 |
Допустимый диапазон температур для внутренней поверхности силовых оболочек ГО определяется существующими жёсткими требованиями к его внутреннему пространству, где размещен ПГ.
|
|
|
|
Александр Васильевич Щербаков
Объединение пилотируемой космонавтики «Альбатрос» имени Сергея Павловича Королёва
Секция истории космонавтики и ракетной техники межрегиональной общественной организации Федерации космонавтики России
Головные обтекатели ракет-носителей
Пилотируемых космических кораблей.
Головной обтекатель ракеты-носителя имеет форму, обеспечивающую наименьшее аэродинамическое сопротивление.
Головные обтекатели также могут разрабатываться для подводного или очень быстрого наземного движения.
На ракетах головной обтекатель состоит из камеры, в которой содержится полезная нагрузка (например, спутник), и внешней поверхности, рассчитанной на воздействие высоких температур.
Наиболее фундаментальные исследования сверхзвуковых полётов привели к созданию обтекателей для спускаемых космических аппаратов и для ядерных боеголовок.
Обычно обтекатели имеют форму конусообразного тела вращения.
Существующие на сегодняшний день тенденции развития мировой и отечественной ракетно-космической техники направлены на всё большее увеличение габаритов и массы выводимого на орбиту полезного груза.
Это в свою очередь повышает требования к головным обтекателям (ГО) ракет-носителей (РН).
Хотя время эксплуатации ГО в полёте составляет всего несколько минут, его конструкция при минимальной массе должна обеспечить целостность, работоспособность и защиту от разогрева ПГ при прохождении РН плотных слоев атмосферы.
В настоящее время для ГО используется две основные конструктивно-силовые схемы (КСС) – подкреплённая оболочка или сэндвичевая (трёхслойная) с различными видами заполнителей.
|
|
|
Главной особенностью этих КСС является то, что нагрузка в основном воспринимается обшивкой, а рёбра или заполнитель обеспечивает изгибную жёсткость и сопротивляемость потере устойчивости.
В качестве конструкционных материалов для несущих слоёв ГО всё шире применяются высокопрочные и высокомодульные полимерные композиционные материалы (ПКМ) из углепластика, стеклопластика, органопластика и заполнителя сотовой структуры.
В силу того, что в процессе эксплуатации ГО подвержен как силовому (аэродинамическому, инерциальному, динамическому), так и интенсивному тепловому воздействию, при его проектировании необходимо обеспечить не только несущую способность его конструкции с учётом наличия повышенных температур, но и обеспечить допустимые диапазоны температур наружной и внутренней поверхностей его силовых оболочек.
Величину температуры наружной поверхности силовых оболочек обычно стараются обеспечить такой, при которой не происходят структурные превращения в ПКМ (обычно это температура стеклования) и не нарушаются адгезионные свойства применяемых клеев.
При этом для обеспечения допустимого диапазона температур применяются всевозможные теплозащитные покрытия, масса которых может быть соизмеримой, а в некоторых случаях даже больше, чем собственно масса силовой оболочки.
В зависимости от степени включения в обеспечение несущей способности конструкции все теплозащитные покрытия можно подразделить на две группы: с несущим корпусом (интегрального типа) и присоединённые, которые не выполняют силовых функций.
При этом для изготовления теплозащиты могут использоваться как разрушающиеся, так и неразрушающиеся материалы.
Определение расчётных тепловых режимов, выбор рациональных параметров теплозащитного покрытия и его толщины является сложной проблемой.
|
|
|
Для конструкций данного класса тепловая защита в полной мере обеспечивается применением аблирующих (разрушающихся) теплозащитных покрытий, отдельному расчёту и выбору параметров которых посвящены работы, в которых приведены основные расчётные схемы различных теплозащитных материалов и обобщены методы определения их основных характеристик.
Допустимый диапазон температур для внутренней поверхности силовых оболочек ГО определяется существующими жёсткими требованиями к его внутреннему пространству, где размещен ПГ.
В этом случае допустимый диапазон температур можно обеспечить не только наружным теплозащитным покрытием ГО, но учетом при его проектировании теплоизолирующих свойств применяемых материалов, особенностей их КСС.
|
|
|
