Технологические основы снижения длительности цикла и повышения безопасности изготовления тепловой защиты спускаемых космических аппаратов

Современное развитие пилотируемой космонавтики невозможно без надежной защиты космических кораблей и экипажа. Изложены основы технологии изготовления теплозащитного покрытия (ТЗП) спускаемых космических аппаратов (СКА) и обоснована необходимость осуществления многократной пропитки ТЗП. Представлен методический подход для оценки длительности цикла пропитки ТЗП связующим. Приведены соотношения для расчета времени пропитки, учитывающие пористость тканного наполнителя, вязкость фенолформальдегидного связующего, перепад давления на входе и выходе тракта пропитки и эффективный диаметр волокон наполнителя. Показано, что увеличение времени каждой последующей пропитки подчиняется экспоненциальной зависимости. Сформулированы две важные проблемы, требующие решения: снижение времени пропитки и обеспечение пожаробезопасности технологической операции сушки полуфабриката со спиртосодержащим связующим в автоклавном комплексе. Предложены инновационные пути сокращения длительности цикла пропитки ТЗП и повышения безопасности технологического процесса. В результате исследования установлено: 1) при модифицировании связующего углеродными нанотрубками следует ожидать существенного снижения вязкости и, как следствие, уменьшения длительности пропитки ТЗП; 2) использование автоклавного оборудования позволяет совместить на одном рабочем месте несколько операций и обеспечить бескислородный режим сушки, прессования стенки изделия и термообработки, что полностью исключает опасность возникновения пожаров.

Литература

[1] Семенов А.А. Спускаемая капсула космического аппарата. Санкт-Петербург, Нева, 2009. 72 с.

[2] Власов В.И., Залогин Г.Н., Ковалев Р.В., Чураков Д.А. Лучисто-конвективный теплообмен спускаемого аппарата с разрушаемой тепловой защитой. Электронный журнал Физико-химическая кинетика в газовой динамике, URL: http://chemphys.edu.ru/media/files/2012-12-26-001.pdf (дата обращения 2 июня 2014).

[3] Камалов В.С. Производство космических аппаратов. Москва, Машиностроение, 1985. 280 с.

[4] Буланов И.М., Воробей В.В. Технология ракетных и аэрокосмических конструкций из композиционных материалов. Москва, Изд-во МГТУ им. Н.Э. Баумана, 1998. 516 с.

[5] Тарасов В.А., Степанищев Н.А., Романенков В.А., Алямовский А.И. Повышение качества и технологичности полиэфирной матрицы композитных конструкций на базе ультразвукового наномодифицирования. Вестник МГТУ им. Баумана. Сер. Машиностроение. Спец. вып. № 3, Прогрессивные материалы, конструкции и технологии ракетно-космического машиностроения, 2012, с. 166–174.

[6] Тарасов В.А., Степанищев Н.А. Применение нанотехнологий для упрочнения полиэфирной матрицы композиционного материала. Вестник МГТУ им. Н.Э. Баумана. Сер. Машиностроение. Спец. вып. Актуальные проблемы развития ракетно-космической техники и систем вооружения, 2010, с. 207–216.

[7] Стрекалов А.Ф., Пащенко В.А., Романенков В.А., Морокова Е.В., Базанов В. В., Зимовский А.В., Андриянов В.С., Старостин В.В., Тарасов В.А., Филимонов А.С. Термовакуумная установка для обработки изделия (ий). Пат. RU № 2439455 С1, 2010, бюл. № 26, 9 с.

[8] Стрекалов А.Ф., Пащенко В.А., Романенков В.А., Морокова Е.В., Базанов В.В., Зимовский А.В., Андриянов В.С., Старостин В.В., Тарасов В.А., Филимонов А.С. Способ изготовления многослойных изделий. Пат. RU № 2450921 С2, 2012. бюл. № 26, 9 с.

[9] Леонтьев Н.Е. Основы теории фильтрации. Москва, Изд-во ЦПИ при механико-математическом факультете МГУ, 2009, 88 с.

[10] Комков М.А., Тарасов В.А. Технология намотки композитных конструкций ракет и средств поражения. Москва, Изд-во МГТУ им. Н.Э. Баумана, 2011. 431 с.

[11] Дьячков П.Н. Углеродные нанотрубки: строение, свойства, применения. Москва, Бином, 2006. 293 с.

[12] Раков Э.Г. Нанотрубки и фуллерены. Москва, Логос, 2006. 376 с.

[13] Ray S.S., Bousmina M. Polymer Nanocomposites and Their Applications. American Scientific Publishers, Stevenson Ranch, California, 2006, 600 p.

[14] Ткачев А.Г., Шубин И.Н., Попов А.И. Промышленные технологии и инновации. Оборудование для наноиндустрии и технология его изготовления. Тамбов, Изд-во ГОУ ВПО ТГТУ, 2010. 132 c.

[15] Буланов И.М., Смыслов В.И., Комков М.А., Кузнецов В.М. Сосуды давления из композиционных материалов в конструкциях летательных аппаратов. Москва, ЦНИИ информации, 1985. 308 с.

[16] Тарасов В.А., Беляков Е.В. Математическое моделирование процесса неизотермического отверждения полимерных композитных конструкций РКТ. Вестник МГТУ им. Н.Э. Баумана, Сер. Машиностроение, 2011, № 1(82), с. 106–116.