Экспериментальная отработка теории тонкого крыла в неоднородном потоке Текст научной статьи по специальности «Механика и машиностроение»

Актуальные проблемы авиации и космонавтики. Технические науки

УДК 629.78.002.3

Р. В. Алякрецкий, А. А. Брокс, Д. В. Орлова Научный руководитель - А. В. Гирн Сибирский государственный аэрокосмический университет имени академика М. Ф. Решетнева, Красноярск

ИССЛЕДОВАНИЕ ВЛИЯНИЯ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ РЕЖИМОВ МДО ОБРАБОТКИ НА АНТИЭРОЗИОННЫЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ ПОКРЫТИЙ ПОВЕРХНОСТИ

КОСМИЧЕСКИХ АППАРАТОВ

Проведены исследования по оксидированию алюминиевой фольги с целью применения её в качестве защитных покрытий элементов КА.

Для увеличения срока службы и корректировки орбиты современные космические аппараты (КА) оснащаются стационарными плазменными двигателями (СПД). Основное достоинство плазменного двигателя -долговременное функционирование при относительно небольшом расходе рабочего тела. Поэтому они используются для корректировки спутниковых орбит. При всех плюсах применения данного типа двигателей, в ходе их эксплуатации выявляются некоторые отрицательные моменты, к которым относится воздействие продуктов горения рабочего тела на материалы конструкции КА.

В наибольшей степени дестабилизирующее воздействие плазменных струй СПД оказывает влияние на материалы поверхностей солнечных батарей -прежде всего штанги и корневого каркаса. Предварительная оценка эрозионно-загрязняющего воздействия плазмы, генерируемой стационарными плазменными двигателями, на поверхности платформы «Экспресс - 1000Н» показала, что данное воздействие может оказать существенное дестабилизирующее воздействие на функционирование платформы.

Хорошими антиэрозионными свойствами обладают оксид циркония или оксид алюминия. В ходе проведения анализа различных способов защиты КА нами предложено защищать элементы конструкции КА попадающие под разрушающее воздействие плазмы тонкой (до 100 мкм) алюминиевой фольгой с антиэрозионным покрытием.

Как известно, покрытие состоит из 2 основных слоёв: муллита, пористого и рыхлого, и корунда

(твёрдого). В данной работе был проведён подбор оптимальных режимов процесса для увеличения слоя корунда.

Исследование состава защитного покрытия показало, что соотношение катодной и анодной составляющих тока оказывает существенное влияние на толщину защитного покрытия. При соотношении катодной и анодной составляющей тока более 1 (1к/1а > 1) покрытие состоит преимущественно из корунда. Однако для его образования необходим поверхностный слой 8Ю2+А1203 (муллит), который обеспечивает дополнительное электрическое сопротивление. Поэтому в опыте в начальный момент времени соотношение катодной и анодной составляющей было одинаковое. Через разные промежутки времени анодная часть резко уменьшалась до соотношения 1к/1а = 2. Микродуговое оксидирование образцов проводили в слабощелочном водном электролите состава №0И (4 г/л) + №28Ю3 (10 г/л). Стехиометрический анализ был проведён на спектрометре ЛЯЬ Риаийх.

По полученным данным установлено, что при увеличении временного промежутка катодной составляющей, процентное количество оксида алюминия растёт. Объектом дальнейших исследований является подборка оптимальных режимов оксидирования с целью увеличения толщины покрытия.

© Алякрецкий Р. В., Брокс А. А., Орлова Д. В., 2012

УДК 629.7

Д. Ф. Баляков Научный руководитель - Г. Ф. Ерашов Сибирский государственный аэрокосмический университет имени академика М. Ф. Решетнева, Красноярск

ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ ОТРАБОТКА ТЕОРИИ ТОНКОГО КРЫЛА В НЕОДНОРОДНОМ ПОТОКЕ

Работа посвящена отработке математической модели теории тонкого крыла, посредством прямого эксперимента, содержит описание установки и принятых допущений, требуемых для проведения эксперимента.

