Анализ напряженно-деформированного состояния конструкции цельноповоротного вертикального оперения малогабаритного аэрокосмического летательного аппарата

Обложка

Цитировать

Полный текст

Аннотация

В представленной работе были рассмотрены наиболее рациональные схемы конструирования обшивки цельноповоротного вертикального оперения (киля). Критерии, в соответствии с которыми выбирались схемы конструирования обшивок, соответствуют условиям функционирования аэрокосмического летательного аппарата на траектории спуска в атмосфере. В процессе конструирования силовой схемы киля (каркаса) учитывались требования, предъявляемые к многоразовым конструкциям аппаратов туристического класса, такие как максимальная простота и выносливость изделия. Для определения механических нагрузок, действующих на киль в процессе его движения в воздушной среде, проводилось численное моделирование аэродинамического обтекания профиля киля в 5 произвольных точках траектории полета. Параметрами, по которым проводился анализ, являются скорость полета, плотность и вязкость среды. Из 5 полученных полей динамического давления, действующего на киль, в качестве граничных условий для анализа напряженно-деформированного состояния конструкции использовалось поле, создающее наибольшую распределенную нагрузку. Решалась задача механического нагружения конструкции киля отдельно для каждой из рассмотренных ранее конструктивных схем обшивок. На основании полученных результатов расчетов, путем сравнения прогибов на линии, соединяющей поперечные силовые элементы каркаса, была выбрана оптимальная схема конструирования обшивки.

Об авторах

Андрей Андреевич Чистяков

Московский государственный технический университет имени Н.Э. Баумана (национальный исследовательский университет)

Автор, ответственный за переписку.
Email: chistyakov_andrew@outlook.com

магистрант кафедры СМ13 «Ракетно-космические композитные конструкции» МГТУ им. Н.Э. Баумана

Российская Федерация, 105005, Москва, 2-я Бауманская ул., д. 5, стр. 1

Валерий Павлович Тимошенко

Московский государственный технический университет имени Н.Э. Баумана (национальный исследовательский университет)

Email: moltim@yandex.ru

профессор кафедры СМ13 «Ракетно-космические композитные конструкции» МГТУ им. Н.Э. Баумана; д-р техн. наук

Российская Федерация, 105005, Москва, 2-я Бауманская ул., д. 5, стр. 1

Список литературы

  1. Shuttle technical facts. Available from: http://www. esa.int/Science_Exploration/Human_and_Robotic_Exploration/ Space_Shuttle/Shuttle_technical_facts (accessed: 16.02.2020).
  2. Advanced Aerospace Medicine On-line. Section 4.1.7: Returning from space: Reentry. Available from: https://www. faa.gov/about/office_org/headquarters_offices/avs/offices/aam/ cami/library/online_libraries/aerospace_medicine/tutorial/media/ iii.4.1.7_returning_from_space.pdf (accessed: 16.02.2020).
  3. Space shuttle. Available from: https://www.nasa.gov/ mission_pages/shuttle/main/index.html (accessed: 16.02.2020).
  4. Space shuttle. Issues associated with the Vandenberg launch site. U.S. GAO Briefing Report no. NSIAD-87-32BR, 1986.
  5. ESA space resources strategy. Available from: https:// sci.esa.int/documents/34161/35992/1567260390250-ESA_ Space_Resources_Strategy.pdf (accessed: 15.02.2020).
  6. Virgin Galactic. Available from: https://www. virgingalactic.com/learn/ (accessed: 22.02.2020).
  7. Blue Origin. Available from: https://www.blueorigin. com/new-shepard/ (accessed: 22.02.2020).
  8. Boeing. Available from: https://www.boeing.com/ space/starliner/ (accessed: 22.02.2020).
  9. Bigelow Aerospace. Available from: https:// bigelowaerospace.com/pages/b330/ (accessed: 22.02.2020).
  10. Orion Span. Available from: https://www.orionspan. com/ (accessed: 22.02.2020).
  11. Axiom Space. Available from: https://www.axiomspace. com/axiom-station (accessed: 22.02.2020).
  12. SpaceX. Available from: https://www.spacex.com/ starship (accessed: 22.02.2020).
  13. Ageeva TG, Dudar EN, Reznik SV. Kompleksnaya metodika proektirovaniya konstrukcii kryla mnogorazovogo kosmicheskogo apparata [Complex methodology for designing the wing structure of a reusable spacecraft] Aviakosmicheskaya tekhnika i tekhnologiya [Aerospace Engineering and Technology]. 2010;2:3-8.
  14. Abzug MJ, Larrabee EE. Airplane stability and control. Second edition. A history of the technologies that made aviation possible. Cambridge university press; 2002.
  15. Ko WL, Quinn RD, Gong L. Finite-element reentry heat-transfer analysis of space shuttle orbiter. NASA technical. 1986;paper 2657:56.
  16. Lyndon B. Space shuttle technical conference. NASA conference, 1983; Publication 2342, Part 1: 597.
  17. Reznik SV, Prosuntsov PV, Mikhailovskii KV. Prediction of thermophysical and thermomechanical characteristics of porous carbon-ceramic composite materials of the heat shield of aerospace craft. J. Eng. Phys. Thermophy. 2015;88(3):594-601. http://dx.doi.org/10.1007/s10891-015-1227-1
  18. Reznik SV, Mikhailovskii KV, Prosuntsov P.V. Heat and mass transfer in the chemical vapor deposition of silicon carbide in a porous carbon-carbon composite material for a heat shield. J. Eng. Phys. Thermophy. 2017;90(2):291-300. http:// dx.doi.org/10.1007/s10891-017-1567-0
  19. Reznik SV, Prosuntsov PV, Mikhaylovskii KV. Development of elements of reusable heat shields from a carbon-ceramic composite material 1. Theoretical forecast. J. Eng. Phys. Thermophy. 2019;92(1):89-94. http://dx.doi.org/10.1007/ s10891-019-01910-0
  20. Reznik S, Prosuntsov P, Mikhaylovskiy K. Development verification of coatings made from porous ceramicmatrix composite materials. MATEC Web of Conferences. 2018; 224: 03019. http://dx.doi.org/10.1051/matecconf/201822403019
  21. The space shuttle and its operations. Processing the shuttle for flight. Available from: https://www.nasa.gov/centers/ johnson/pdf/584723main_Wings-ch3b-pgs74-93.pdf (accessed: 25.02.2020).
  22. Zakkay V, Miyazawa M, Wang C. Lee surface flow phenomena over Space Shuttle at large angles of attack at M infinity = 6. 1975.
  23. Prosuntsov PV, Taraskin NY. Theoretical and numerical characterization of the thermal physical properties of carbon ceramic materials. MATEC Web of Conferences, 2016;72: 1-7.
  24. Zhitomirskij GI. Konstrukciya samoletov [Aircraft design]. Moscow: Mashinostroenie Publ., 1995. (In Russ.)
  25. Ageeva TG. Razrabotka metodiki proektirovaniya teplonagruzhennyh elementov konstrukcij kryl’ev suborbital’nyh mnogorazovyh kosmicheskih apparatov [Development of methods for designing heat-loaded structural elements of wings of suborbital reusable spacecraft]: dis. ... candidate of technical sciences: 05.07.03: defended 06.04.17. Moscow, 2017

