ОПТИМІЗАЦІЯ ПРОЕКТНИХ ПАРАМЕТРІВ КОМПОЗИТНОГО ГОЛОВНОГО ОБТІЧНИКА РАКЕТИ-НОСІЯ ПРИ ОДНОЧАСНОМУ СИЛОВОМУ І ТЕПЛОВОМУ НАВАНТАЖЕННІ

Кондратьєв, АВ, Коваленко, ВО
Косм. наука технол. 2019, 25 ;(4):03-21
Мова публікації: Російська
Анотація: 
Викладено основні аспекти багатоетапної методики оптимізації за масою основних конструктивних елементів композитного головного обтічника ракети-носія при одночасному тепловому і силовому навантаженні. Методику реалізовано у рамках запропонованого раніше комплексного підходу інтегрального проектування агрегатів розглянутого класу техніки.
      Отримані результати дозволяють для практично всього спектру зовнішніх навантажень на головний обтічник проводити одночасну оптимізацію глибокого рівня в кожному відсіку товщини теплозахисного покриття, схеми армування і структури несучих обшивок, висоти стільникового заповнювача і геометричних параметрів його чарунки, а також параметрів додаткового силового набору. При цьому забезпечуються допустимі діапазони температур зовнішньої і внутрішньої поверхонь розглянутого агрегата, несуча здатність його оптимального варіанта у всіх критичних зонах з урахуванням погіршень фізико-механічних характеристик застосовуваних матеріалів від теплового впливу і виконання додаткових функціональних і технологічних обмежень. Реалізація запропонованої методики при оптимізації за масою конструктивних параметрів конкретного реального виробу — головного обтічника ракети-носія «Циклон-4» — виявила її ефективність, що проявилося у значному зменшенні маси оптимального виробу порівняно з вихідним його варіантом.
Ключові слова: головний обтічник, композит, конструктивно-силова схема, оптимізація, тепловий і силовий вплив, теплозахист
References: 
1. Бакулин В. Н., Гусев Е. Л., Марков В. Г. Методы оптимального проектирования и расчёта композиционных конструкций. Москва: Физматлит, 2008. Т. 2. 256 с.
2. Белозеров Л. Г., Киреев В. А. Композитные оболочки при силовых и тепловых воздействиях. Москва: Физматлит, 2003. 388 с.
3. Близниченко В. В., Джур Є. О., Краснікова Р. Д. Проектування і конструювання ракет-носіїв. Дніпропетровськ: Вид-во ДНУ, 2007. 504 с.
4. Гайдачук А. В., Гайдачук В. Е., Кондратьев А. В., Коваленко В. А., Кириченко В. В., Потапов А. М. Методология разработки эффективных конструктивно-технологических решений композитных агрегатов ракетно-космической техники. Харьков: Нац. аэрокосм. ун-т им. Н. Е. Жуковского «Харьков. авиац. ин-т», 2016. Т. 2. 250 с. ISBN 978-966-662-712-7.
5. Гайдачук В. Е., Кириченко В. В., Кондратьев А. В., Танчик Е. В., Сливинский В. И., Кушнарев А. П., Коваленко В. А. Расчет головного блока ракеты-носителя «Циклон-4» при различных случаях нагружения. Эффективность сотовых конструкций в изделиях авиационно-космической техники: сб. матер. IV междунар. науч.-практич. конф., Днепропетровск 01—03 июня 2011 г. .Днепропетровск, 2011. С. 91—97.
6. Давидсон Б. Х., Смирнов А. В., Балашов В. В. Перспективы развития авиационно-космических систем. Проблемы создания перспективной авиационно-космической техники. 2005. С. 79—91.
7. Дегтярев А. В. Ракетная техника. Проблемы и перспективы. Избранные научно-технические публикации. Днепропетровск: АРТ-ПРЕСС, 2014. 420 с.
8. Дегтярев А. В., Кушнарев А. П., Гаврилко В. В., Коваленко В. А., Кондратьев А. В., Потапов А. М. Оценка несущей способности композитного фитинга системы разделения отсеков ракет-носителей. Космическая техника. Ракетное вооружение. 2013. Вып. 1 (103). С. 18—21. 
9. Замула Г. Н., Кретов А. С. Прочность высокотемпературных конструкций летательных аппаратов. Казань: Изд-во Казан. гос. техн. ун-та, 2004. 468 с.
10. Кондратьев А. В., Дмитренко А. Г., Стэнилэ К. Д., Царицынский А. А. Анализ номенклатуры типовых композитных агрегатов ракет космического назначения и применяемых для них конструктивно-силовых схем. Вопросы проектирования и производства конструкций летательных аппаратов. 2014. Вып. 3 (79). С. 19—30.
11. Кулага Е. С., Оленин И. Г. Разработка головных обтекателей из композиционных материалов. Воздушный транспорт. 2006. Вып. 1. С. 418—436.
12. Линник А. К., Красникова Р. Д., Липовский В. И., Баранов Е. Ю. Композиты в конструкциях корпусов ракет-носителей. Системный анализ проблем и перспектив разработки и применения. Днипро: ЛИРА, 2018. 260 с.
13. Немировский Ю. В., Янковский А. П. Рациональное проектирование армированных конструкций (под ред. В. М. Фомина). Новосибирск: Наука, 2002. 488 с.
14. Полежаев Ю. В., Резник С. В., Баранов А. Н. Материалы и покрытия в экстремальных условиях. Взгляд в будущее. Москва: Изд-во МГТУ им. Н. Э. Баумана, 2002. Т. 3. 264 с.
