датчиков

Был проведён статистический анализ результатов пусков РН с целью определения параметров акустического шума. Выбор для анализа участков информации с максимальными нагрузками осуществлялся по графикам огибающих максимальных нагрузок. При этом вся информация с записью показаний датчиков была разбита на интервалы, на которых процессы были стационарными или близкими к ним.

Для каждого параметра на этих временных участках были получены уровни звукового давления в третьоктавных полосах частот и вычислены суммарные уровни звукового давления.

Как видно из таблицы 2, уровни акустического давления не превышали норм на РН «Стрела» (суммарный

уровень акустического давления 153 Дб).

Таблица 2

Средняя частота 1/3 октавного диапазона,Гц Уровень звукового давления, дБ

Ад-1 Ад-2 Нормы

40 117.5 125.2 130

50 119.8 126.8 136

63 122.5 129.8 142

80 126 133 142

100 123 128.8 142

125 130 133.9 137

160 131.5 134.5 137

200 134.2 133.8 142

250 132.5 134.5 142

315 134.7 134.6 142

400 137.7 135.5 142

500 139.8 138.8 142

630 139.8 139.5 142

800 137 139.7 142

1000 136 140.2 142

1250 134.5 139 136

1600 132.4 137 134

2000 130 134 130

сумма 146.4 148 153

Так как наибольшие акустические нагрузки действуют на изделие при старте из ШПУ и на участке максимального скоростного напора, анализу подвергались записи с

акустических датчиков на временных интервалах 1=0 - 10с и 1=25 - 58с.

На этих временных участках были получены уровни звукового давления в третьоктавных полосах частот.

Результаты обработки представлены в табл. 3.

Аналогичные измерения были проведены и для КГЧ-2 при выведении макета МКА «Кондор-Э». Сравнение уровней давления под обтекателем для КГЧ-1 и КГЧ-2 с нормативным уровнем для РН «Стрела» приведено на рис. 8 в виде огибающих уровней звукового давления в третьоктавных полосах частот при пусках РН «Стрела».

—А—АБ-9 изделие № 84 —А—АБ-10 изделие N° 84

---внешнее давление

нормы на "Стрелу"

---акустическое давление в КГЧ-2

Рис. 8

Дополнительно для участка старта из ШПУ в интервале времени 1 = 3,5 - 10 с шагом 0,5 с вычислялись уровни

звукового давления (с перекрытием 0,25с) для получения изменения

суммарного уровня звукового давления по времени, представленного на рис. 9.

-А81

-А82

огибающая

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.

Рис. 9

Таблица 3

Средняя частота третьоктавног о диапазона частот, Гц Уровень звукового давления, дБ

Старт из ШПУ Максималь ный скоростной напор

31.5 130 112.2

40 129.9 113.2

50 132.8 11б.4

б3 139 118.3

80 134.8 115

100 139 118

125 137.2 11б.2

1б0 137.8 119.2

200 143 118.б

250 138.3 119

315 13б 119.2

400 135.8 119.5

500 138.3 121

б30 139.5 122.5

800 137.9 121.9

1000 13б.4 122.б

1250 133.8 122.4

1б00 13б.8 123

2000 134.7 12б

Сумма 1S0.7 1Э4.7

Акустические нагрузки на участке «Ятах» были ниже примерно на 15-20 Дб, чем на участке старта.

3. Разработка модели для расчёта акустического нагружения МКА

Расчётная модель КГЧ-1 и КГЧ-2 (на рис. 10 представлена расчётная

модель КГЧ-2) разработана по методу конечных элементов в программном комплексе Ы8С.Ра1гап&Каз1гап.

Размерность её составляет 550 тыс. степеней свободы и включает в себя другие детально проработанные расчётные модели:

- головного обтекателя;

- МКА;

- отсека измерительной аппаратуры.

Данная расчётная модель стала основой для расчёта акустического нагружения.

Рис.10

4. Разработка алгоритма обоснования эквивалентного вибрационного нагружения упругой силовой сотовой панели корпуса МКА с аппаратурой

Основными факторами,

вызывающими вибрацию элементов конструкции и навесного приборноагрегатного оборудования ракет-носителей, являются возбуждение,

передающееся по конструкции от работающего двигателя, а также акустические воздействия от истекающих струй двигателей (главным образом, при старте) и взаимодействия изделия с набегающим потоком.

