Kimin tarafından çalışılacağı roket ve uzay kompozit yapıları. Uçaklarda kompozit malzemeler. Kompozit malzeme kavramı ve roket biliminde uygulaması

giriiş

Modern roket ve uzay teknolojisi polimer olmadan düşünülemez kompozit malzemeler. Uzay araştırma araçları geliştirilirken, uzay uçuşlarının yüklerine (yüksek sıcaklık ve basınç, fırlatma aşamasındaki titreşim yükleri, Düşük sıcaklık uzay, derin vakum, radyasyona maruz kalma, mikropartiküllere maruz kalma vb.) oldukça düşük bir kütleye sahipken. Kompozit malzemeler tüm bu gereksinimleri karşılamaktadır. Kompozit malzemeler, iyi ağırlıkları ve avantajları nedeniyle uçak ve uzay teknolojisinde yaygın olarak kullanılmaktadır. mekanik karakteristiği Bu da yüksek sıcaklıklarda da çalışabilen hafif ve dayanıklı yapılar oluşturmayı mümkün kılıyor.

Kompozit malzeme kavramı ve roket biliminde uygulaması

Günümüzde kompozitler uçak ve roketçilikte en popüler ve en sık kullanılan malzemelerdir. Bu malzemelerin çoğu, yapılarına en uygun olanlardan daha hafif ve daha güçlüdür. fiziki ozellikleri metal (alüminyum ve titanyum) alaşımları. Çoğu kompozitte (laminatlar hariç), bileşenler bir matrise (veya bağlayıcıya) ve bunun içinde bulunan takviye elemanlarına (veya dolgulara) bölünebilir. Yapısal amaçlı kompozitlerde, takviye elemanları genellikle malzemenin gerekli mekanik özelliklerini (mukavemet, sertlik vb.) Birlikte çalışma takviye elemanları ve bunların korunması mekanik hasar ve agresif kimyasal ortam. Takviye elemanları ve bir matris birleştirildiğinde, yalnızca yansıtan bir dizi özelliğe sahip bir bileşim oluşturulur. başlangıç özellikleri bileşenlerini değil, aynı zamanda bireysel bileşenlerin sahip olmadığı yeni özellikleri de içerir.

Kompozit malzemelerin kullanılması, bir ürünün (roket, uzay aracı) ağırlığının yapı tipine bağlı olarak %10...50 oranında azaltılmasını ve buna bağlı olarak güvenilirliği artırırken yakıt tüketimini azaltmayı mümkün kılar. Plastik (polimer) bir tabanın cam, Kevlar veya karbon fiberlerle güçlendirildiği kompozit malzemeler de oluşturulmuştur. Kompozit malzemeler, yüksek sıcaklıklarda da çalışabilen hafif ve dayanıklı yapılar oluşturmayı mümkün kılan iyi ağırlıkları ve mekanik özellikleri nedeniyle uçak yapımında ve uzay teknolojisinde yaygın olarak kullanılmaktadır.

Ağırlığın azaltılması, uzay aracı tasarımında en önemli önceliktir. İnce duvarlı kabuklar oluşturma alanındaki birçok ilerleme, kökenlerini bu gereksinime borçludur. Bu tasarımın tipik örnekleri Atlas sıvı fırlatma aracı ve katı roket tasarımıdır. Atlas için özel bir süperşarjlı monokok kabuk oluşturuldu. Katı yakıtlı bir motora sahip bir roket, bir cam filamanın katı yakıt yüküne benzeyen bir mandrel etrafına sarılması ve yara tabakasının vulkanizasyondan sonra sertleşen özel bir reçine ile emprenye edilmesiyle üretilir. Bu teknoloji ile hem uçağın destek kabuğu hem de nozullu roket motoru aynı anda elde ediliyor. Modern kompozit malzemeler kullanılarak, yeniden giriş uzay aracı, ısıya karşı koruyucu bir malzeme tabakası ile kaplanmış konik şekilli bir kabuk ile tasarlandı; yüksek sıcaklıklar, yapıyı soğutur.

Bir diğer parlayan örnek kompozit malzemelerin kullanımı - Dünya atmosferinde hipersonik hızlarda (Mach 5 veya 6000 km/saatten fazla) uçabilen yörüngesel uzay mekiği. Cihazın kanatları çok kirişli bir çerçeveye sahiptir; Güçlendirilmiş monokok kokpit, kanatlar gibi, alüminyum alaşım. Kargo bölmesi kapıları grafit-epoksi kompozit malzemeden yapılmıştır. Cihazın termal koruması birkaç bin akciğer tarafından sağlanıyor seramik karolar yüzeyin bazı kısımlarını kaplayan, maruz kalmak büyük ısı akışları.

İçin uzay istasyonu Rus-Amerikan programına uygun olarak oluşturulan "Alfa", birçok yapısal eleman kompozit malzemelerden yapılmıştır: yüksek mukavemetli kafes çubuklar, paneller Solar paneller, basınçlı kaplar, “kuru” bölmeler, reflektörler vb.

Polimer kompozit malzemelerden üretilen ve basınç altında çalışan hafif kaplar ve konteynerler, roket ve uzay teknolojisinde başarıyla kullanılmaktadır. Oluşturuldu ve işletildi yakıt tankları pilotlar ve astronotlar için balonlar, roket motoru muhafazaları, basınç akümülatörleri, solunum silindirleri???. Organik ve cam elyafların kullanılması, yüksek ağırlık mükemmellik katsayısına sahip dayanıklı basınç silindirlerinin oluşturulmasını mümkün kılacaktır.

Şu anda karbon fiber plastikler, yani havacılık ve roketçilikte yaygın olarak kullanılmaktadır. karbon fiber takviyeli polimerler.

