ВПЛИВ ФАКТОРІВ КОСМОСУ НА НАДЛЕГКУ СИСТЕМУ ТЕПЛОВОГО ЗАХИСТУ КОСМІЧНИХ АПАРАТІВ: КОНЦЕПЦІЯ, МЕТОДИ ТА АНАЛІЗ РИЗИКІВ

Автор:

Яценко Віталій Олексійович , Інститут космічних досліджень НАН України та ДКА України (просп. Академіка Глушкова, 40, корп. 4/1, м. Київ, 03187, Україна).

Фальченко Юрій В’ячеславович, Інститут електрозварювання ім. Є.О. Патона НАН України (вул. Боженка, 11, м. Київ, 03680, Україна)

Петрушинець Лідія Вячеславівна, Інститут електрозварювання ім. Є.О. Патона НАН України (вул. Боженка, 11, м. Київ, 03680, Україна)

Клименко Юрій Олександрович , Інститут космічних досліджень НАН України та ДКА України (просп. Академіка Глушкова, 40, корп. 4/1, м. Київ, 03187, Україна).

Новомлинець Олег Олександрович, Чернігівський національний технологічний університет (вул. Шевченка, 95, м. Чернігів, 14027, Україна)

Мова статті: українська

Анотація:

Актуальність теми дослідження. Використання багаторазових космічних апаратів напряму залежить від надійності системи теплового захисту (СТЗ).

Постановка проблеми. На космічний апарат в польоті впливає багато негативних факторів, які можуть порушувати його тепловий захист. У статті розглядається проблема оцінки ризику при впливі факторів космосу на СТЗ.

Аналіз досліджень і публікацій. Провідне місце при створенні багаторазових космічних апаратів займає проблема теплового захисту.

Виділення не вирішених раніше частин глобальної проблеми. Проведена оцінка ризику, моделювання розподілу температури в зразку з Ni в залежності від його пористості та експериментальні дослідження по нагріванню макетного зразка тришарової стільникової панелі.

Постановка завданняОцінка ризику при впливі факторів космосу на СТЗ космічних апаратів та порівняльний аналіз результатів чисельного моделювання і експериментальних досліджень при дифузійному зварюванні теплозахисної панелі (ТЗП).

Виклад основного матеріалу. Проведено аналіз впливу факторів космосу на СТЗ. На основі аналізу температурних полів для забезпечення однорідності нагрівання ТЗП розроблено технологічне оснащення.

Висновки. Проведено аналіз впливу факторів космічного середовища на систему теплового захисту космічних апаратів. Запропоновано нову концепцію моделювання системи СТЗ, яка ґрунтується на наступних принципах: синергетичних, фізичних і обчислювальних.

Розроблено алгоритмічне та програмне забезпечення для моделювання системи теплового захисту космічних апаратів і розрахунку величини ризику. Отримано залежність величини ризику від факторів космосу.

Проведено аналіз умов нагріву ТЗП при дифузійному зварюванні у вакуумі. Встановлено, що характер нагрівання залежить від ряду факторів.

При нагріванні ТЗП без застосування оснащення в ній спостерігається переважний нагрів стільникового заповнювача і кутів кришок відповідно до 900 С і 800 С при уповільненому нагріванні центральної частини кришок. Застосування технологічного оснащення забезпечує більш рівномірне нагрівання всієї панелі.

Ключові слова:

система теплового захисту, фактори космосу, аналіз ризиків, космічні апарати багаторазового використання, моделювання, дифузійне зварювання

Список використаних джерел:

  1. Johnson S. M. Thermal Protection Materials and Systems: An Overview / S. M. Johnson // Engineered Ceramics: Current Status and Future Prospects. – Hoboken, New Jersey: John Wiley & Sons, Inc., 2016. – Pр. 224–243.

  2. Parul Agrawal. Investigation of Performance Envelope for Phenolic Impregnated Carbon Ablator(PICA) / Parul Agrawal, Dinesh Prabhu // 54th AIAA Aerospace Sciences Meeting, 4-8 January 2016. – San Diego, California, USA, 2016. – Pр. 1–16.

  3. Detailed analysis of species production from the pyrolysis of the Phenolic Impregnated Carbon Ablator / Hsi-Wu Wong, Jay Peck, James Assif [et al.] // Journal of Analytical and Applied Pyrolysis. –2016. – Vol. 122, Issue 11. – Pр. 258–267.

  4. Демонис И. М. Материалы ВИАМ в космической технике / И. М. Демонис, А. П. Петрова // Все материалы. Энциклопедический справочник. – 2011. – № 6. – С. 2–9.

  5. Авиационно-космические системы : сборник статей / [под ред. Г. Н. Лозино-Лозинского, А. Г. Братухина]. – М. : МАИ, 1997. – 416 с.

  6. Элементы (типы) теплозащиты «Бурана» [Электронный ресурс]. – Режим доступа : http://www.buran.ru/htm/tersaf4.htm.

  7. Donald M. Curry. Space Shuttle Orbiter thermal protection system design and flight experience / Donald M. Curry // First ESA/ESTEC Workshop on Thermal Protection Systems, 5-7 May 1993. – Noordwijk, Netherlands, 1993.

  8. Pate-Cornell M. E. Safety of the thermal protection systeothe spacshuttlorbiter: Quantitative analysiand organizational factors. Phase 1: Risk-basepriority scaland preliminary observations M. E. Pate-Cornell, P. S. Fischbeck. – Langle : National Aeronautics and Space Administration Scientific and Technical, 1990– 110 p.

  9. Yatsenko V. Optimization methods in material science: synergetics, dynamical models, and optimization problems / V. Yatsenko // 3rd International Scientific conference «Nonlinear analysis and applications», 15 May 2015– Kiev, 2015.  P. 79.

  10. Superlight-weight thermal protection systems for space applications: conception, methods, and applications / V. Yatsenko, A. Girenko, I. Husarova [et al.] // 6th European Conference for Aeronautic and Space Sciences (EUCAS 2015), 29 June – 3 July 2015 Krakow, Poland, 2015– P. 169.

  11. Space weather influence on power systems: prediction, risk analysis, and modeling / V. Yatsenko, M. Pardalos, N. Boyko, S. Rebennack// EnergySystems. – 2010.Vol. 1, № 2.– Pр. 197207.

  12. Мусин Р. А. Соединение металлов с керамическими материалами / Р. А. Мусин, Г. В. Конюшков. – М. : Машиностроение, 1991. – 223 с.

Завантажити