Что касается космических

аппаратов, то анализ телеметрических данных по вибрациям и акустическим давлениям показал, что определяющими факторами, вызывающими вибрации

элементов КА, являются акустические возмущения. При этом между характером изменения интенсивностей вибраций КА и акустическим давлением под обтекателем наблюдается полная корреляция. Первый всплеск вибрации и акустики имеет место при старте и затем в зонах "max q" (после прохождения плотных слоёв атмосферы интенсивность акустического давления резко падает, и также резко снижаются уровни вибраций в зоне КА при сохраняющихся уровнях

тяги первой ступени и возбуждении от двигателей.)

Вместе с тем, в Российской практике преимущественным методом отработки конструкций на акустические внешние воздействия являются вибрационные испытания.

Такой подход оказался приемлемым по той причине, что основным

нагружающим фактором для элементов конструкции, а также приборноагрегатного оборудования и при вибрационном и при акустическом воздействиях являются инерционные силы, возникающие в процессе

колебаний конструкции. Поэтому

независимо от способа возбуждения колебаний (акустическими полями или вибростендами) определяющим является воспроизведение уровней и частотного состава ускорений, возникающих при лётных испытаниях. Это означает, что для адекватной замены акустических испытаний вибрационными для элементов конструкции и приборов необходимо определить режимы

вибронагружения этих элементов от акустических воздействий и показать, что эквивалентные по уровням и спектральному составу виброрежимы могут быть созданы с использованием вибростендов.

Вибрационные испытания являются одним из важных этапов при отработке прочности и надёжности механических систем. При вибропрочностных испытаниях удаётся решить целый комплекс задач, среди которых можно отметить следующие:

а) обнаружение конструктивных

недоработок в испытываемых объектах -концентраторов напряжений

(незаглубленных отверстий, входящих углов, резких переходов в жесткостях и т.п.);

б) обнаружение дефектов и технологических несовершенств таких, как качество сварки и заклепок, наличие трещин, надрезов;

в) проверка функционирования отдельных узлов - раскрытия клапанов, нарушения герметичности, обнаружение

соударений, больших люфтов,

развинчивания гаек, а также проверка работоспособности приборов в условиях вибраций;

г) и, наконец, обобщая первые три пункта, можно сказать, что

вибрационные испытания способствуют созданию конструкции с арматурой и навесным оборудованием, стойкой к определённому уровню вибрационных воздействий.

Отсюда следует, что

виброиспытания выполняют роль

механического "дефектоскопа",

позволяющего выявить все недоработки (как правило, в несиловых элементах конструкции) за счёт гарантированных уровней вибрационного нагружения узлов, приборов и агрегатов испытываемого объекта.

Из сказанного выше вытекает важность выработки вибрационных режимов, эквивалентных по

механическому воздействию

акустическим возмущениям.

Вместе с тем, полной эквивалентности по условиям

нагружения всей конструкции КА при вибрационном и акустическом возбуждении добиться не удастся, так как акустика создаёт поверхностное возбуждение всех элементов КА, а вибраторы могут возбуждать

конструкцию только через отдельные узлы или сечения конструкции.

Отсюда следует, что при проведении испытаний при помощи вибростендов необходимо добиться того, чтобы уровни вибраций и их спектральный состав соответствовали вибрациям, возбуждаемым акустическим путём, по основным наиболее

ответственным элементам конструкции, а также узлам подвески приборов и агрегатов КА.

На основе проведения расчётов полей ускорений конструкции КА от акустических воздействий

устанавливаются спектры

вибронагружения узлов крепления аппаратуры и различных подсистем КА, которые должны воспроизводиться в

процессе виброиспытаний КА, либо автономных испытаниях отдельных приборов.

Вкратце алгоритмическая схема обоснования вибрационного нагружения эквивалентного акустическому

заключалась в следующем. Для расчета спектров вибронагружения элементов конструкции и узлов крепления приборов и агрегатов от акустического воздействия использовался аппарат спектрально-

корреляционных представлений. В результате расчётов получены

спектральные плотности виброускорений для наиболее ответственных узлов и элементов конструкции, которые должны воспроизводиться при вибрационных испытаниях.

Затем проводился расчёт

виброускорений тех же узлов и

элементов конструкции при

кинематическом возбуждении панели

путём задания спектральной плотности ускорений по узлам крепления панели к оснастке вибростенда. Кинематическое возбуждение осуществлялось по 3-м осям независимо, путём коррекции

виброрежимов от начальных значений, приведённых в «Справочнике

пользователя РН «Стрела».