15. Скороход В. В., Никифоров Н. А, Резник С. В. Материалы и покрытия в экстремальных условиях. Взгляд в будущее (под ред. С. В. Резника). Москва: Изд-во МГТУ им. Н. Э. Баумана, 2002. Т. 2. 296 с.
16. Тихий В. Г., Кондратьев А. В., Смоленко А. Г., Кириченко В.Л. Определение эффективного коэффициента теплопроводности сотового заполнителя методом электротепловой аналогии. Вопросы проектирования и производства конструкций летательных аппаратов. 2012. Вып. 2 (70). С. 66—76.
17. Чумаченко Е. Н., Полякова Т. В., Аксенов С. А. Математическое моделирование в нелинейной механике (Обзор программных комплексов для решения задач моделирования сложных систем). Москва: Ин-т космич. исслед. РАН, 2009. 43 с.
18. Bille M., Robyn K. Practical microsat launch systems: economics and technology // AIAA/USA Conference on Small Satellites. Режим доступа: http://digitalcommons. usu.edu.
19. Gaidachuk V. E., Kondratiev A. V., Chesnokov A. V. Changes in the thermal and dimensional stability of the structure of a polymer composite after carbonization. Mechanics of Composite Materials. 2017. 52, No. 6. P. 799—806. DOI: 10.1007/s11029-017-9631-6
20. Kondratiev A. V., Prontsevych О. O. Stabilization of physicalmechanical characteristics of honeycomb filler based on the adjustment of technological techniques for its fabrication. EasternEuropean Journal of Enterprise Technologies. 2018. 5/1 (95). P. 71—77. DOI: 10.15587/1729-4061.2018.143674
21. Kondratiev A., Gaidachuk V. Weight-based optimization of sandwich shelled composite structures with a honeycomb filler. EasternEuropean Journal of Enterprise Technologies. 2019. Vol 1/1 (97). P. 24—33. DOI: 10.15587/1729-4061.2019.154928
22. Mackerle J. Finite element analyses of sandwich structures: a bibliography (1980—2001). Engineering Computations. 2002. No. 19:2. P. 206—245. doi/10.2514/2.991.
23. Pirk R., Desmet W., Pluymers B., Sas P., Goes Luis C. S. Vibro-acoustic Analysis of the Brazilian Vehicle Satellite Launcher (VLS) fairing. PROCEEDINGS OF ISMA 2002. Vol. V. Р. 2075—2083.
24. Ranjan Ganguli Optimal Design of Composite Structures: A Historical Review. Journal of the Indian Institute of Science. 2013. No. 93(4). P. 557—570.
25. Slyvyns’kyy V., Gajdachuk A., Tkachenko G., Kirichenko V., Karpikova O., Verbitskaya N. Creation of energy-saving technologies of forming articles made of polymeric composite materials. 60th International Astronautical Congress 2009. Daejeon, South Korea. IAC09.C2.4.9.
26. Slyvyns’kyy V., Gajdachuk V., Gajdachuk А., Slyvyns’ka N. Weight optimization of honeycomb structures for space applications. 56th International Astronautical Congress 2005. Japan, Fukuoka. IAC-05-C2.3.07.
27. Slyvyns’kyy V., Gajdachuk V., Kirichenko V., Kondratiev A. Basic parameters’ optimization concept for composite nose fairings of launchers (Conference Paper). 62nd International Astronautical Congress, IAC 2011. Cape Town, 3 — 7 October 2011. Red Hook, NY: Curran, 2012. Vol. 9. P. 5701—5710.
28. Slyvyns’kyy V., Slyvyns’kyy M., Polyakov N., Gajdachuk A., Gajdachuk V., Kirichenko V. New concept for weight optimization of launcher nose firings made of honeycomb structures. 57th International Astronautical Congress 2006. Valencia,Spain. IAC-06-C2. P. 1.11.
29. Slyvynskyi V. I., Sanin А. F., Kharchenko М. Е., Kondratiev А. V. Thermally and dimensionally stable structures of carbon-carbon laminated composites for space applications. 65th International Astronautical Congress, Toronto, Canada, 29 September — 3 October 2014. IAC-14,C2,4,11,x21459.
30. Slyvynskyi V. I., Коvаlеnко V. А., Kondratiev А. V., Kharchenko М. Е. New possibilities in creating of effective composite size-stable honeycomb structures designed for space purposes (Conference Paper). 64th International Astronautical Congress. IAC 2013. Beijing, China, 23—27 September 2013. Red Hook, NY: Curran, 2013. Vol. 7. P. 5643—5655.
31. Smerdov A. A. A Computational Study in Optimum Formulations of Optimization Problems on Laminated Cylindrical Shells for Buckling. I. Shells under Axial Compression. Composite Science and Technology. 2000. 60. P. 2057—2066.
32. Smerdov A. A. A Computational Study in Optimum Formulations of Optimization Problems on Laminated Cylindrical Shells for Buckling. II. Shells under External Pressure. Composite Science and Technology. 2000. 60. P. 2067—2076.
33. Vasiliev V. V., Barynin V. A., Razin A. F. Anisogrid composite lattice structures — Development and aerospace applications. Composite Structures. 2012. № 94. P. 1117—1127.
34. Webb G. Is Access to Space Really a Hurdle. 59th International Astronautical Congress 2008. Glasgow, Scotland. IAC-08.B4.5.2.