Применение сотовых панелей в спутниковой технике Текст научной статьи по специальности «Технологии материалов»

Крупногабаритные трансформируемые конструкции космических аппаратов

УДК 543.4:544.2

ПРИМЕНЕНИЕ СОТОВЫХ ПАНЕЛЕЙ В СПУТНИКОВОЙ ТЕХНИКЕ

А. С. Уракова1 , В. Н. Наговицин1' 2

политехнический институт «Сибирский федеральный университет» Межинститутская базовая кафедра «Прикладная физика и космические технологии» Российская Федерация, 662971, г. Железногорск Красноярского края, ул. Кирова 12а 2АО «Информационные спутниковые системы» имени академика М. Ф. Решетнева» Российская Федерация, 662972, г. Железногорск Красноярского края, ул. Ленина, 52 *E-mail: [email protected]

Рассматриваются причины применения сотовых конструкций в спутниковой технике и обзор технологий обработки сотового заполнителя в растянутом состоянии.

Ключевые слова: сотовые конструкции, технология, сотовый заполнитель, крепление заготовки.

USING CELLULAR PANELS IN SATELLITE TECHNOLOGY

A. S. Urakova1*, V. N. Nagovitsin1 2

Polytechnic Institute "Siberian Federal University" The interinstitutional base Department "Applied Physics and Space Technologies" 12a, Kirov Str., Krasnoyarsk region, Zheleznogorsk, 662971, Russian Federation

2JSC Academician M. F. Reshetnev Information Satellite Systems 52, Lenin Str., Zheleznogorsk, Krasnoyarsk region, 662972, Russian Federation *E-mail: [email protected]

The research considers causes of the use of cellular structures in satellite technology and an overview of honeycomb processing technology in an extended state.

Keywords: cellular structures, technology, honeycomb, fastening a blank.

Сотовые конструкции представляют собой так называемый «сэндвич-пакет», состоящий из сотового заполнителя, который с помощью специального пленочного клея установлен между двумя листами (обшивками). Структура сотовых конструкций представляет собой систему, которая состоит из двух внешних тонких слоев и среднего, более толстого слоя. Обшивки изготавливаются из более прочных материалов (стали, сплавов легких материалов, дерева, пластмасс и др.). Заполнитель изготавливают из относительно малопрочных материалов с малой плотностью (из пробки, резины, пластмассы, вспененного полимерного материала, гофрировки). В космической технике также применяют соты, выполненные целиком из металлов (алюминия и титана) [1].

Все проектируемые и изготавливаемые в АО «ИСС» [2] сотовые конструкции можно весьма условно подразделить на три типа. Первый - корпусные сотопа-нели, которые используются для построения общей конструктивно - силовой схемы спутника. Второй -термостатированные сотопанели со встроенным жидкостным контуром и/или тепловыми трубами. Третий тип - сотопанели специального назначения, которые изготавливаются из неметаллических материалов. В реальных конструкциях космических аппаратов предприятия преимущественно используется комбинированный тип сотовых панелей (см. рисунок). Достоинства и недостатки сотовых конструкций представлены в таблице.

При механической обработке сотового заполнителя в растянутом состоянии (СЗ), возникает сложность в закреплении [3; 4]. Способы крепления заготовки СЗ:

1. Магнитное крепление.

Способ крепления заготовки сотового заполнителя при механической обработке включает установку заготовки на магнитную плиту станка, закрепление заготовки путем, включения магнитной плиты, взаимодействующей с предварительно внедренным в заготовку магнитным материалом.

В качестве магнитного материала используют состав, содержащий полимерную матрицу и порошкообразный магнитный наполнитель, который наносят закреплением заготовки и выдерживают до отверждения состава.

2. Вакуумное крепление.

Вакуум-отсосы устанавливают на планшайбе, подающем столе или плите станка. Для вакуумного крепления с одной стороны заполнителя устанавливают (с помощью полигликоля, липкой ленты и т. п.) временную обшивку, удаляемую по окончании механической обработки противоположной стороны сотоб-лока. Затем на обработанную сторону также можно поставить временную обшивку для продолжения обработки.

При отсутствии обшивки (временной, постоянной), сотовый заполнитель закрывают пленкой, вакуум создается между пленкой и столом, фиксируя заготовку.

Решетневскуе чтения. 2018

Фрагмент сотовой панели: 1 - обшивка, 2 - клеевой слой, 3 - тепловая труба, 4 - сотовый заполнитель, 5 - вспенивающийся клей, 6 - опорный узел

Достоинства и недостатки сотовых конструкций

Достоинства Недостатки

Малая масса конструкции. Высокая жесткость. Удельная статическая прочность больше на 20-40 %. Теплоизоляционные свойства выше в 3-4 раза. Количество деталей, входящих в узел, меньше в 3-4 раза. Более гладкие поверхности узлов и агрегатов Сложность контроля качества клеевого соединения обшивки и сотового заполнителя. Скопление конденсата внутри панели, что может приводить к ускорению процесса коррозии. Трудоемкость изготовления и проектирования больше на 15-20 %

3. Обработка льдом с укреплением сотового заполнителя.

При механической обработке сотовых алюминиевых заполнителей применяют обычную фрезу с охлаждением сотов льдом.

Соты предварительно заполняют водой, которую замораживают твердой углекислотой. Этот способ невозможно использовать для обработки сотов из нержавеющей стали, вследствие того, что в данном случае лед будет плавиться до завершения процесса обработки.

Проведен информационный обзор в области процесса обработки сотового заполнителя в растянутом состоянии.

Библиографические ссылки

1. Особенности механической обработки алюминиевых сотовых конструкций / В. В. Злотенко, Н. Н. Ишенина // Вестник СибГАУ. 2005. № 4 (10). С. 2.

2. Конструкция космических аппаратов // АО «ИСС» им. акад. М. Ф. Решетнева» [Электронный ресурс]. иЯЬ: https://www.iss-reshetnev.ru/branch-center/ design-cosmic-device (дата обращения: 07.09.2018).

3. Математическая модель процессов теплообмена в сотовой панели с тепловыми трубами / Васильев Е. Н., Деревянко В. В. // Вестник СибГАУ. 2010. № 2 (28). С. 4-7.

4. Способ крепления ячеистых материалов при механической обработке // Национальная электронная библиотека [Электронный ресурс]. URL: https:// нэб.рф/catalog (дата обращения: 07.09.2018).

References

1. Zlotenko V. V., Ishenina N. N. [Features of machining of aluminum cellular structures]. Vestnik SibGA U. 2005, No. 4, P. 2. (In Russ.)

2. The structures of the spacecraft Available at: https://www.iss-reshetnev.ru/branch-center/design-cosmic-device (accessed: 07.09.2018).

3. Vasiliev E. N., Derevyanko V. V. [Mathematical model of processes of heat exchange in the cellular panel with thermal pipes]. VestnikSibGAU. 2010, No. 2, P. 4-7. (In Russ.)

4. Method of fastening of honeycomb materials when machining. Available at: https://нэб.рф/catalog (accessed 07.09.2018).

© Уракова А. С., Наговицин В. Н., 2018