В Новосибирском государственном техническом университете НЭТИ предложили методику оценки надежности анизогридных композитных конструкций космического аппарата, чтобы уменьшить их массу без потери характеристик прочности. Уменьшение массы таких конструкций, в свою очередь, позволит вывести больше полезного груза на орбиту.
Работа ведется в рамках научной диссертации «Надежность сетчатых трансформируемых конструкций при рациональном проектировании реберной структуры» аспиранта кафедры прочности летательных аппаратов НГТУ НЭТИ Лидии Ковальчук.
«Для сетчатых конструкций, которые широко применяются в ракетной и космической технике, характерна реберная структура, элементами которой являются спиральные и кольцевые ребра. Анизогридная конструкция образована пересечениями спиральных ребер с кольцевыми. Мной предложена методика оценки надежности таких конструкций — она включает в себя оценку на прочность, устойчивость и жесткость оболочек. Сама методика состоит из нескольких частей: расчет параметров реберной структуры (толщина и высота, угол наклона спирального ребра к образующей, число пар спиральных ребер); написание алгоритмов для подбора параметров; постановка задачи о проведении многофакторного вычислительного эксперимента, направленного на изучение влияния числа спиральных ребер и угла наклона спиральных ребер к образующей на состояние конструкций», — рассказала автор исследования.
По ее словам, так как сетчатые оболочки используются в космических аппаратах в качестве силовых элементов, то при выведении на орбиту конструкция испытывает продольные и поперечные усилия, а в космосе испытывает кручение. Вклад в эти усилия дает масса конструкции и присоединительного оборудования. «Поэтому, уменьшая массу сетчатой конструкции без потери прочностных характеристик, мы имеем возможность снижения расхода топлива, материала и вывода на орбиту больше полезного груза», — добавила Лидия Ковальчук.
Уникальность данного исследования состоит в разработке методики интегральной оценки надежности при эксплуатации (взлет и работа на орбите) трансформируемой анизогридной оболочки летательного аппарата с учетом снижения ее массы.
На фото: сетчатая оболочка, смоделированная в конечно-элементном комплексе ANSYS