Karbon fiberler ve karbon kompozitler koyu siyaha mı sahip? özel elektrofiziksel özellikler (örneğin radar antenleri için) ve ayrıca ısı direnci ve termal iletkenlik gereksinimleri sağlayan, renk ve elektriği iyi iletir.

Karbon fiber, roket burun konileri, maksimum aerodinamik yüklere maruz kalan yüksek hızlı uçak parçaları, roket motoru nozulları vb. yapımında kullanılır. Ek olarak, grafitin katı bir yağlayıcı olduğu göz önüne alındığında, yüksek hızlı uçaklara yönelik fren balataları ve diskleri karbon fiberden yapılmıştır??? uzay gemileri yeniden kullanılabilir Mekik ve yarış arabaları. Karbon fiberden yapılmış anten yapılarının aynaları, uydular aracılığıyla iletişim sorunlarının çözümünde geniş uygulama alanı bulacaktır. 15 kg'a kadar kütleye sahip kullanımlarının, en az 20 yıllık hizmet ömrü ile 900 kgf'lik yıkıcı bir yük sağlayacağını dikkate almak önemlidir. Karbon fiberden yapılmış kompozit malzemeler (üç katmanlı) yük taşıyan elemanlar belirli çalışma koşulları altında tek katmanlı (monolitik) olanlarla karşılaştırıldığında yapılar ve belirli bir eleman kütlesinde artan yükler şunları sağlayacaktır: yapısal elemanın kütlesinde% 40...50 oranında bir azalma ve sertliğinde bir artış %60...80 oranında; güvenilirliği %20...25 oranında artırmak ve artırmak Garanti süresi%60...70 oranında.

İyi çalışmanızı bilgi tabanına göndermek basittir. Aşağıdaki formu kullanın

Bilgi tabanını çalışmalarında ve çalışmalarında kullanan öğrenciler, lisansüstü öğrenciler, genç bilim insanları size çok minnettar olacaklardır.

Yayınlanan http://allbest.ru

Rapor

Kompozit malzemeler V uçak

giriiş

Modern roket ve uzay teknolojisi, polimer kompozit malzemeler olmadan düşünülemez. Uzay araştırma araçları geliştirilirken, uzay uçuşlarının yüklerine (yüksek sıcaklık ve basınç, fırlatma aşamasındaki titreşim yükleri, uzayın düşük sıcaklıkları, derin vakum, radyasyona maruz kalma, mikropartiküllere maruz kalma vb.) dayanması gereken yeni malzemeler gereklidir. Bu oldukça düşük bir kütledir. Kompozit malzemeler tüm bu gereksinimleri karşılamaktadır. Kompozit malzemeler, yüksek sıcaklıklarda da çalışabilen hafif ve dayanıklı yapılar oluşturmayı mümkün kılan iyi ağırlıkları ve mekanik özellikleri nedeniyle uçak yapımında ve uzay teknolojisinde yaygın olarak kullanılmaktadır.

1. Kompozit malzeme kavramı ve roket biliminde uygulaması

Günümüzde kompozitler uçak ve roketçilikte en popüler ve en sık kullanılan malzemelerdir. Bu malzemelerin birçoğu fiziksel özellikleri bakımından en uygun metal (alüminyum ve titanyum) alaşımlarından daha hafif ve daha güçlüdür. Çoğu kompozitte (laminatlar hariç), bileşenler bir matrise (veya bağlayıcıya) ve bunun içinde bulunan takviye elemanlarına (veya dolgulara) bölünebilir. Yapısal amaçlı kompozitlerde, takviye elemanları genellikle malzemenin gerekli mekanik özelliklerini (mukavemet, sertlik vb.) Sağlar ve matris, takviye elemanlarının ortak çalışmasını ve bunların mekanik hasarlardan ve agresif kimyasal ortamlardan korunmasını sağlar. Takviye elemanları ve matris birleştirildiğinde, yalnızca bileşenlerinin orijinal özelliklerini değil aynı zamanda bireysel bileşenlerin sahip olmadığı yeni özellikleri de yansıtan bir dizi özelliğe sahip bir bileşim oluşur.

Ağırlığın azaltılması, uzay aracı tasarımında en önemli önceliktir. İnce duvarlı kabuklar oluşturma alanındaki birçok ilerleme, kökenlerini bu gereksinime borçludur. Bu tasarımın tipik örnekleri Atlas sıvı fırlatma aracı ve katı roket tasarımıdır. Atlas için özel bir süperşarjlı monokok kabuk oluşturuldu. Katı yakıtlı bir motora sahip bir roket, bir cam filamanın katı yakıt yüküne benzeyen bir mandrel etrafına sarılması ve yara tabakasının vulkanizasyondan sonra sertleşen özel bir reçine ile emprenye edilmesiyle üretilir. Bu teknoloji ile hem uçağın destek kabuğu hem de nozullu roket motoru aynı anda elde ediliyor. Modern kompozit malzemeler kullanılarak, yeniden giriş uzay aracı, yüksek sıcaklıklarda buharlaşarak yapıyı soğutan, ısıya karşı koruyucu bir malzeme tabakasıyla kaplanmış konik bir kabuk ile tasarlanmıştır.

Kompozit malzemelerin kullanımının bir başka çarpıcı örneği, Dünya atmosferinde hipersonik hızlarda (Mach 5 veya 6000 km/saatten fazla) uçabilen yörüngesel uzay mekiğidir. Cihazın kanatları çok kirişli bir çerçeveye sahiptir; Güçlendirilmiş monokok kokpit, kanatlar gibi alüminyum alaşımdan yapılmıştır. Kargo bölmesi kapıları grafit-epoksi kompozit malzemeden yapılmıştır. Cihazın termal koruması, yüzeyin büyük ısı akışlarına maruz kalan kısımlarını kaplayan birkaç bin hafif seramik karo ile sağlanmaktadır.

