Космических аппаратов

Механические энергетические установки инерционного типа. Из-за малого запаса энергии и необходимости его немедленного использования сразу же после зарядки они имеют очень ограниченные области применения. Так, делались попытки их установки на торпедах, в качестве бортовых источников питания на космических аппаратах, для аккумуляции энергии (тяжелые маховики) — при спусках с возвышенностей — на автомобилях и других ТА.

Диэлектрические свойства волокна PRD-49 превосходны, что открывает перспективы для его широкого применения. Имеются сведения, что волокна PRD-49 обладают небольшим температурным коэффициентом линейного расширения подобно углеродным. Это дает возможность применять вместе оба материала. Предполагается, что это качество может быть использовано в конструкциях, где небоходимо постоянство размеров в широком диапазоне температур. Имеются данные, что теплоизоляционные свойства волокна PRD-49 также отличные. Все это позволяет его сравнивать с бором и стеклом при выборе теплоизоляции. Испытания показали, что волокно PRD-49 обладает высокими демпфирующими свойствами. Это очень важно при использовании в аэроупругих конструкциях, в частности для длинных стержней, применяемых в космических аппаратах, например, антенн или грузовых транспортирующих устройств.

Максимальные нагрузки на несущую конструкцию космического корабля «Аполлон» длятся около 15 мин, тогда как гражданский или военный самолет должен прослужить порядка 25 000 — 60 000 ч, поэтому, казалось бы, использование композиционных материалов в космических аппаратах сопряжено с меньшим риском. Но, с другой стороны, возрастающие требования к надежности и меньшие коэффициенты запаса, фигурирующие в космической технике, повышают значение статической прочности. Далее, разрушение обитаемого космического корабля связано потенциально с большей вероятностью гибели экипажа и с большим материальным ущербом, чем гибель самолета. В результате к использованию композиционных материалов при разработке пилотируемого космического корабля подходят со значительно большей осторожностьк>3 чем в авиастроении.

Широкое использование композиционных материалов в ядерной технике объясняется тем, что эта отрасль промышленности выполняет все более разнообразную роль в современном мире. Композиционные материалы применяют как в обычных, уже известных топливных элементах ядерных реакторов, так и в менее известных, таких, как топливо для радиоизотопных термоэлектрических генераторов, используемых в космических аппаратах.

В течение последних лет наиболее подробно исследовался кислородно-водородный топливный элемент. Он был использован в космических аппаратах. Конструкция одного из таких элементов, использованных в космическом корабле «Джеминай», показана на рис. 5.5. В топливных элементах этого класса в качестве восстановительного активного вещества используется нерастворимый газ.

Как уже указывалось выше, роль эффективности по массе становится особенно важной при применении композиционных материалов в объектах космического назначения, что несомненно способствует интенсивному развитию работ по исследованию возможности применения композиционных материалов в космических аппаратах.

Установлено, что содержание кислорода, изменяющееся в пределах 0,04— '0,25%, является одним из основных параметров, которые оказывают влияние .на механические свойства и характер разрушения сплава Ti — 6А1 — 4V (табл. 12). Следует заметить, что кислород специально вводят в сплав для того, чтобы повысить предел текучести. В то же время при использовании в авиационно-космических аппаратах обнаруживаются очень низкие свойства сплава в результате образующихся трещин. Пример диапазона свойств, получаемых на •сплаве Ti — 6А1 — 4V, в зависимости от содержания кислорода в пределах от 0,10 до 0,19% показан на рис. 107 [241]. Работы Центральной исследовательской лаборатории морского флота [242] также показали подобное уменьшение величин KIKV при возрастании содержания кислорода в сплаве от 0,05 до 0,15%.

Второй тип теплозащитных систем хорошо работает в условиях длительного нагрева с умеренным силовым воздействием потока. Поэтому его целесообразно использовать, например, в пилотируемых спускаемых космических аппаратах. Напротив, первый тип композиционных теплозащитных материалов хорошо противостоит сверхвысоким тепловым и динамическим нагрузкам, но обладает меньшей эффективностью при длительном нагреве умеренной интенсивности.

используются для охлаждения радиоэлектронной аппаратуры в космических аппаратах и самолетных системах i[61]. Они передают тепло от электронных блоков на оболочку аппарата; когда последний проходит плотные слои атмосферы, оболочка разогревается и ТТ отсекает обратный тепловой поток. Тепловые диоды могут успешно применяться при отоплении или охлаждении помещений с помощью источника тепла с изменяющейся температурой (например, при использовании солнечной энергии) [62].

Калий практически не применяют в качестве теплоносителя, поскольку по теплофизическим свойствам он уступает натрию. . В энергетических установках специального назначения, например в космических аппаратах, возможно использование калия как рабочего тела в паротурбинных циклах [2, 3]. Верхний уровень температуры в цикле достигает 820° С. Ассортимент конструкционных материалов, способных нормально работать при такой температуре, весьма ограничен.

