18. Витченко А.С., Гоношилин А.Н. Разработка конструктивно-компоновочных схем КА на основе применения многофункциональных конструкций

>> К списку публикаций >> К содержанию сборника

УДК 629.78

Витченко А.С., Гоношилин А.Н.

Научные руководители - доцент Савельев Л.М., к.т.н. Шахмистов В.М.

Одной из важнейших задач, которые ставит перед разработчиками космической техники её коммерциализация, является снижение относительной массы конструкции, поскольку это позволяет либо увеличить массу полезной нагрузки, либо снизить затраты на выведение КА на орбиту.

Одним из основных направлений решения этой задачи является применение многофункциональных конструкций.

Многофункциональной принято считать конструкцию, которая при минимуме своей массы и оптимальных прочностных характеристиках одновременно выполняет задачи различного, функционального назначения. Как правило, они создаются на базе трехслойных панелей - металлических, композитных или комбинированных.

На рис.1 приведен пример известной конструкции, не являющейся многофункциональной, поскольку каждый из элементов этой конструкции, имея собственную массу, выполняет только одну функцию, а расчеты на прочность производятся только для одного из конструктивных элементов. Такие конструкции, естественно, обладают избыточной массой. Пример многофункциональной конструкции приведен в приложении на рис.2.

Главной причиной, сдерживавшей применение многофункциональных конструкций, было отсутствие методического и инструментального обеспечения прочностных расчетов сложных конструкций из разнородных материалов, поскольку при проектировании многофункциональных конструкций возникает множество методических вопросов, связанных с необходимостью анализа работы конструкции при одновременном воздействии различных факторов эксплуатации.

В настоящее время наблюдается бурное развитие конечно-элементных комплексов для прочностных, аэродинамических и тепловых расчетов типа ДИАНА, NASTRAN-PATRAN, ANSIS. Эти комплексы обладают широчайшими возможностями, позволяющими выполнять комплексные расчеты самых сложных конструкций с учетом реальных условий их работы.

Однако использование этих комплексов требует высокой квалификации исполнителей. В связи с чем представляется целесообразным более глубокое освоение методов применения упомянутых конечно-элементных комплексов еще на этапе обучения в ВУЗах.

В работе представлены результаты разработки вариантов многофункциональных конструкций, предназначенных для решения различных комплексных задач.

Рисунок 1. Конструкция гермоотсека КА прототипа.

1-шпангоут, 2-гермооболочка (сплав Амг-6), 3- стрингер, 4-пенопласт,

5-композитная оболочка, 6-гермоднище

Рисунок 2. Многофункциональная конструкция гермоотсека КА.

1-гермооболочка, 2-ЭВТИ, 3-комнозитная оболочка, 4-стеклосоты,

5-шпангоут, 6-гермоднище