Rus-Amerikan programına uygun olarak oluşturulan Alpha uzay istasyonu için birçok yapısal eleman kompozit malzemelerden yapılmıştır: yüksek mukavemetli kafes çubukları, güneş panelleri, basınçlı kaplar, kuru bölmeler, reflektörler vb.

Polimer kompozit malzemelerden üretilen ve basınç altında çalışan hafif kaplar ve konteynerler, roket ve uzay teknolojisinde başarıyla kullanılmaktadır. Pilotlar ve astronotlar için yakıt depoları, silindir balonları, roket motoru muhafazaları, basınç akümülatörleri, solunum silindirleri oluşturuldu ve kullanılıyor??? Organik ve cam elyafların kullanılması, yüksek ağırlık mükemmellik katsayısına sahip dayanıklı basınç silindirlerinin oluşturulmasını mümkün kılacaktır.

Şu anda karbon fiber plastikler, yani havacılık ve roketçilikte yaygın olarak kullanılmaktadır. karbon fiber takviyeli polimerler.

Karbon fiber, roket burun konileri, maksimum aerodinamik yüklere maruz kalan yüksek hızlı uçak parçaları, roket motoru nozulları vb. yapımında kullanılır. Ayrıca, grafitin katı bir yağlayıcı olduğu göz önüne alındığında, karbon fiber, yüksek hızlı uçaklar, yeniden kullanılabilir uzay mekiği ve yarış arabaları için fren balataları ve diskleri yapımında kullanılıyor. Karbon fiberden yapılmış anten yapılarının aynaları, uydular aracılığıyla iletişim sorunlarının çözümünde geniş uygulama alanı bulacaktır. 15 kg'a kadar kütleye sahip kullanımlarının, en az 20 yıllık hizmet ömrü ile 900 kgf'lik yıkıcı bir yük sağlayacağını dikkate almak önemlidir. Yük taşıyan yapı elemanlarında karbon fiberden yapılmış kompozit malzemeler (üç katmanlı), belirli çalışma koşulları altında tek katmanlı (monolitik) ile karşılaştırıldığında ve belirli bir eleman kütlesi için artan yükler aşağıdakileri sağlayacaktır: yapısal elemanda %40...50 oranında artış ve sertliğinde %60...80 oranında artış; güvenilirliği %20...25 artırır ve garanti süresini %60...70 artırır.

2. Kompozit malzemelerin geliştirilmesinde nanoteknolojinin uygulanması

NASA ve Johnson Uzay Merkezi ortak geliştirme ve uygulama konusunda anlaşma imzaladı yüksek teknoloji ve özellikle uzay araştırmaları için nanoteknoloji. NASA uzay aracının fırlatılmasını basitleştirmeyi planlıyor??? nanotüplere dayalı bir uzay asansörü kullanarak yörüngeye.

Nanotüpler yüksek sertlik ile karakterize edilir ve bu nedenle bunlara dayalı malzemeler çoğu modern havacılık-yapı malzemesinin yerini alabilir. Nanotüp bazlı kompozitler modern uzay araçlarının ağırlığını azaltacak??? neredeyse iki katına çıktı.

NASA ve LiftPort Inc.'den araştırmacılar büyük nesnelerin çıktısını basitleştirmeyi teklif edin??? "Uzay asansörü" adını verdikleri bir sistemi kullanarak yörüngeye taşıyacaklar. Uzay asansörü, bir ucu Dünya yüzeyine tutturulmuş, diğeri ise Dünya'nın uzaydaki yörüngesinde (100.000 km yükseklikte) bulunan bir şerittir. Bandın alt ucunun yer çekimi kuvveti, üst ucun merkezcil ivmesinin neden olduğu kuvvetle telafi edilir ve bant sürekli olarak gergin durumdadır.

Bandın uzunluğunu değiştirerek farklı yörüngeler elde edilebilir. Yararlı bir uzay kapsülü var mı? yük bant boyunca hareket edecektir. Son istasyonda gerekirse kapsül asansörden ayrılarak açık alana gider.

Kapsülün hızı 11 km/s olacaktır. Bu hız, Mars ve diğer gezegenlere yolculuğun başlaması için yeterli olacak. Yukarıdakilere dayanarak, kapsülü fırlatmanın maliyetinin yalnızca yörüngeye yolculuğunun başlangıcında olacağı sonucuna varıyoruz. İniş şu saatte yapılacak: Ters sipariş- İnişin sonunda kapsül, Dünya'nın çekim alanı tarafından hızlandırılacaktır.

1991 yılında icat edilen tek duvarlı karbon nanotüpler, asansör kayışlarının çekirdeğini oluşturacak kadar güçlüdür.

Çelikten 100 kat daha güçlüler ve teorik olarak bir asansör yapmak için gerekenden 3-5 kat daha güçlüler.

1 m uzunluğunda ve 5 cm genişliğinde nanotüplerden oluşan bant yüksek mukavemete sahiptir. Kayış malzemesinin mukavemet/ağırlık oranı yüksek oranda sertleştirilmiş çeliğe göre daha yüksektir.

Nanotüpler aynı zamanda nanoelektronik cihazların, yüksek güçlü bilgisayarların ve hafıza cihazlarının geliştirilmesinde de oldukça faydalı olacaktır.

3.Kendini iyileştiren kompozit malzemeler

kompozit roketçilik yapısal malzemesi

Deneysel? yapısal? uzay aracı için malzeme??? konutlarının servis ömrünü iki katına çıkaracak. Çatlaklar ve küçük çukurlar, hızlı sertleşen özel bir bileşim ile yapının mukavemetinde bir azalmaya neden olmadan derhal onarılacaktır.

