CC BY
46
УДК 67.02
ИЗГОТОВЛЕНИЕ КРЫЛА ЛЕТАТЕЛЬНОГО АППАРАТА ИЗ КОМПОЗИЦИОННЫХ МАТЕРИАЛОВ МЕТОДОМ ВАКУУМНОЙ ИНФУЗИИ
В. С. Богданова, Д. А. Замятин, А. В. Гирн, А. Е. Михеев
Сибирский государственный университет науки и технологий имени академика М. Ф. Решетнева Российская Федерация, 660037, г. Красноярск, просп. им. газ. «Красноярский рабочий», 31
E-mail: bogdanova_vera_sergeevna@list.ru
Описывается технология изготовления методом вакуумной инфузии крыла для сверхзвукового летательного аппарата с применением композиционных материалов.
Ключевые слова: крылатая ракета, крыло, композиционные материалы, вакуумная инфузия.
MANUFACTURING OF AIRCRAFT WING WITH COMPOSITE MATERIALS
BY VACUUM INFUSION
V. S. Bogdanova, D. A. Zamyatin, A. V. Girn, A. E. Mikheev
Reshetnev Siberian State University of Science and Technology 31, Krasnoyarsky Rabochy Av., Krasnoyarsk, 660037, Russian Federation E-mail: bogdanova_vera_sergeevna@list.ru
This article describes the technology of production of the wing for supersonic aircraft using composite materials by the method of vacuum infusion.
Keywords: cruise missile, wing, composite materials, vacuum infusion.
На современном этапе развития ракетостроения в России и во всём мире, остро стоит вопрос о повышении уровня технологичности конструкций летательных аппаратов (ЛА). За последнее время достигнут значительный прогресс в области разработки и применения новых материалов, из которых изготавливаются ЛА. В частности, возрастает масштаб применения волокнистых композиционных материалов (КМ). Если ранее эти материалы использовали в качестве заменителей отдельных металлических элементов конструкций, то в настоящее время из них целиком изготавливают не только элементы летательных аппаратов, но и основные силовые конструкции [1; 2].
Актуальность выбранной темы обусловлена значительным развитием технологий применяемых в ракетостроении, в том числе созданием новых материалов, постепенно заменяющих традиционные, позволяя получить изделия с лучшими физико-механическими характеристиками.
Целью данной работы является изготовления крыла ЛА, большей частью или полностью изготовленного из полимерных композиционных материалов одним из известных методов - вакуумной инфузией, или, как его по-другому называют, RTM (Resin Transfer Molding). Особенностью метода является применение закрытой жесткой оснастки, состоящей как минимум из двух частей, в зазор между которыми укладывается сухой наполнитель. Оснастка смыкается, и в полость под давлением подаётся связующее в жидком виде. Связующее протекает сквозь наполнитель, смачивает его, вытесняет воздух и полностью заполняет межволоконное пространство в полости оснастки. Давление пропитки может достигать 5.. .7 МПа, в связи с чем требуются высокая прочность и жесткость оснастки, а также герметичность. Далее связующее отверждается, в результате чего получается деталь из ПКМ, обладающая высокой размерной повторяемостью, высокой долей наполнителя в пластике, а также низкой пористостью [3; 4].
Секция «Проектирование и производство летательньк аппаратов, космические исследования ...»
В ходе работы была спроектирована конструкция крыла сверхзвуковой крылатой ракеты, представляющая собой складное крыло, состоящее из двух консолей трапециевидной формы с чечевицеобразным профилем.
Матрица
Рис. 1. Конструкция и принцип работы технологической оснастки для ЯТМ
Чечевицеобразный профиль крыла был выбран исходя из того, что для сверхзвуковых скоростей полета оптимальной формой профиля является ромб с несколько смещенной назад максимальной толщиной, так как этим обеспечивается минимизация возмущений, вносимых тонким профилем в сверхзвуковой поток.
Трапециевидная форма позволяет уменьшить площадь крыла и снизить нагрузку на его за-концовку, практически полностью сохранив ту же подъемную силу, что и при прямоугольной форме [5; 6].
Общий вид спроектированной конструкции показан на рисунке 2 в виде трёхмерной геометрической модели, созданной при помощи программного пакета SolidWorks 2014 x64 Edition.
Рис. 2. Трёхмерная геометрическая модель консоли крыла в разрезе, демонстрирующая расположение силовых элементов
Следующий этап работы - разработка технологической оснастки для изготовления спроектированной модели крыла, изготовление нескольких образцов, а также проведение ряда испытаний полученной конструкции на прочность и надёжность.
Библиографические ссылки
1. Ерашов Г. Ф. Гидрогазоаэродинамика. Аэрогазодинамика : учеб. пособие ; Сиб. гос. аэ-рокосмич. ун-т. Красноярск, 2010. 248 с.
2. Гуров С., Клочков А., Яковлевич Д. Ракетная техника [Электронный ресурс] : информационно-новостная система. URL: http://rbase.new-factoria.ru/missile/wobb/3m54e1/3m54 (дата обращения: 10.03.2018).
3. Всероссийский научно-исследовательский институт авиационных материалов [Электронный ресурс] // Труды ВИАМ : элктрон. науч. журн. URL: http://viam.ru/news/2108 (дата обращения: 12.03.2018).
4. Чернышов Е. А., Романов А. Д. Современные технологии производства изделий из композиционных материалов [Электронный ресурс] // Современные наукоемкие технологии. 2014. № 2 С. 46-51. URL: http://www.top-technologies.ru/ru/article/view?id=33649 (дата обращения: 16.03.2018).
5. Masteraero.ru [Электронный ресурс] : каталог чертежей // Моделист-конструктор : электрон. журн. URL: http://masteraero.ru/lp-4.php (дата обращения: 10.03.2018).
6. Джоган О. М., Костенко О. П. Aviacomposite [Электронный ресурс] : науч.-информ. портал // Вопросы проектирования и производства конструкций летательных аппаратов : сб. науч. тр. ХАИ. 2011. Вып. 4 (68). Харьков, 2011. URL: http://aviacomposite.ru/metody-izgotovleniya-detalej (дата обращения: 18.03.2018).
© Богданова В. С., Замятин Д. А., Гирн А. В., Михеев А. Е., 2018
