CC BY
65Решетневскуе чтения. 2017
УДК 629.783
ПРИМЕНЕНИЕ АДДИТИВНЫХ ТЕХНОЛОГИЙ И НОВЫХ МАТЕРИАЛОВ ДЛЯ СОЗДАНИЯ МАЛЫХ КОСМИЧЕСКИХ АППАРАТОВ
В. Я. Геча, А. А. Кирякин, В. Д. Позднякова*, С. О. Пилюгин, С. П. Смолев
АО «Научно-производственная корпорация «Космические системы мониторинга, информационно-управляющие и электромеханические комплексы» имени А. Г. Иосифьяна» Российская Федерация, 107078, г. Москва, Хоромный тупик, 4/1 *E-mail: vera.notolerance@gmail.com
Представлено обоснование необходимости разработки и внедрения в процесс производства МКА принципиально новой серийной методики, использующей последние достижения в области цифровых методов производства, аддитивных технологий, а также новых материалов.
Ключевые слова: перспективная технология изготовления МКА, аддитивные технологии, цифровое производство, пеноалюминиевые сэндвич-панели, несущие элементы конструкции, корпусные панели, малый космический аппарат.
APPLYING ADDITIVE TECHNOLOGIES AND NEW MATERIALS TO PRODUCE
SMALL SPACECRAFTS
V. Ya. Gecha, A. A. Kiryakin, V. D. Pozdnyakova*, S. O. Pilyugin, S. P. Smolev
JSC "Research and Production Corporation "Space Monitoring Systems,
Information & Control and Electromechanical Complexes" named after A. G. Iosifian" 4/1, Khoromny tupik, Moscow, 107078, Russian Federation
*E-mail: vera.notolerance@gmail.com
The article presents the justification for the need to develop fundamentally new method of production of the small spacecrafts that use the latest attainments of digital methods of production, additive technologies, and new materials.
Keywords: perspective technology of manufacturing of SSC, additive technologies, digital production, aluminum foam sandwich panels, load-bearing structural elements, panels of case, small spacecraft.
Как известно, руководством Государственной корпорации по космической деятельности «РОС-КОСМОС» была поставлена цель повышения глобальной конкурентоспособности продукции отечественных предприятий ракетно-космической промышленности.
Добиться поставленной цели для отечественных космических аппаратов возможно за счет уменьшения сроков разработки и производства, а также снижения себестоимости космических аппаратов при одновременном улучшении их целевых показателей: пространственного разрешения, надежности, срока активного существования, точности позиционирования, массо-габаритных характеристик.
Для этого необходимо разработать и применять на практике принципиально новую методику серийного изготовления малых космических аппаратов, использующую последние достижения в области цифровых методов производства, аддитивных технологий, а также новых материалов.
Используя на производстве эту технологию, существенно улучшить существующие технико-экономические показатели космических аппаратов - сократить затраты времени и средств до 70 % - возможно за счет:
1) проектирования оптимальной конструкции космического аппарата новыми, модельно-ориенти-
рованными методами с ориентацией на аддитивные технологии производства и новые материалы;
2) кардинального снижения количества технологических переделов, снижения длительности технологического цикла, а также снижения количества единиц задействованного оборудования и персонала за счет применения аддитивных технологий;
3) сокращения необходимой к выпуску конструкторской и технологической документации, ориентированной на существующее производство, использующее устаревшие технологии;
4) отказа от разработки и согласования «бумажной» КД и ТД;
5) существенного сокращения номенклатуры приобретаемых и хранящихся материалов и полуфабрикатов.
Как известно, корпуса большинства существующих отечественных МКА создаются преимущественно на основе металлических каркасных конструкций и сотовых алюминиевых панелей. Для таких аппаратов уже достигнуто оптимальное соотношение масса/прочность (жесткость) и их существенная модернизация невозможна. Вместе с тем, при сегодняшней высокой стоимости единицы веса полезной нагрузки, выведенной на орбиту, всегда остается актуальной проблема снижения веса основной конструкции до допустимого минимума [1; 2].