Uzay aracı gövdeleri??? sürekli olarak keskin sıcaklık kontrastlarına maruz kalıyorlar???. Güneş ışınları yüzeyi 100°C veya daha yüksek bir sıcaklığa ısıtabilir. Cihaz dünyanın gölgesine girdiğinde hızla soğumaya başlar. Basit bir dönüş bile cihazın yüzeyinde sabit sıcaklık dalgalanmalarına yol açar.

Sabit sıcaklık değişiklikleri mahfaza malzemesinde gerilim oluşturur ve mikro çatlakların ortaya çıkmasına neden olur.

Uzay erozyonunun bir başka mekanizması da mikro meteor çarpmalarıdır???. Ciddi yıkıma neden olabilecek nesnelerden bahsetmiyoruz; bunlar son derece nadirdir. Ancak aynı zamanda, boyutu bir milimetreden küçük olan kozmik toz tanecikleri ve uzay enkazı parçacıkları oldukça fazla sayıdadır ve saniyede onlarca kilometreye varan hızlarda, yapıların kademeli olarak bozulmasına neden olur.

Yeni materyal geliştirildi mi? Avrupa Uzay Ajansı'nda artan stabilite Hasar gördüğünde kendini iyileştirme yeteneğinden dolayı uzay erozyonu faktörlerine. Bunu yaratırken geliştiriciler, canlı dokunun kanın pıhtılaşmasının etkisi nedeniyle küçük yaraları bağımsız olarak iyileştirme yeteneğinden ilham aldılar.

Doğru, kanın pıhtılaşması havanın etkisi altında meydana gelir, bu nedenle uzay teknolojisi Biraz farklı bir yaklaşım benimsemek zorunda kaldım. Kompozit malzemeye dış çapı 60 mikron ve iç çapı 30 olan en ince cam kapların çoğu yerleştirildi.Kaplar, bileşenler gibi iki sıvı ile dolduruldu. epoksi reçine, karıştırıldığında çabuk sertleşir. Çatlak oluştuğunda cam kaplar kırılır ve içerdikleri sıvılar çatlağı doldurur. İşlemin hızı, sıvıların uzay boşluğunda buharlaşmaya zamanı olmayacak şekildedir. Böylece çatlağın daha fazla yayılması anında durdurulur; bu, çatlağın kendisinden çok daha fazla hasara neden olan bir süreçtir.

Yeni malzemenin numuneleri vakum odasındaki ilk testleri başarıyla geçti. Başta güç ve sıcaklık stabilitesi olmak üzere önümüzde hâlâ çok sayıda test var. Bu yüzden pratik uygulama Uzay aracında kendi kendini onaran malzemelerin bundan en geç on yıl sonra olması beklenebilir. Ancak ESA zaten buna inanıyor yeni materyal erozyonun sınırlayıcı bir faktör olduğu uzay araçlarının çalışma süresini uzatmanıza olanak tanıyacaktır.

Çözüm

Uygulamada görüldüğü gibi kompozit malzemeler, özelliklerine rağmen yüksek fiyat ve üretimdeki zorluklar, en çok kullanılan ve rahat malzemeler en doğru kullanım. Kompozit malzemeler, uçak ve uzay aracı tasarlarken hayati önem taşıyan düşük ağırlığın yanı sıra yüksek mukavemet ve aşınma direncine sahip yapılar sağlar. Ayrıca kompozit malzemeler makine mühendisliğinden tıbba kadar diğer alanlarda da daha az başarılı bir şekilde kullanılmamaktadır. İnsan faaliyetinin birçok alanında yeni ufuklar açacak olan benzersiz özelliklere sahip yeni kompozit malzemelerin yaratılmasında da geniş umutlar açılıyor.

Kaynakça

1. Kompozit malzemelerin el kitabı: 2 kitapta. Kitap 2 Ed. J. Lubina. - Yüksek Lisans: Makine Mühendisliği, 1988

2. Zuev N.I., Golikovskaya K.F. - Dergi "Samara Bilim Merkezi Haberleri" Rus Akademisi Bilimler" Sayı No. 4-2 / cilt 14 / 2012

3. Dergi " Gerçek sorunlar Havacılık ve Kozmonotik" Sayı No. 6 / Cilt 1 / 2010

4. Roket ve uzay mühendisliğinde kompozit malzemeler Ed. Gardymova G.P. - St.Petersburg: SpetsLit, 1999

Allbest.ru'da yayınlandı

...

Benzer belgeler

Çeşitli uzay malzemeleri. Yeni sınıf yapısal malzemeler – metallerarası bileşikler. Uzay ve nanoteknoloji, nanotüplerin malzemelerin yapısındaki rolü. Kendi kendini iyileştirme uzay malzemeleri. "Akıllı" uzay kompozitlerinin uygulanması.

rapor, 26.09.2009 eklendi

Genel bilgi Kompozit malzemeler hakkında. Sibunit gibi kompozit malzemelerin özellikleri. Gözenekli karbon malzemeleri aralığı. Koruyucu ve radyo emici malzemeler. Kalsiyum fosfat seramikleri kemik dokusu rejenerasyonu için bir biyopolimerdir.

özet, 05/13/2011 eklendi

Kompozit malzeme türleri: metal ve metal olmayan matrisli, Karşılaştırmalı özellikler ve uygulamanın özellikleri. Sınıflandırma, kompozit malzeme çeşitleri ve tanımı ekonomik verim her birinin uygulanması.

özet, 01/04/2011 eklendi

Kompozit malzemelerin sınıflandırılması, geometrik özellikleri ve özellikleri. Metallerin ve alaşımlarının, polimerlerin kullanımı, seramik malzemeler matrisler olarak. Toz metalurjisinin özellikleri, manyetodielektriklerin özellikleri ve uygulamaları.

sunum, 14.10.2013 eklendi

Polimer kompozit malzeme kavramı. Onlar için gereksinimler. Kompozitlerin uçak ve roket üretiminde kullanımı, polyester fiberglasın otomotiv endüstrisinde kullanımı. Sert köpük plastiklerden ürün üretme yöntemleri.

