Влияние проектного облика экспериментального демонстрационного образца элемента конструкции ракеты на процесс тепло- и массообмена


Цитировать

Полный текст

Аннотация

Предложена концепция проектного облика экспериментального демонстрационного образца трёхслойной конструкции корпуса ракеты-носителя, основанная на замене алюминиевого сотового заполнителя на энергетический материал, в частности, на основе смесевых твёрдых ракетных топлив. При сжигании энергетического материала в условиях вакуума в материале экспериментального демонстрационного образца происходит пиролиз, в том числе термическая деструкция материала образца. Критерием эффективности процесса тепло- и массообмена при сжигании энергетического материала внутри экспериментального демонстрационного образца и, соответственно, проектного облика этого образца, принята температура обшивки. После завершения процесса термической деструкции в процессе пиролиза экспериментального демонстрационного образца, в соответствии с предложенной концепцией создания экспериментального демонстрационного образца, осуществляется аэродинамическое нагружение для оценки степени диспергации экспериментального демонстрационного образца. Проведённые численные эксперименты показали принципиальную возможность существенного влияния проектного облика экспериментального демонстрационного образца на температуру обшивки и, соответственно, увеличение степени термической деструкции материала обшивки и возможности диспергации экспериментального демонстрационного образца при аэродинамическом воздействии. Проведены сравнения с результатами физического моделирования сжигания экспериментального демонстрационного образца с конкретными энергетическими материалами, которые показали близость к численным экспериментам.

Об авторах

В. И. Трушляков

Омский государственный технический университет

Автор, ответственный за переписку.
Email: vatrushlyakov@yandex.ru
ORCID iD: 0000-0002-8444-6880

