Выбор материалов для изготовления размеростабильных несущих конструкций

В. Е. Биткин, О. Г. Жидкова, В. А. Комаров

Аннотация


Рассмотрены вопросы выбора материалов для создания размеростабильных несущих конструкций оптико-электронных комплексов космического назначения. Представлены физико-механические характеристики успешно применяемых и перспективных композитов, полученные теоретически и экспериментально. Проведён сравнительный анализ характеристик углепластиков в зависимости от процентного содержания наполнителя в матрице композита, а также в зависимости от модуля упругости угольного волокна. Получены экспериментальные данные по характеристикам углепластиков на основе различных волокон. Теоретически и экспериментально исследована зависимость коэффициента линейного температурного расширения (КЛТР) различных углепластиков с однонаправленной и квазиизотропной структурой. Показана устойчивость величины КЛТР, близкой к 1·10-6 ˚C-1, в области объёмного содержания наполнителя 50-60%. Проведено сопоставление КЛТР и модулей упругости углепластиков с соответствующими характеристиками оптических стёкол элементов конструкции телескопов. Обсуждается задача разработки композита с величиной КЛТР, характерной для титановых сплавов. Даны рекомендации по применению рассмотренных композиционных материалов при создании размеростабильных космических конструкций.


Ключ. слова


Композиты; конструкции; размеростабильность; углеродные волокна; эпоксидное связующее; углепластики; проектирование

Полный текст:

PDF

Список литературы

1. Тестоедов Н.А., Двирный Г.В., Пермяков М.Ю. Определение величины температурной деформации размеростабильных рефлекторов // Вестник Сибирского государственного аэрокосмического университета им. академика М.Ф. Решетнёва. 2011. № 2 (35). С. 67-71.

2. Попов Н.Н, Филонов А.С., Донцов Г.А. Вурсол А.В., Родимкина Е.Ю., Матвеев Д.С. Конструкционные материалы оптических модулей аппаратов дистанционного зондирования Земли // Известия высших учебных заведений. Геодезия и аэрофото-съёмка. 2012. № 5. С. 101-105.

3. Алиева С.Г., Альтман М.Б., Амбарцумян С.М. Промышленные алюминиевые сплавы. М.: Металлургия, 1984. 527 с.

4. Чечулин Б.Б., Ушков С.С., Разуваева И.Н., Гольдфайн В.Н. Титановые сплавы в машиностроении. Л.: Машиностроение, 1977. 248 c.

5. Абдулкадиров М.А., Семенов А.П. Современные способы изготовления астрономических и космических зеркал // Фотоника. 2015. № 3 (51). С. 62-79.

6. Комаров В.А. Проектирование силовых аддитивных конструкций: теоретическое основы // Онтология проектирования. 2017. Т. 7, № 2 (24). С. 191-206. DOI: 10.18287/2223-9537-2017-7-2-191-206

7. Биткин В.Е., Денисов А.В., Жидкова О.Г. Технологический комплекс для изготовления силовых и высокоточных размеростабильных элементов конструкций интегрального типа из волокнистых композиционных материалов // Конструкции из композиционных материалов. 2014. № 1 (133). C. 18-23.

8. Васильев В.В. Механика конструкций из композиционных материалов. М.: Машиностроение, 1988. 272 с.

9. Аристов В.Ф., Халиманович В.И., Миронович В.В., Ислентьева Т.А., Гуров Д.А. Цианат-эфирные связующие в аэрокосмической отрасли. Каталитические свойства органометаллических комплексов и солей диазония с комплексными анионами в отверждении цианат-эфирных связующих // Вестник Сибирского государственного аэрокосмического университета им. академика М.Ф. Решетнёва. 2013. № 2 (48). С. 159-165.

10. Комков М.А., Тарасов В.А. Технология намотки композитных конструкций ракет и средств поражения: уч. пособие. М.: МГТУ им. Н.Э. Баумана, 2011. 431 с.

11. Vasiliev V.V., Morozov E.V. Advanced Mechanics of Composite Materials and Structural Elements. Elsevier, 2013. 816 p.

12. Молодцов Г.А., Биткин В.Е., Симонов В.Ф., Урмансов Ф.Ф. Формостабильные и интеллектуальные конструкции из композиционных материалов. М.: Машиностроение, 2000. 352 с.

13. Биткин В.Е., Жидкова О.Г., Денисов А.В., Бородавин А.В., Митюшкина Д.В., Родионов А.В., Нонин А.С. Математическое моделирование напряжённо-деформированного состояния размеростабильных композитных элементов конструкций оптических телескопов с помощью метода конечных элементов // Вестник Самарского государственного технического университета. Серия: Физико-математические науки. 2016. Т. 20, № 4. С. 707-729. DOI: 10.14498/vsgtu1514

14. Полилов А.Н., Татусь Н.А. Критерии прочности полимерных волокнистых композитов, описывающие некоторые экспериментально наблюдаемые эффекты // Проблемы машиностроения и автоматизации. 2008. № 3. С. 103-109.

15. Комаров В.А., Кишов Е.А., Чарквиани Р.В., Павлов А.А. Расчётно-экспериментальный анализ прочности изделий из тканевого эпоксидного углепластика // Вестник Самарского государственного аэрокосмического университета имени академика С.П. Королёва (национального исследовательского университета). 2015. Т. 14, № 2. С. 106-112. DOI: 10.18287/2412-7329-2015-14-2-106-112

16. Стрижало В.А., Земцов М.П. Жёсткость и прочность слоистых углепластиков при одноосном нагружении // Проблемы прочности. 2001. № 6. С. 61-71.

17. Гуняев Г.М., Сорина Т.Г., Хорошилова И.П., Румянцев А.Ф. Конструкционные эпоксидные углепластики // Авиационная промышленность. 1984. № 12. С. 41-45.

18. ГОСТ 25.601-80. Расчёты и испытания на прочность. Методы механических испытаний композиционных материалов с полимерной матрицей (композитов). Метод испытания плоских образцов на растяжение при нормальной, повышенной и пониженной температурах. М.: Издательство стандартов, 1980. 14 c.

19. ГОСТ 25.602-80. Расчёты и испытания на прочность. Методы механических испытаний композиционных материалов с полимерной матрицей (композитов). Метод испытания на сжатие при нормальной, повышенной и пониженной температурах. М.: Издательство стандартов, 1980. 18 c.

20. ГОСТ Р 50578-93. Материалы композиционные полимерные. Метод испытания на сдвиг перекашиванием пластин. М.: Издательство стандартов, 1993. 15 c.


DOI: http://dx.doi.org/10.18287/2541-7533-2018-17-1-100-117

Ссылки

  • Ссылки не определены.


 

Creative Commons License
Контент доступен под лицензией Creative Commons Attribution 4.0 International License.

 

ISSN: 2541-7533