özet, 25.03.2010 eklendi

İşgücü düzenlemesi için düzenleyici materyaller, uygulamaları. Düzenleyici materyallerin özü, çeşitliliği, gereksinimleri, gelişimi. Metodolojik hükümler Düzenleyici materyallerin geliştirilmesi üzerine. Endüstri standartları. Çalışma standartlarının sınıflandırılması.

özet, 10/05/2008 eklendi

Kompozit malzemelerden ürün üretimi. Hazırlık teknolojik süreçler. Takviye malzemesi miktarının hesaplanması. Teknolojik ekipmanların seçimi ve işletime hazırlanması. Parça zamanlarının şekillendirilmesi ve hesaplanması, yapının kalıplanması.

kurs çalışması, eklendi: 26.10.2016

Polimer kompozit malzemelerin lazerle işlenmesine yönelik ilke ve teknolojilerin geliştirilmesi. Malzemelerin lazerle kesilmesine yönelik teknolojileri test etmek için fiber lazere dayalı örnek bir lazer kurulumunun incelenmesi. Ekipmanın bileşimi, emitör seçimi.

kurs çalışması, 10/12/2013 eklendi

Sıhhi sistem ve ekipmanların kurulum teknolojisi. Termoplastiklerden, çelikten bileşenlerin imalatı ve dökme demir borular. Kompozit malzemelerin bileşimi, yapısı ve özellikleri. Drenajların, blok içi ve avlu gaz tüketim ağlarının montajı.

tez, 18.01.2014 eklendi

Kompozit malzemelerin yapısı. Dispersiyonla güçlendirilmiş alaşım sisteminin özellikleri ve özellikleri. Fiber takviyeli malzemelerin uygulama kapsamı. Çeşitli geometrilerdeki parçacıklar ve yaşlanan nikel alaşımlarıyla güçlendirilmiş CM'lerin uzun vadeli mukavemeti.

2008 yılından bu yana bölümün başkanlığını Reznik Sergey Vasilyeviç, Teknik Bilimler Doktoru, Profesör, Fahri işçi daha yüksek mesleki Eğitim RF.

CM'nin özelliklerinden biri de tasarım ve üretim teknolojisinden ayrı düşünülemeyecek olmasıdır. Roket ve uzay teknolojisinin gelişiminin şu andaki aşamasında, CM kullanımının kilit rol oynayacağı birkaç alan vardır: konuşlandırılabilir uzay yapıları (antenler, enerji santralleri, büyük hacimli yapılar), roket kaportaları, yeniden kullanılabilir uzay aracı, hipersonik ramjet hava jet motorlu uçak.

Güç yaratmada yeni bir kelime uzay tasarımları CM'den yapılmış çelik hasır kabuklar (Şekil 3-6). Bu tür yapıların üretimine yönelik teori ve teknoloji, ilgili üyenin liderliğinde TsNIISM'de geliştirilmektedir. RAS V.V. Vasiliev, meslektaşları A.F. Razin, V.A. Bunakov ve diğerleri.

Pirinç. 3 Proton-M fırlatma aracının kompozit ağ bölmesi

Pirinç. 4 Kompozit örgü adaptörü yük

Pirinç. 5 Kompozit ağ Basit yapı"Express" serisi uzay aracı gövdesi

Pirinç. Konuşlandırılabilir bir uzay anteninin 6 kompozit örgü teli

Nesneler bilimsel araştırma profesörler A. M. Dumansky, G. V. Malysheva, P. V. Prosuntsov, S. V. Reznik, M. Yu. Rusin, B. I. Semenov, O. V. Tatarnikova, V. P. Timoshenko, yapay Dünya uydularının, gezegen ve yörünge istasyonlarının, uzay antenlerinin, yeniden kullanılabilir turistik yerlerin düğümleri, birimleri ve bölmeleridir. sınıf uzay aracı, çeşitli roketler, motorlar. Özellik Bu çalışmalar hesaplamalı ve fiziksel deneylerin bir kombinasyonudur (Şekil 7-9).

Pirinç. Karbon fiberden yapılmış yerleşik ayna alanı antenlerinin 7 ultra hafif reflektörleri

Pirinç. 8 Yerleşik ayna alanı anteninin reflektörünün sıcaklık durumunun matematiksel modellemesinin sonuçları

Pirinç. 9 Yeniden kullanılabilir uzay aracı “Sivka”nın öğrenci projesi (proje ilk kozmonot bilim adamı Profesör K.P. Feoktistov tarafından başlatıldı ve SM-1 ve SM-13 bölümlerinin öğrencileri tarafından geliştirildi)

PJSC RSC Energia ile yapılan araştırma çalışmasının bir parçası olarak adını aldı. S.P. Korolev", "CAR" paketinin sonlu elemanlar analiz programları kullanılarak, gelecek vaat eden bir sabit iletişim uydusunun 14 m çapında bir anten reflektörünün kompozit yapısının ince duvarlı elemanlarındaki sıcaklık alanları, gerilimler ve deformasyonlar incelenmiştir. Elde edilen sonuçlar, Alenia Spazio şirketinden İtalyan uzmanların Avrupa Uzay Ajansı'nın ESATAN ve EASARAD hesaplama programlarını kullanarak gerçekleştirdiği bağımsız hesaplamaların sonuçlarıyla ve Avrupa Uzay Merkezi'ndeki termal testler sırasında elde edilen verilerle iyi bir uyum içindeydi. Hollanda'nın Noordwijk kentinde Araştırma ve Teknoloji.