Результаты исследований и опыт эксплуатации машин показывают, что болты из углеродистой стали могут работать длительно при t ^ —55 °С. Для работы при температурах до t ^ ^ —70 °С болты следует изготовлять из высокопрочных легированных сталей. Тяжело нагруженные болты, предназначенные для использования при более низких температурах, должны изготовляться из коррозионно-стойких сталей переходного класса 07Х16Н6 и 1Х15Н4АМЗ-Ш. Эти стали наряду с высокой коррозионной стойкостью характеризуются высокими пластичностью и ударной вязкостью при очень низких температурах. Болты из стали 07Х16Н6, например, сохраняют высокие прочность и ударную вязкость (ан = 80 ... 95 Дж/см2) вплоть до t = —253 С (температура жидкого азота) и могут длительно работать при t = —196... 400 °С и кратковременно до 500 °С. Эти свойства особенно важны для болтов, используемых в космических аппаратах. В табл. 5.17 приведены механические характеристики отечественных сталей для изготовления болтов, работающих при низких температурах.

7. Грнлихес В.А., Матвеев В.М., Полуэктов В.П. Солнечные высокотемпературные источники тепла для космических аппаратов. М.: Машиностроение, 1975. 248 с.

Заметим, что уравнение (1) описывает, например, траектории планет Солнечной системы (при этом а — утМ, М — масса Солнца). Применительно к движению космических аппаратов скорости vi и v\\

Пакет ADAMS (фирма Mechanical Dynamics, Inc.) используется для динамического и кинематического анализа сложных механических схем механизмов, статического и модального анализа. С помощью этого пакета могут решаться задачи, например, стыковки космических аппаратов, динамики полета и посадки и т.п. Двусторонняя связь с конечно-элементными пакетами (ANSYS, MSC.NASTRAN, ABAQUS, I-DEAS) позволяет встраивать неограниченное число конечно-элементных моделей в механизм для учета влияния деформируемости на поведение системы. В ADAMS обеспечен обмен информацией с CAD-системами и пакетами математических методов (MATLAB, MATRIX, EASY5).

1. Андрейчук О. Б., Малахов Н. Н. Тепловые испытания космических аппаратов. М.: Машиностроение, 1982. 143 с.

Между тем ядерные реакторы и радиоактивные изотопы могут быть также новыми эффективными источниками тепла в энергетических установках с термоэлектрическими генераторами. В них отходящее тепло непосредственно, беа осуществления промежуточного парового или газового цикла используется для выработки электрического тока. Такие установки на полупроводниках, предназначаемые для питания приборов небольшой электрической мощности автоматических метеостанций, космических аппаратов и пр., разработаны и прошли эксплуатационную проверку в СССР и США.

После окончания Великой Отечественной войны 1941—1945 гг. советские исследователи и конструкторы получили широкие последовательно возраставшие возможности для интенсивной творческой деятельности по созданию отечественных типов различных космических аппаратов и необходимых для них ракетных систем. Огромный размах, продуманность и исключительная тщательность формирования соответствующей исследовательской проектно-конструкторской, производственной и испытательной базы определили быстрое развитие в СССР ракетно-космической техники. Оригинальность и смелость осуществлявшихся идей, широта намечавшихся перспектив и реалистичность подхода к решению важнейших инженерных и организационных проблем ракето-и аппаратостроения имели огромное значение для последующих успехов советской космонавтики. Социалистический строй обусловил быстрое и организованное создание новой области научно-технического прогресса. И положительные результаты правильно спланированной деятельности больших коллективов ученых, инженеров, техников и рабочих не замедлили сказаться.

3. Полеты космических аппаратов в Луне.

космический корабль, впервые осуществлена система мягкой посадки автоматической межпланетной станции на поверхность Луны. Советскими летчиками-космонавтами совершены первый полет человека в космос и первый выход его в открытое космическое пространство, выполнены первый групповой полет пилотируемых космических кораблей и первый полет в многоместном космическом корабле. Основываясь на огромных возможностях отечественных промышленных производств, используя достижения металлургии, машиностроения и приборостроения, автоматики и радиоэлектроники, математики и механики, физики и химии, коллективы отечественных научно-исследовательских институтов, проектно-конструкторских организаций и заводов проделали громадную работу по созданию различных типов космических аппаратов—от первого искусственного спутника Земли весом 83,6 кг до орбитальных исследовательских станций весом около 12 та — и различных типов ракет — от первой ракеты, развивавшей кратковременное тяговое усилие 52 кг [93, до многоступенчатой ракеты-носителя мощностью 2-Ю7 л. с. (с суммарной силой тяги 600т), выведшей на орбиту космический корабль «Восток», и еще более мощных ракет, использованных для запуска тяжелых орбитальных станций и кораблей-спутников [13,. 18]. «Достижения нашей науки, — указывается в Тезисах ЦК КПСС к 50-летию Великой Октябрьской социалистической революции, —нашли свое концентрированное выражение в изучении и освоении космоса. Наша страна проложила путь к его исследованию, запустила первый искусственный спутник Земли, осуществила первый космический полет человека. Это — результат самоотверженных усилий, труда и таланта советских ученых, инженеров, техников, рабочих, мужества и героизма наших славных космонавтов» 33.

космических аппаратов и кораблей 425, 426, 429—431, 433, 435, 439, 443, 448

Коррекция траекторий полетов космических аппаратов 431, 435

443, 445, 447, 449, 452 Парашютные системы космических аппаратов и кораблей 434—436, 439 Паровозная (паровая) тяга 211—213,