5. Разработка расчётной модели

силовой сотовой панели корпуса МКА с аппаратурой

Силовая сотовая панель корпуса МКА трёхслойная со строительной высотой 18мм. Верхний и нижний слои -листы из алюминиевого сплава толщиной

0.4 мм. Средний слой - сотовый наполнитель из фольги алюминиевого сплава толщиной 0.03 мм, с размером ячеек 6 мм. Панель является несущим элементом корпуса. Кроме силового назначения, на неё возложены функции по отводу тепла от размещаемых на ней приборов. Теплоотводящая жидкость циркулирует по теплопроводящим трубам, размещённым внутри сотового наполнителя.

Модель панели составлялась из конечных элементов типа "многослойная

оболочка", состоящая из трёх слоёв (2-х силовых обшивок и сотового наполнителя), где верхний и нижний слои состоят из изотропного материала, а средний слой представляет собой ортотропный материал с приведёнными жесткостными характеристиками.

Теплообменные трубы описывались балочными конечными элементами, жёстко связанными с многослойной оболочкой. Приборы и оборудование, размещённое на панели, моделировались с помощью пластин, балок и 3-х мерных элементов.

Конечноэлементная модель панели с приборами была представлена в формате МБС/КЛБТКЛК. Размерность модели 1400 узлов и 1800 конечных элементов.

На рисунках 11 и 12 представлены типовые результаты расчёта собственных частот и форм колебаний панели с аппаратурой.

6. Разработка модели внешнего

нагружения панели корпуса МКА с аппаратурой

Рис. 11

Ои1р(Л 5в1: Мойе 33. 182.2Б06 Нг Оэ1:с1птюс&(0-Б5б): ТсЛа! ТгапБ^оп

Рис. 12

На основании экспериментальных данных были определены расчётные уровни акустического давления на поверхность силовой сотовой панели.

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.

Для проведения расчётов внешняя нагрузка принимается в виде случайного давления, распределённого по поверхности панели и по поверхностям приборов,

расположенным снаружи корпуса КА. Давление задаётся спектральной плотностью, соответствующей

квалификационному нормативному уровню [1]:

• при старте (сумма 153 дБ),

• при полёте в плотных слоях атмосферы (сумма 144дБ).

Величины спектральной

плотности давления в 1/3 октавных диапазонах представлены в таблице 4.

Таблица 4

В силу отсутствия информации по степени скоррелированности

акустических воздействий на панель был проведён оценочный анализ влияния корреляционных характеристик на

средне-квадратичные значения (СКЗ) виброускорений узлов конструкции.

7. Проведение расчётов в

обоснование режимов

эквивалентных вибрационных испытаний при наземной

отработке для подтверждения динамической прочности КГЧ с МКА при выведении РН «Стрела»

Расчёты динамического нагружения от звукового давления и от

кинематически задаваемой случайной

вибрации проводились с помощью

программного комплекса

МЗС.КЛБТЯЛК у.70.5 методом

разложения по тонам в диапазоне от 20 до 2000 Гц. Обработка полученных результатов велась с помощью программы МЛТЬЛБ у.6.1.

Расчёты проводились для 2-х

вариантов диссипативных характеристик. Они представлены в таблице 5. Между узловыми частотами - линейная

интерполяция.

Таблица 5

Анализировались линейные перегрузки узлов панели и приборов. Сопоставление отклика проводилось по 3-м группам:

• перегрузки свободных узлов панели,

• перегрузки узлов крепления,

• перегрузки узлов приборов.

7.1 Расчёты нагрузок от акустического воздействия при старте РН

Результаты расчётов в виде уровней среднеквадратичных величин перегрузок

Центральная частота, Гц СПМ давления, Па2/Гц

Старт (153дБ) Мах Q (144дБ)

40 444.4 140.5

50 1592.4 400.0

63 4226.4 266.7

80 3169.8 200.0

100 2756.3 173.9

125 716.0 142.9

160 501.2 100.0

200 1408.8 140.9

250 1132.1 113.2

315 856.7 107.9

400 674.4 84.9

500 542.0 68.2

630 430.2 54.2

800 341.4 43.0

1000 271.0 34.1

1250 54.0 21.5

1600 27.1 13.6

2000 8.5 8.5

Диссипативные характеристики (% критического демпф.)