Başarıyla tamamlanan projeler arasında, adını taşıyan JSC ONPP Technology'de test tezgahlarının ve kurulumlarının tasarımına ve hata ayıklamasına katılım yer almaktadır. A. G. Romashina." İle teknik özellikler JSC "Composite", üretim teknolojilerinde uzmanlaşmak ve karbon-seramik malzemelerin özelliklerini kapsamlı bir şekilde incelemek için bir dizi araştırma ve geliştirme projesi yürütmüştür. 2011 yılından bu yana, "Yeni Malzemeler, Kompozitler ve Nanoteknolojiler" Araştırma Merkezi ile işbirliği içinde toplam hacmi yaklaşık 300 milyon ruble olan birçok büyük proje tamamlandı.

15 yıl boyunca bölüm profesörlerinin bilimsel denetimi altında 25 aday ve 3 doktora tezi savunuldu. Öğretmenler, yüksek lisans öğrencileri ve bölümün öğrencileri, 5 RFBR hibesi kapsamındaki araştırma çalışmalarına katılımcılardı.

Bölüm öğrencileri her yıl SNTO'nun adını taşıyan konferansında 12-15 rapor sunmaktadır. N. E. Zhukovsky.

Bölüm mezunları, modern bir mühendisin bilimsel araştırma yapması ve yeni ekipmanlar üretmesi için gerekli olan bilgi, beceri ve yetenekleri kazanırlar. Eğitim sürecinin teorik temeli matematik ve doğa bilimleri döngüsünün disiplinlerinden oluşur - yüksek Matematik, kimya, fizik, teorik mekanik, termodinamik ve ısı transferi. Arasında özel disiplinler- “Temel bilgiler fiziksel kimya kompozitler", " Yapı mekaniği kompozit yapılar", "Kompozit ortam mekaniği", "Kompozit yapı ve teknolojilerin optimizasyonu", "Roket ve uzay teknolojisinin temelleri". Müfredat, kompozit yapıların bilgisayar destekli tasarımı, üretimi ve test edilmesi yöntemlerinin incelenmesini sağlar. çeşitli kombinasyonlar dolgular ve matrisler. İÇİNDE son yıllar Müfredat yeni disiplinleri içeriyor: “Uzay aracının nano mühendisliği”, “Yenilikçi bir ortam yaratma yöntemleri”, “ Teknik eğitim Rusya'daki hiçbir üniversitede bulunmayan uzay gezileri”, “Yeniden kullanılabilir uzay aracı teknolojisi”.

Sergi salonu, benzersiz malzeme örnekleri ve tam ölçekli yapılar (Buran uzay aracının kanat kenarının bir elemanı, Bor uzay aracının burun kaportası, Proton fırlatma aracının ağ adaptörleri, roket yakıtı bileşenleri tedarik etmek için boru hatları, sıkıştırılmış gaz silindirleri) içerir. , roket burnu kaportaları S-300, X-35, nozül blokları, tamir yapıştırıcı kitleri vb.). Bakanlıkta bir merkez oluşturuldu Bilişim Teknolojileri modern bilgisayar teknolojisiyle donatılmış tasarım.

Bölüm Belarus, Bulgaristan, Vietnam, Hindistan, İtalya, Kazakistan, Çin, Kore, Myanmar, Slovakya, Fransa'dan öğrencilere ve Belarus, Vietnam, Kazakistan, Çin, Myanmar'dan yüksek lisans öğrencilerine eğitim vermektedir. Bir dizi yabancı üniversiteyle ilişkiler kurulmuştur: Ljubljana Üniversitesi (Slovenya), Glindor Üniversitesi (Wrexham, Birleşik Krallık), Ecole Polytechnic (Leon, Fransa), Pekin Teknoloji Enstitüsü (Üniversite), Harbin Politeknik Üniversitesi (Çin), Ulusal Havacılık Üniversitesi. N. E. Zhukovsky (KhAI), Kharkov, Ukrayna vb. Isı ve Kütle Transferi Enstitüsü ile verimli ortaklıklar sürdürülmektedir. A. V. Lykova NAS, Belarus, Minsk.

Bölüm çalışanları uluslararası bilimsel konferans ve sempozyumların organizatörleridir: “Malzemeler ve kaplamalar aşırı koşullar"(Ukrayna Ulusal Bilimler Akademisi I.N. Frantsevich Bilim Sorunları Enstitüsü ile birlikte, Katsiveli, Kırım, 2002–2012'de 6 konferans), "İleri kompozit malzemeler ve havacılık teknolojileri" (Wrexham, Galler, Birleşik Krallık, yıllık olarak) 2011–2015), “Gelişmiş teknik sistemler ve teknolojiler" (Sevastopol, 2005'ten beri yıllık olarak), "Roket ve uzay teknolojisi: temel ve uygulamalı sorunlar" (Moskova, 1998–2018'de 5 konferans).

2000–2005 yıllarında INTAS 00-0652 uluslararası projesi çerçevesinde. Gelecek vaat eden yeniden kullanılabilir uzay araçları için ısıya karşı koruyucu malzemeler alanında Belarus, Almanya, İspanya ve Fransa'dan uzmanlarla ortak araştırmalar yapıldı ve sonuçları dünya standartlarında oldu.

Bölüm ayrıca 2002–2008'de düzenlendi. başlı Bulanov İgor Mihayloviç(1941–2008), Moskova Devlet Teknik Üniversitesi rektör yardımcısı. N. E. Bauman, Teknik Bilimler Doktoru, Profesör, Rusya Federasyonu Hükümeti Ödülü Sahibi, Rusya Federasyonu Yüksek Mesleki Eğitim Onursal Çalışanı, Rusya Doğa Bilimleri Akademisi ve Rusya Kozmonotluk Akademisi'nin tam üyesi. K. E. Tsiolkovsky. 2008 yılından bu yana bölümün başkanlığını Reznik Sergey Vasilyeviç, Teknik Bilimler Doktoru, Profesör, Rusya Federasyonu Yüksek Mesleki Eğitim Fahri Çalışanı.