доктор технических наук, профессор, главный научный сотрудник

Россия

Ю. В. Сурикова

Омский государственный технический университет

Email: iordanyuliya@gmail.com
ORCID iD: 0000-0002-6389-4107

кандидат технических наук, научный сотрудник

Россия

Д. Ю. Давыдович

Омский государственный технический университет

Email: d-davydovich@mail.ru
ORCID iD: 0000-0001-8778-1337

научный сотрудник

Россия

Список литературы

  1. Авдошкин В.В., Аверкиев Н.Ф., Ардашов А.А., Арсеньев В.Н., Богачёв С.А., Болдырев К.Б., Булекбаев Д.А., Грибакин В.А., Дмитриев О.Ю., Елисейкин С.А., Карчин А.Ю., Кубасов И.Ю., Кулешов Ю.В., Маков А.Б., Пирогов С.Ю., Подрезов В.А., Полуаршинов А.М., Салов В.В., Силантьев С.Б., Типаев В.В. Проблемные вопросы использования трасс запусков космических аппаратов и районов падения отделяющихся частей ракет космического назначения. СПб: ВКА имени А.Ф. Можайского, 2016. 372 с.
  2. ОСТ 92-5156-90. Конструкции трёхслойные с обшивками из углепластика и алюминиевым сотовым заполнителем клеёные. Типовой технологический процесс изготовления. М.: Изд-во стандартов, 1991. 37 с.
  3. Bonetti D., Medici G., Blanco Arnao G., Salvi S., Fabrizi A., Kerr M. Reusable payload fairings: Mission Engineering and GNC challenges // Proceedings of the 8th European Conference for Aeronautics and Space Sciences (July, 01-04, 2019, Madrid, Spain). 2019. doi: 10.13009/EUCASS2019-638
  4. Trushlyakov V., Zharikov K., Dron' M., Iordan Yu., Davydovich D. Research of thermal loading of the separated rocket design elements in the atmospheric phase of the descent trajectory // Proceedings of the 7th European Conference for Aeronautics and Space Sciences (July, 3-6, 2017, Milan, Italy). 2017. doi: 10.13009/EUCASS2017-684
  5. Monogarov K., Pivkina A., Grishin L., Frolov Y., Dilhan D. Uncontrolled re-entry of satellite parts after finishing their mission in LEO: Titanium alloy degradation by thermite reaction energy // Acta Astronautica. 2017. V. 135. P. 69-75. doi: 10.1016/j.actaastro.2016.10.031
  6. Monogarov K., Trushlyakov V., Zharikov K., Dron M., Iordan Y., Davydovich D., Melnikov I., Pivkina A. Utilization of thermite energy for re-entry disruption of detachable rocket elements made of composite polymeric material // Acta Astronautica. 2017. V. 150. P. 49-55. doi: 10.1016/j.actaastro.2017.11.028
  7. Korchagin М.A., Gavrilov A.I., Zarko V.E., Kiskin A.B., Iordan Yu.V, Trushlyakov V.I. Self-propagating high-temperature synthesis in mechanically activated mixtures of boron carbide and titanium // Combustion, Explosion and Shock Waves. 2017. V. 53, Iss. 6. P. 669-677. doi: 10.1134/S0010508217060077
  8. Trushlyakov V., Panichkin A., Lempert D., Shatrov Ya., Davydovich D. Method of heating of the separated parts of launch vehicle during the atmospheric phase of the descent trajectory // Acta Astronautica. 2018. V. 157. doi: 10.1016/j.actaastro.2018.12.015
  9. Трушляков В.И., Сурикова Ю.В., Давыдович Д.Ю. Способ минимизации зоны отчуждения отделяющейся части ступени ракеты-носителя и устройство для реализации: патент РФ № 2820714; опубл. 07.06.2024; бюл № 16.
  10. Смердов А.А., Таирова Л.П., Баслык К.П., Артемьев А.В., Нелюб В.А., Бородулин А.С. Расчётно-экспериментальный анализ двух типов структур из углепластика для крупногабаритных ракетно-космических конструкций // Инженерный журнал: наука и инновации. 2013. № 7 (19). doi: 10.18698/2308-6033-2013-7-859
  11. Бурдюгов С.И., Батракова Г.М., Вайсман Я.И., Карманов В.В. Исследование эффектов термического разложения композиционных материалов конструкционного назначения // Химическая физика и мезоскопия. 2011. Т. 13, № 3. C. 319-325.
  12. Смердов А.А., Таирова Л.П., Бахтин А.Г., Полиновский В.П. Экспериментальное исследование температурных и силовых воздействий на несущие конструкции ракет-носителей в условиях, соответствующих штатной эксплуатации // Вестник Московского государственного технического университета им. Н.Э. Баумана. 2012. № 8 (8). doi: 10.18698/2308-6033-2012-8-452
  13. Таирова Л.П., Фан Ш.Т. Экспериментальное исследование фрагментов многостеночных композитных оболочек при термосиловом воздействии // Наука и образование: научное издание МГТУ им. Н.Э. Баумана. 2015. № 8. С. 87-99. doi: 10.7463/0815.0791764
  14. Li H., Lv H., Zhang T., Han Q., Liu J., Xiong J., Guan Z. Modeling and evaluation of dynamic degradation behaviours of carbon fibre-reinforced epoxy composite shells // Applied Mathematical Modelling. 2022. V. 104. P. 21-33. doi: 10.1016/j.apm.2021.11.015
  15. Трушляков В.И., Жариков К.И., Лемперт Д.Б., Яновский Л.С. Исследование полимерных материалов для сжигания сбрасываемых частей летательных аппаратов // Журнал прикладной химии. 2021. T. 94, № 1. С. 98-102. doi: 10.31857/S0044461821010138
  16. Mallick P.K. Fiber-reinforced composites: Materials, manufacturing, and design. Boca Raton: CRC press, 2007. 638 p. doi: 10.1201/9781420005981
  17. Mosquera M.G., Jamond M., Martínez-Alonso A., Tascón Juan M.D. Thermal transformations of Kevlar aramid fibers during pyrolysis: Infrared and thermal analysis studies // Chemistry of Materials. 1994. V. 6, Iss. 11. P. 1918-1924. doi: 10.1021/cm00047a006
  18. Bao Y., Ma Y., Zheng Z., Yang Y., Ji X. A thermal conductivity computation model of the carbon fiber reinforced polymer/aramid fiber reinforced polymer laminate considering the bi‐material composite interfaces // Polymer Composites. 2023. V. 44, Iss. 5. P. 2735-2744. doi: 10.1002/pc.27275
  19. Cecen V., Tavman I.H., Kök M., Aydogdu Y. Epoxy‐and polyester‐based composites reinforced with glass, carbon and aramid fabrics: Measurement of heat capacity and thermal conductivity of composites by differential scanning calorimetry // Polymer Composites. 2009. V. 30, Iss. 9. P. 1299-1311. doi: 10.1002/pc.20695
  20. Yashas Gowda T.G., Vinod A., Madhu P., Mavinkere Rangappa S., Siengchin S., Jawaid M. Mechanical and thermal properties of flax/carbon/kevlar based epoxy hybrid composites // Polymer Composites. 2022. V. 43, Iss. 8. P. 5649-5662. doi: 10.1002/pc.26880
  21. Trushlyakov V.I., Panichkin A.V. Methodology for the design of combustible structures of separating launch vehicle parts // Journal of Spacecraft and Rockets. 2021. V. 58, Iss. 4. Р. 1200-1206. doi: 10.2514/1.A34920
  22. Паничкин A.В., Трушляков В.И., Иордан Ю.В. Программа для расчета геометрических параметров конструкции заряда-заполнителя сжигаемого демонстратора. Форма «усложнённый прямоугольный канал»: свидетельство о гoc. peгистрации программы для ЭВМ № 2020661061; опубл. 17.09.2020; бюл. № 9.
  23. Архипов В.А., Глазунов А.А., Золотарев Н.Н., Козлов Е.А., Коротких А.Г., Кузнецов В.Т., Трушляков В.И. Анализ возможности сжигания элементов головного обтекателя ракеты-носителя // Физика горения и взрыва. 2023. Т. 59, № 5. С. 22-32. doi: 10.15372/FGV2022.9215

Дополнительные файлы

Доп. файлы
Действие
1. JATS XML
Скачать

© Вестник Самарского университета. Аэрокосмическая техника, технологии и машиностроение, 2025

Creative Commons License
Эта статья доступна по лицензии Creative Commons Attribution-ShareAlike 4.0 International License.

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».