Частота, Гц Вариант 1 Вариант 2

20 1 2

100 1 2

800 3 5

2000 5 8

в 1/3 октавных диапазонах представлены на рисунке 13.

Следует отметить, что наивысшие перегрузки среди узлов крепления наблюдаются у лёгкого прибора массой

0.1кг. Они превосходят 20§ при заданном низком уровне демпфирования; свободные узлы панели имеют те же уровни перегрузок. СКЗ перегрузок в 1/3 октавных диапазонах для узлов крепления других приборов не превышают 10§.

Рис. 14

Рис. 13

7.2 Расчёты нагрузок от акустического воздействия при полёте в плотных слоях атмосферы

Результаты расчётов в виде уровней среднеквадратичных величин перегрузок в 1/3 октавных диапазонах представлены на рисунке 14.

Как и следовало ожидать, величины перегрузок узлов конструкции

существенно ниже, чем при старте -примерно в 3 раза.

Наивысшие перегрузки среди узлов крепления наблюдаются, как и в случае «Старт» у лёгкого прибора. Они превосходят 7§ при заданном низком уровне демпфирования. Те же уровни перегрузок имеют свободные узлы панели. СКЗ перегрузок в 1/3 октавных диапазонах для узлов крепления других приборов не превышают 3§.

8. Установление режимов эквивалентных вибрационных испытаний при наземной экспериментальной отработке для подтверждения динамической прочности КГЧ с МКА при выведении РН «Стрела»

8.1 Критерий эквивалентности

В качестве эквивалентного вибрационного нагружения панели с приборами будем рассматривать кинематическое возбуждение,

удовлетворяющее следующим условиям.

Максимальная перегрузка каждого узла по любому из 3-х направлений во всех 1/3-октавных диапазонах,

реализовавшаяся в 3-х испытаниях на случайную вибрацию, превосходит эту же перегрузку при акустическом воздействии. Допускается невыполнение этого требования в одном - двух диапазонах, если разница мала и если во всём частотном диапазоне до 2000Гц СКЗ перегрузки от вибрационного

воздействия выше, чем от акустического.

Для решения этой задачи были проведены расчёты виброускорений узлов панели с приборами для 2-х вариантов демпфирования. Внешнее воздействие задавалось в виде ускорения точек закрепления панели по 3-м осям последовательно. Что касается спектральной плотности мощности виброускорения, то по осям X и 2, лежащим в плоскости панели, она задавалась равной квалификационному уровню отработки [1} с суммарным СКЗ, равным 6.7§.

8.2 Расчёты нагрузок от

эквивалентного вибрационного воздействия квалификационного уровня

Квалификационный уровень

виброускорений, одинаковый по всем осям, приведён в таблице 6.

Таблица 6.

Диапазон, Гц СПМ виброускорения, В2/Гц

20-90 0.019

90-180 0.019-0.036

180-400 0.036

400-2000 0.036-0.014

Суммарное СКЗ 6.7 g

На рисунке 15 показаны результаты расчётов виброускорений для модели панели, а на рисунке 16 представлена разность между откликом на акустическое воздействие и

максимальным (среди 3-х направлений) откликом на вибрационное воздействие.

Сопоставление уровней отклика от акустики при «старте» и отклика при квалификационной случайной вибрации говорит о практически полном перекрытии «акустики» «вибрацией».

Для диссипативных характеристик модели, принятых по 2-му варианту - по нашему опыту более адекватно описывающих демпфирование в реальной конструкции, -

квалификационный уровень из [1] эквивалентен акустическому

нагружению.

Акустическое нагружение при «шахд» существенно ниже, чем при «старте». Результаты расчета показывают полное перекрытие «акустики»

«вибрацией» во всех частотных диапазонах.

Рис. 15

Рис. 16 ЗАКЛЮЧЕНИЕ

1. Получены экспериментальные данные по акустическому нагружению КГЧ в шахте и МКА под обтекателем.

2. Разработан алгоритм определения вибрационного нагружения сотовой панели корпуса изделия с аппаратурой, эквивалентного акустическому. В основу его положен тот факт, что главным нагружающим параметром для приборного оборудования являются инерционные силы, возникающие в процессе колебаний. Поэтому независимо от способа возбуждения - акустического или вибрационного - определяющим является воспроизведение уровней и частотного состава ускорений оборудования, возникающих при лётных испытаниях. Для адекватной замены акустических испытаний вибрационными предварительно определяются режимы нагружения аппаратуры и узлов её подвески от акустических воздействий. Затем решается задача о кинематическом возбуждении объекта и путём

минимизации расхождения между спектральными плотностями выхода от акустического и вибрационного нагружения устанавливается

спектральная плотность входного кинематического возбуждения объекта при вибрационных испытаниях.

