Устойчивость ортотропной цилиндрической оболочки при кручении Текст научной статьи по специальности «Технологии материалов»

Проектирование и производство летательны.хаппаратов, космические исследования и проекты

Все размеры при этом легко контролируются на наружной поверхности. В стык с оправкой устанавливается посадочный фланец рупора 2, изготовленный из латуни. В проточки на оправке наматывается или выкладывается в ручную препрег, состоящий из углеродного волокна, пропитанного термореактивным связующим 1, после заполнения препрегом всех проточек выкладывается 2-4 слоя препрега из углеродной ленты, пропитанной связующим, который образует наружную поверхность. Для повышения механических характеристик (жесткости и прочности) на наружной поверхности возможна намотка силового изогридного каркаса 4 с необходимым углом и шагом намотки и сечением ребра. Использование каркаса не требует выкладки большого количества препрега на наружной поверхности, тем самым позволяя еще больше снизить массу конструкции. После намотки и выкладки препрега на поверх-

ность оправки устанавливается вакуумный мешок, заготовку детали помещают в автоклав и подвергают вакуумно-автоклавному формованию. Под воздействием температуры и давления происходит отверждение детали, и деталь приобретает форму оправки. Охладив заготовку детали совместно с автоклавом, производят демонтаж вакуумного мешка и извлечение оправки методом травления в специальном щелочном растворе, при этом латунный фланец не растравливается.

В итоге получается рупор, состоящий из двух, прочно соединенных деталей, не требующих последующей механической обработки. Масса данного рупора по сравнению с прототипом в 5 раз ниже и составляет 0,1 кг. Внутренняя поверхность не имеет стыков и уступов, что, несомненно, благоприятно скажется на радиотехнических параметрах и повысит надежность функционирования антенны.

V. B. Taygin, Ye. Yu. Uzolin, V. Ye. Chichurin JSC «Academician M. F. Reshetnev «Information Satellite Systems», Russia, Zheleznogorsk

COMPOSITE MATERIALS IN CORRUGATED HORN CONSTRUCTION OF SPACECRAFT ANTENNAS

Method of manufacturing horn emitter with corrugated inner surface is shown. Method of manufacturing of horn from with corrugated inner surface with the help of automatic coil or manual placing of carbon fiber is offered. Horn emitter from carbon fiber with corrugated inner surface is a result of using cutting-edge technology and advanced materials. This makes it possible to reduce mass of spacecraft and improve reliability of wireless link and antennas radiotechnical characteristics.

© TaftraH B. E., y30JiHH E. M., ^nnypHH B. E., 2010

УДК 539

А. В. Томилов

Сибирский государственный аэрокосмический университет имени академика М. Ф. Решетнева, Россия, Красноярск

УСТОЙЧИВОСТЬ ОРТОТРОПНОЙ ЦИЛИНДРИЧЕСКОЙ ОБОЛОЧКИ ПРИ КРУЧЕНИИ

Решена задача устойчивости ортотропной цилиндрической оболочки, нагруженной крутящим моментом. Выполнен анализ влияния углов армирования на критический момент оболочки.

Задачи устойчивости цилиндрической оболочки при кручении относятся к классическим задачам устойчивости деформируемых систем. Нагружение оболочки крутящим моментом реализуется в валах различного назначения, элементах авиационных двигателей и корпусах летательных аппаратов. К настоящему времени рассматриваемая задача достаточно подробно разработана для изотропной конструкции. Вместе с тем, появление композиционных материалов позволяет значительно повысить несущую способность цилиндрической оболочки при кручении.

Задачам устойчивости ортотропных цилиндрических оболочек при кручении посвящены работы Hui D. Du [1], Tabiei A., Simitses D. J. [2]. Отметим,

что конструктивные элементы в виде цилиндрической оболочки могут обладать отношением ^ в диапазоне от 0,5 до 20. Решение задачи устойчивости ортотроп-ной цилиндрической оболочки при кручении в этих работах выполнено для углов армирования 45°. Исследователи исходят из того обстоятельства, что при этом угле оболочка обладает максимальной жесткостью и прочностью. Таким образом, были спроектированы многие валы с применением композиционных материалов. Вместе с тем, оптимальные углы армирования для длинных оболочек отличаются от 45°.

В работе проведен анализ влияния углов армирования на критические параметры ортотропной цилиндрической оболочки при кручении. Рассматривались

Решетневские чтения

углы армирования в диапазоне от 0 до 90° и отношения ^ в диапазоне от 0,5 до 20. Показано, что с ростом удлинения оболочки угол армирования, обеспечивающий максимальный критический момент, стремится к 90о. Полученные в работе результаты могут быть использованы при выборе оптимального угла армирования оболочки, нагруженной крутящим моментом.

Библиографические ссылки

1. Hui D. Du. Initial post buckling behavior of imperfect ant symmetric cross-ply cylindrical shells under torsion // ASME : J. Appl. Mech. 1987. № 54.

2. Simitses D. J., Tabiei A. Buckling of moderately thick, laminated sylindrical shells under torsion // AIAA. 1994. № 32.

A. V. Tomilov

Siberian State Aerospace University named after academician M. F. Reshetnev, Russia, Krasnoyarsk STABILITY OF ORTHOTROPIC CYLINDRICAL SHELL UNDER TORSION

In this article the problem of stability of orthotropic cylindrical shell loaded with torque is solved. The influence of the angles of reinforcement on the critical parameters of an orthotropic cylindrical shell loaded with torque is analyzed.

© TOMUIOB A. B., 2010

УДК 629.76

В. И. Трушляков, В. Ю. Куденцов, А. Ю. Казаков, И. Ю. Лесняк Омский государственный технический университет, Россия, Омск

МОДЕРНИЗАЦИЯ ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОГО СТЕНДА С УЧЕТОМ МИНИМИЗАЦИИ ЭНЕРГЕТИЧЕСКИХ ЗАТРАТ*

Рассмотрена проблема энергетических затрат существующего экспериментального стенда для моделирования процессов газификации остатков жидкого ракетного топлива в баках ступени ракеты-носителя и предложены пути их минимизации с учетом имеющихся материальных средств на модернизацию.

По мере развития современных технологий в сфере научной деятельности возникает необходимость в модернизации и оптимизации существующих экспериментальных стендов (ЭС) с целью минимизации энергетических затрат.

В ОмГТУ был спроектирован и изготовлен ЭС для моделирования процессов газификации остатков жидкого компонента ракетного топлива (КРТ) в баках отделяющейся части ступени ракеты-носителя (рис. 1).

Экспериментальные исследования [1] заключаются во введении в экспериментальную малую модельную установку (ЭММУ) струи теплоносителя (ТН) с заданными параметрами, обеспечивающими заданные условия взаимодействия в зоне контакта газовой струи с поверхностью жидкого газифицируемого КРТ, расположенного на поддоне. Проводятся измерения температуры, давления и расхода ТН. Тепловая энергия газифицированных продуктов после их выхода из ЭММУ используется для предварительной подготовки ТН посредством теплообменника.

Рис. 1. Экспериментальный стенд

Выбор оптимальных параметров подаваемого ТН осуществляют путем проведения серии экспериментов для каждого моделируемого КРТ.

В ходе проведения большого объема экспериментальных исследований был выявлен ряд недостатков, основным из которых являются значительные энергетические затраты.

Работа выполнена при поддержке государственного контракта Минобрнауки № 02.740.11.0178 и гранта РФФИ № 10-08-00064-а.