Дополнительные файлы

Доп. файлы
Действие
1. JATS XML
Скачать

Согласие на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика»

1. Я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных»), осуществляя использование сайта https://journals.rcsi.science/ (далее – «Сайт»), подтверждая свою полную дееспособность даю согласие на обработку персональных данных с использованием средств автоматизации Оператору - федеральному государственному бюджетному учреждению «Российский центр научной информации» (РЦНИ), далее – «Оператор», расположенному по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А, со следующими условиями.

2. Категории обрабатываемых данных: файлы «cookies» (куки-файлы). Файлы «cookie» – это небольшой текстовый файл, который веб-сервер может хранить в браузере Пользователя. Данные файлы веб-сервер загружает на устройство Пользователя при посещении им Сайта. При каждом следующем посещении Пользователем Сайта «cookie» файлы отправляются на Сайт Оператора. Данные файлы позволяют Сайту распознавать устройство Пользователя. Содержимое такого файла может как относиться, так и не относиться к персональным данным, в зависимости от того, содержит ли такой файл персональные данные или содержит обезличенные технические данные.

3. Цель обработки персональных данных: анализ пользовательской активности с помощью сервиса «Яндекс.Метрика».

4. Категории субъектов персональных данных: все Пользователи Сайта, которые дали согласие на обработку файлов «cookie».

5. Способы обработки: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (доступ, предоставление), блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.

6. Срок обработки и хранения: до получения от Субъекта персональных данных требования о прекращении обработки/отзыва согласия.

7. Способ отзыва: заявление об отзыве в письменном виде путём его направления на адрес электронной почты Оператора: info@rcsi.science или путем письменного обращения по юридическому адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А

8. Субъект персональных данных вправе запретить своему оборудованию прием этих данных или ограничить прием этих данных. При отказе от получения таких данных или при ограничении приема данных некоторые функции Сайта могут работать некорректно. Субъект персональных данных обязуется сам настроить свое оборудование таким способом, чтобы оно обеспечивало адекватный его желаниям режим работы и уровень защиты данных файлов «cookie», Оператор не предоставляет технологических и правовых консультаций на темы подобного характера.

9. Порядок уничтожения персональных данных при достижении цели их обработки или при наступлении иных законных оснований определяется Оператором в соответствии с законодательством Российской Федерации.

10. Я согласен/согласна квалифицировать в качестве своей простой электронной подписи под настоящим Согласием и под Политикой обработки персональных данных выполнение мною следующего действия на сайте: https://journals.rcsi.science/ нажатие мною на интерфейсе с текстом: «Сайт использует сервис «Яндекс.Метрика» (который использует файлы «cookie») на элемент с текстом «Принять и продолжить».