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.

3. Проведена верификация конечноэлементной модели панели с аппаратурой и определены её инерционные свойства. Выполнен расчёт собственных частот и форм колебаний.

4. Проведены расчёты акустического

нагружения модели панели с аппаратурой в случаях "старта" и "тах д" . При этом рассматривались два варианта

диссипативных характеристик модели, отличающихся по уровню

демпфирования в 1.5 - 2 раза в

зависимости от частотного диапазона. Проведены расчёты нагружения панели случайной вибрацией. При этом вибрации задавались кинематическим путём по местам крепления панели и удовлетворяли следующим условиям.

Максимальная перегрузка каждого узла по любому из 3-х направлений во всех 1/3-октавных диапазонах, реализовавшаяся в 3-х испытаниях на случайную вибрацию, превосходит эту же перегрузку при акустическом воздействии. Допускается невыполнение этого требования в одном - двух

диапазонах, если разница мала и если во всём частотном диапазоне до 2000Гц СКЗ перегрузки от вибрационного

воздействия выше, чем от акустического.

Акустическое нагружение при «maxq» существенно ниже, чем при «старте». Результаты расчётов

показывают полное перекрытие

«акустики» «вибрацией» во всех

частотных диапазонах и для всех узлов и элементов панели с аппаратурой.

5. Учитывая это, можно заключить, что отработка конструкции на вибрационное воздействие квалификационного уровня и длительности из "Справочника

пользователя" может одновременно

считаться зачётной и для акустической отработки.

Библиографический список

1. Космический ракетный комплекс «Стрела». Справочник пользователя (2-я редакция). 1999г.

2. Equivalent modes for spacecraft vibroacustic verification tests/

Nosatenko P.Ya, Nikitenko V.I., Bobrov A.V., Vvtdensky N.I., Likhoded A.I. Third International Symposium on Environmental Testing for Space Programmes,

ESTEC Noordwijk, The Netherlands,

25-27 June 1997, SP-408.

EXPERIMENTAL DETERMINATION OF ACOUSTIC LOADS DAUNCHES OF STRELA LV AND CALCULATION OF TEST MODES FOR A SPACECRAFT TO BE

DELIVERED BY IT TO SPACE

© 2010 P.Y. Nosatenko, A.V.Bobrov, M.L.Baranov, A.N.Shlyapnikov FSUE “NPO Mashinostroyenia”, Reutov-town, Moscow region.

During operation of Strela LV the levels of acoustic loads, affecting the LV head section and payload accommodated inside, have been experimentally determined when launching LV out of the silo and in the phase of maximum dynamic pressure,.

The results of acoustic loads measurements were used for generation and verification of Strela LV head sections models.

These models became the basis of procedure for calculation of the acoustic field affecting a spacecraft accommodated under the LV fairing.

The report studies the problems of simulating the spacecraft structure reaction to acoustic loads.

Comparative analysis has been carried out for the spacecraft reaction to acoustic and vibration loads at the levels corresponding to «Strela LV user manual». Based upon the results of comparative analysis the conclusion was made that the spacecraft structure reaction to vibration loads prevails over its reaction to acoustic loads.

Launch vehicle, loading, normalization,experiment, acoustic influence, launch facility, design procedure

Информация об авторах

Носатенко Петр Яковлевич, Первый заместитель Генерального директора ОАО "ВПК "НПО машиностроения", доктор физико-математических наук

Бобров Александр Викторович, начальник отделения ОАО "ВПК "НПО машиностроения"

Баранов Михаил Леонидович , Заместитель начальника отделения ОАО "ВПК "НПО машиностроения"

Шляпников Антон Николаевич, начальник отдела ОАО "ВПК "НПО

машиностроения"

Nosatenko Petr Yakovlevich, First Deputy Director General JSC "MIC "NPO Mashinostroyenia", doktor

Bobrov Aleksander Viktorovich, Head department JSC "MIC "NPO Mashinostroyenia"

Baranov Mikhail Leonidovich, Deputy Head department JSC "MIC "NPO Mashinostroyenia"

Shlyapnikov Anton Nikolaevich, Chief JSC "MIC "NPO Mashinostroyenia"

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.