Инженерный журнал: наука и инновации
# 10·2016 1
УДК 629.78:536.24 DOI 10.18698/2308-6033-2016-10-1543
Обоснование выбора материалов
для крыла суборбитального многоразового
космического аппарата туристического класса
© Т.Г. Агеева, К.В. Михайловский
МГТУ им. Н.Э. Баумана, Москва, 105005, Россия
Представлены результаты численного моделирования теплового режима крыла из
гибридного полимерного композиционного материала для многоразового космиче-
ского аппарата туристического класса, совершающего полет по суборбитальной
траектории. В результате проведенных расчетов, выполненных с использованием
универсальной программной системы ANSYS Workbench 16.0 методом конечно-
элементного анализа, получено распределение температур по поверхности крыла,
соответствующее этапу спуска аппарата в атмосфере. Выявлена необходимость
использования теплозащитного покрытия для кромки крыла и установлен тип
данного покрытия. В результате конечно-элементного моделирования определены
классы полимерных матричных материалов, пригодных для изготовления обшивок
крыла из гибридного композиционного материала и углепластикового лонжерона,
а также подобран материал сотового заполнителя, применяемого в обшивках
крыла, с использованием численных методов моделирования тепловых режимов.
Ключевые слова:
многоразовые космические аппараты, тепловой режим, крыло,
гибридные композиционные материалы, моделирование.
Введение.
В последние годы возникли новые перспективные
направления освоения космического пространства, к одному из которых
относится космический туризм. В настоящее время технически осуще-
ствимы два вида космических туров — орбитальный и суборбитальный.
Для совершения массовых туристических полетов необходим новый
вид техники — многоместные многоразовые космические аппараты ту-
ристического класса (МКА ТК), отличающиеся высоким уровнем без-
опасности и комфортности, а также экономической эффективностью. К
числу известных компаний, работающих над созданием транспортных
средств космического туризма, относятся: Blue Origin (США), Space X
(США), Virgin Galactic (США), «Космо Курс» (Россия), Armadillo Aero-
space (США), XCOR Aerospace (США) и др. [1]. Большинство разраба-
тываемых МКА ТК в силу ряда экономических и технических при-
чин [2] предназначены для полета по суборбитальным траекториям,
нижняя граница которых, как правило, пролегает выше условной гра-
ницы атмосферы, т. е. выше 100 км. Ряд концепций суборбитальных ту-
ров предполагает доставку пассажиров на высоту 110…120 км, пре-
бывание в невесомости в течение нескольких минут и последующий
спуск в атмосфере [3, 4].