Крупногабаритные трансформируемые конструкции космических аппаратов
Также, существуют проблемы обеспечения качества данных российских систем дистанционного зондирования Земли (ДЗЗ), обеспечения высокой степени защиты радиоэлектронной аппаратуры МКА от естественного ионизирующего излучения космического пространства и воздействия метеоритных частиц, а также продления срока активного существования МКА.
Существенно улучшить существующие тактико-технические показатели космических аппаратов - сократить отношение массы несущей конструкции космического аппарата к общей массе, а также повысить степень защиты БА от факторов космического пространства и ударных нагрузок - возможно за счет:
1) использования сэндвич-панелей на основе вспененного алюминия, обладающих уникальной совокупностью свойств [3-6], в качестве конструкционного материала для корпуса КА, что позволит:
- существенно снизить уровни ударных нагрузок на бортовые приборы космического аппарата и КА в целом при подрыве пиросредств на этапе отделения от ракеты-носителя за счет высокой способности ПА к поглощению вибраций;
- получать более точные результаты работы прецизионного бортового оборудования за счет общего снижения вибрационного фона на орбитальном участке;
- снизить массу несущей конструкции КА за счет отказа от каркасной силовой рамы из-за более высокой удельной жесткости, прочности при сжатии и изгибе и изотропности материала;
- повысить защиту КА от воздействия метеоритных частиц за счет высокой способности пеноалюми-ния к демпфированию ударов;
- повысить защиту КА от воздействия ионизирующего излучения космического пространства за счет общего увеличения плотности материала;
- снизить общее время изготовления, а также существенно снизить стоимость корпуса КА за счет уменьшения количества производственных этапов из-за отказа от силовой рамы и большей технологичности сэндвич-панелей по сравнению с сотовыми алюминиевыми панелями;
2) применения технологий бионической оптимизации конструкции.
Библиографические ссылки
1. Space age in fiscal year 2001 / Eugene B. Konecci, Maxwell W. Hunter II, Robert F. Trapp // proceedings of the IV AAS Goddard Memorial symposium 15-16 March. Washington DC, 1966.
2. Овчинников М. Ю. Малые мира сего // Компьютерра. 2007. № 15. С .37-43.
3. Лепешкин И. А. Сэндвич-панели из вспененного алюминия. Перспективы применения // Известия МГТУ «МАМИ». 2010. № 1 (9). С. 136-147.
4. Thornton P. H., Magee C. L. The deformation of aluminium foams / Met. Trans. A. 1975. Vol. 6A, № 6. P. 1253-1263.
5. Grilec K., Maric G., Milos K. Aluminium foams in the design of transport means / Promet - Traffic&Trans-portation. 2012. Vol. 24, № 4. С. 295-301.
6. Banhart J. Manufacture, characterization and application of cellular metals and metal foams / Progress in materials science. 2001. Vol. 46. С. 559-623.
References
1. Space age in fiscal year 2001 / Eugene B. Konecci, Maxwell W. Hunter II, Robert F. Trapp // proceedings of the IV AAS Goddard Memorial symposium 15-16 March. Washington DC, 1966.
2. Ovchinnikov M. Yu. Malyemirasego [Small spacecrafts]. Computerra. 2007. № 15. P. 37-43 (In Russ.).
3. Lepeshkin I. A. Sendvich-paneli iz vspenennogo a-lyuminiya. Perspektivy primeneniya [Sandwich panels based on foamed aluminum. Outlook application] // Izves-tiyaMGTU «MAMI». 2010. № 1 (9). P. 136-147. (In Russ.)
4. Thornton P. H., Magee C. L. The deformation of aluminium foams / Met. Trans. A. 1975. Vol. 6A, № 6. P. 1253-1263.
5. Grilec K., Maric G., Milos K. Aluminium foams in the design of transport means / Promet - Traf-fic&Transportation. 2012. Vol. 24, № 4. P. 295-301.
6. Banhart J. Manufacture, characterization and application of cellular metals and metal foams // Progress in materials science. 2001. Vol. 46. P. 559-623.
© Геча В. Я., Кирякин А. А., Позднякова В. Д., Пилюгин С. О., Смолев С. П., 2017