Bölüm, 2002 yılında, en zor koşullarda (aşırı yüksek/düşük sıcaklıklar, vakum, hava koşulları) çalışabilen kompozit malzemelerin (CM) yaygın kullanımı ile roket ve uzay araçlarının tasarımı, üretimi ve test edilmesi alanında uzman yetiştirmek amacıyla organize edilmiştir. yüksek basınç, kimyasal olarak aktif ortamlar, aşındırıcı parçacıkların akışı vb.).

Adını taşıyan MSTU bilimsel okulunun oluşumu ve gelişimi. Kuantum mekaniği alanındaki N. E. Bauman, roket ve uzay teknolojisinin gelişim tarihi ile ayrılmaz bir şekilde bağlantılıdır. Bu tarihin parlak sayfaları, birçoğu üniversitemizden mezun olan sanayi, akademik bilim ve yüksek öğrenim çalışanlarının yakın işbirliğinin sonucudur. Bilim okulunun özelliği mekanik, termal fizik, malzeme bilimi ve en son teknolojiler alanlarındaki ileri araştırmaların birleşimidir.

1940'ların sonunda, S.P. Korolev liderliğindeki ilk yerli uzun menzilli güdümlü balistik füzelerin (LGBM'ler) tasarımcıları, füze savaş başlıklarının atmosfere yeniden girişte aerodinamik ısınmadan termal olarak korunması sorunuyla karşı karşıya kaldı. Moskova Yüksek Teknik Üniversitesi mezunları adını aldı. N. E. Bauman - SRI-88 çalışanları V. N. Iordansky, G. G. Konradi, OKB-1 (A. A. Severov ve diğerleri) ve VIAM'dan (A. T. Tumanov ve diğerleri) malzeme bilimci arkadaşlarıyla birlikte dünyada ilk kez bu sorunu çözdüler. R-5 (8K51) roketinin kafasında polimer CM'den (asboplastik) yapılmış ablatif bir kaplama kullanılarak. "Termal bariyeri" aşmaya yönelik bu yaklaşım daha sonra "Vostok", "Voskhod", "Soyuz" insanlı uzay aracının, "Zenith", "Zond" gibi otomatik uzay aracının (SC) iniş modüllerinin tasarımlarında başarıyla uygulandı. , “Venera” ve “Mars”, katı yakıtlı roket motorlarında ve enerji santrallerinde benzer uygulamalar için ana çözüm haline geldi. CM kullanarak termal koruma konularının derinlemesine incelenmesi, üniversitemiz profesörleri I. S. Epifanovsky, V. V. Gorsky, D. S. Mikhatulin, ilgili üyenin çalışmalarına yansımıştır. RAS Yu.V. Polezhaeva, akad. RAS S. T. Surzhikova.

1960-1980'lerde SSCB, katı yakıtlı UBRDD ile mobil ve silo tabanlı füze sistemleri oluşturmanın eşi benzeri görülmemiş derecede karmaşık sorunlarını çözdü. Kompozit kompozitlerin geliştirilmesine ihtiyaç vardı katı yakıtlar ve fiberglas roket motoru muhafazalarının büyük boyutlu silindirik kabuklarının ve daha sonra organoplastikten yapılmış "koza" tipi kabukların sarılmasına yönelik teknolojiler. Bu yönün öncüleri arasında baş tasarımcı 8K95 ve 8K98 füzelerinin tasarımını başlatan OKB-1 Akademisyeni S.P. Korolev ve katı yakıtlı roketler alanında ünlü bilim adamı Yu.A. Pobedonostsev. Adını taşıyan Moskova Yüksek Teknik Üniversitesi mezununun rehberliğinde. TsKB-7 (Arsenal Tasarım Bürosu) P. A. Tyurin'in baş tasarımcısı N. E. Bauman, 1960'ların başında 8K96 orta menzilli füzeyle ilk mobil füze sistemi RT-15'i tasarladı, 8K98P kıtalararası balistik füzesini geliştirdi. 1971–1994'te Stratejik Füze Kuvvetleri. (Şekil 1).

Pirinç. 1. Katı yakıt kullanan ilk yerli kıtalararası balistik füze olan 8K98P'nin %90'ı kompozitlerden (motorlar, savaş başlığı, karışık yakıtlar) oluşmaktadır. Roket, adını taşıyan Moskova Yüksek Teknik Okulu mezunlarının öncülüğünde oluşturuldu. N. E. Bauman - S. P. Korolev ve P. A. Tyurin. OJSC "Motovilikha Bitkileri" Müzesi, Perm

Modern füze sistemleri RT-2PM Topol ve RT-2PM2 Topol-M'nin oluşturulmasına olağanüstü bir katkı, MIT genel tasarımcıları B. N. Lagutin ve Yu. S. Solomonov tarafından yapıldı. Son yıllarda MIT, en son kıtalararası balistik füzeler kompleksler "Yars" ve R-30 "Bulava".

CM'den yapılan taşıma ve fırlatma konteynerleri Temp-2S, Pioneer, Topol ve diğer mobil füze sistemlerinin ayrılmaz bir parçası haline geldi (Şekil 2). Roket motoru muhafazalarının ve taşıma ve fırlatma konteynerlerinin kompozit kabuklarının sarılmasına yönelik teknolojilerin araştırılması ve uygulanmasında, Moskova Yüksek Teknik Okulu mezununun rolü adını almıştır. N. E. Bauman, TsNIISM'in baş tasarımcısı ve yöneticisi, ilgili üye. RAS V. D. Protasov, meslektaşları ve takipçileri V. I. Smyslov, V. A. Barynin, A. A. Kulkov, A. B. Mitkevich ve diğerleri.