Аэродинамика крыла в неоднородном потоке, представляет практический интерес при полете в неоднородной атмосфере, в струе или в следе. С точки зрения теоретической аэродинамики, интерес пред-

ставляют характер течения и аэродинамической силы, обусловленные неоднородностью набегающего потока [1].

Секция «Проектирование и производство летательных аппаратов»

Схема экспериментальной установки

Для проверки теоретических данных, полученных израильскими учеными М. Хаин, А. Барсони-Надь, проектируется экспериментальная измерительная установка, монтируемая на базе учебно-лабораторного аэродинамического комплекса УЛАК-1 (1). Основным элементом системы измерений являются однокомпо-нентные весы (2), жестко связанные с моделью тонкого крыла (3). Тонкое крыло, имеет малое удлинение, заостренный профиль и толщину близкую к нулевой. Набегающий поток в рабочей части АДТ параллельный с переменной величиной скорости в направлении вертикали и = Цт). Предполагается, что и достигает скорости невозмущенного потока на значительном удалении от крыла.

Неоднородный поток, создается путем его предварительной закрутки, при помощи установленных в рабочей части АДТ неподвижных профилированных лопаток (4). Угол атаки крыла может изменяться в пределах от 0о до 10о. Ядро потока, в котором уста-

новлена модель, имеет малую дозвуковую скорость, не превышающую 50 м/с. При таких условиях можно считать, что вблизи крыла возникают малые возмущения неоднородного потока и'(^). Схема установки представлена на рисунке. Результаты эксперимента позволят провести проверку теоретических исследований упомянутых выше авторов и получить информацию о влиянии неоднородности потока на величину подъемной силы крыла [2].

Библиографические ссылки

1. Гидрогазоаэродинамика. Аэрогазодинамика : учеб. пособие. СибГАУ; Красноярск, 2010. 90 с.

2. Краснов Н. Ф. Аэродинамика. Ч. 1: Основы теории. Аэродинамика профиля и крыла. М. : Либро-ком, 2010. 120 с.

© Баляков Д. Ф., 2012

3

УДК 629.78

В. А. Ворожейкин, А. А. Гулло, А. С. Куренкин Научный руководитель - Л. А. Семенова Сибирский государственный аэрокосмический университет имени академика М. Ф. Решетнева, Красноярск

ПЕРСПЕКТИВЫ РАЗВИТИЯ РАКЕТНО-КОСМИЧЕСКОЙ ТЕХНИКИ В XXI ВЕКЕ

Представлен обзор направлений развития ракетно-космической техники в первой половине XXI века и возможность решения задач для перехода на новый уровень развития средств выведения и космических аппаратов.

Задачи изучения планет солнечной системы и их спутников, Солнца, нашей галактики и других галактик всегда будут связаны с возможностями ракетно-космической техники (РКТ), такими, как ракеты-носители (РН), разгонные блоки, космические аппараты (КА), стартовые устройства и оборудование и т. д. Развитие РКТ может осуществляться по следующим направлениям: 1) перспективные средств выведения КА и инфраструктура; 2) космическое двигателе-строение; 3) космические аппараты и орбитальные станции; 4) пилотируемая космонавтика.

По первому направлению в России ведется разработка семейства РН, ориентированных на обслужива-

ние широкого диапазона выводимых масс и целевых орбит, - космический ракетный комплекс «Ангара», поколение носителей на основе универсального ракетного модуля с кислородно-керосиновыми двигателями.

Создание новых разгонных блоков обеспечит задачи выведения КА. Здесь развитие идет в основном по пути применения криогенных компонентов топлива, например, кислородно-водородный блок тяжелого класса КВТК для «Ангары».

Развитие инфраструктуры для обеспечения пусков новых РН - это строительство универсальных стартовых комплексов, предназначенных для всего семейст-