Pirinç. 2. 15Zh55 füzesine sahip mobil kara tabanlı füze sistemi "Topol-M": füze ve nakliye fırlatma konteyneri kompozitlerden yapılmıştır

V. I. Feodosiev ve E. A. Satel gibi bir dizi seçkin bilim insanı ve öğretmenin geniş kapsamlı görüşleri sayesinde ve MSTU'daki uygulama taleplerinin etkisi altında. M-1 (şimdi SM-1) ve M-8 (şimdi SM-12) departmanlarına N. E. Bauman atandı Eğitim Kursları kompozit yapıların tasarım, üretim ve test özelliklerini yansıtır. 1986 yılında, SSCB Genel Makine Mühendisliği Bakanlığı Kurulu, Moskova Yüksek Teknik Okulu'nda yeni bir “CM ürünlerinin tasarımı ve üretimi” uzmanlığının açılmasının tavsiye edilebilirliğine karar verdi. Bir değil üç öğrenci grubunun aynı anda işe alınması düzenlendi. Moskova bölgesi, Dmitrovsky bölgesi, Orevo köyündeki Eğitim ve Deney Merkezinde (şu anda N.E. Bauman'ın adını taşıyan MSTU'nun Dmitrovsky şubesi) modern bir test üssünün oluşturulmasına büyük önem verildi.

Teknoloji alanındaki yeni yönün meraklıları A.K. Dobrovolsky, S.S. Lenkov, I.M. Bulanov, M.A. Komkov, V.M. Kuznetsov, G.E. Nekhoroshikh, V.A. Shishatsky idi. Öğrenciler, N. A. Alfutov, P. A. Zinoviev, B. G. Popov, V. I. Usyukin'in rehberliğinde kompozit yapıların gücünü hesaplama yöntemlerinde uzmanlaştı. Kompozit yapıların termal ve termal mukavemet hesaplamalarının özellikleri V. S. Zarubin, V. N. Eliseev, S. V. Reznik'in derslerinde ele alınmıştır. G.B. Sinyarev'in öncülüğünde, birçok hükmü Orevo köyündeki yeni test tezgahlarında yapılan deneylerin sonuçlarına dayanan kompozit yapıların termal test teorisi geliştirildi.

Bölüm, 2002 yılında, en zor koşullarda (aşırı yüksek/düşük sıcaklıklar, vakum, uzay araçları) çalışabilen kompozit malzemelerin (CM) yaygın kullanımı ile roket ve uzay araçlarının tasarımı, üretimi ve test edilmesi alanında uzman yetiştirmek üzere organize edilmiştir. yüksek basınç, kimyasal olarak aktif ortamlar, erozyon parçacıklarının akışı vb.).

1960-1980'lerde SSCB, katı yakıtlı UBRDD ile mobil ve silo tabanlı füze sistemleri oluşturmanın eşi benzeri görülmemiş derecede karmaşık sorunlarını çözdü. Fiberglas roket motoru muhafazalarının büyük boyutlu silindirik kabuklarını ve daha sonra organoplastikten yapılmış "koza" tipi kabukları sarmak için kompozit karışık katı yakıtlar ve teknolojiler geliştirmeye ihtiyaç vardı. Bu yönün öncüleri arasında OKB-1'in baş tasarımcısı, 8K95 ve 8K98 füzelerinin tasarımını başlatan akademisyen S.P. Korolev ve katı yakıtlı roketler alanında ünlü bilim adamı Yu.A. Pobedonostsev yer alıyor. Adını taşıyan Moskova Yüksek Teknik Üniversitesi mezununun rehberliğinde. TsKB-7 (Arsenal Tasarım Bürosu) P. A. Tyurin'in baş tasarımcısı N. E. Bauman, 1960'ların başında 8K96 orta menzilli füzeyle ilk mobil füze sistemi RT-15'i tasarladı, 8K98P kıtalararası balistik füzesini geliştirdi. 1971–1994'te Stratejik Füze Kuvvetleri. (Şekil 1).

Modern füze sistemleri RT-2PM Topol ve RT-2PM2 Topol-M'nin oluşturulmasına olağanüstü bir katkı, MIT genel tasarımcıları B. N. Lagutin ve Yu. S. Solomonov tarafından yapıldı. Son yıllarda MIT, Yars ve R-30 Bulava komplekslerinin en yeni kıtalararası balistik füzelerini yarattı.

Pirinç. 2. 15Zh55 füzesine sahip mobil kara tabanlı füze sistemi "Topol-M": füze ve nakliye fırlatma konteyneri kompozitlerden yapılmıştır

V. I. Feodosiev ve E. A. Satel gibi bir dizi seçkin bilim insanı ve öğretmenin geniş kapsamlı görüşleri sayesinde ve MSTU'daki uygulama taleplerinin etkisi altında. M-1 (şimdiki SM-1) ve M-8 (şimdiki SM-12) departmanlarındaki N. E. Bauman, kompozit yapıların tasarımı, üretimi ve test edilmesinin özelliklerini yansıtan eğitim kursları verdi. 1986 yılında, SSCB Genel Makine Mühendisliği Bakanlığı Kurulu, Moskova Yüksek Teknik Okulu'nda yeni bir “CM ürünlerinin tasarımı ve üretimi” uzmanlığının açılmasının tavsiye edilebilirliğine karar verdi. Bir değil üç öğrenci grubunun aynı anda işe alınması düzenlendi. Moskova bölgesi, Dmitrovsky bölgesi, Orevo köyündeki Eğitim ve Deney Merkezinde (şu anda N.E. Bauman'ın adını taşıyan MSTU'nun Dmitrovsky şubesi) modern bir test üssünün oluşturulmasına büyük önem verildi.