Анализ прочностных характеристик различных вариантов исполнения основных несущих элементов демонстратора вертикального взлета и посадки

Авиационная и ракетно-космическая техника


Авторы

Малых Д. А.*, Пешков Р. А.**, Куплевацкий Д. В.***, Варкентин В. В.****

Южно-Уральский государственный университет, Челябинск, Россия

*e-mail: malyhda@susu.ru
**e-mail: peshkovra@susu.ru
***e-mail: kuplevatskiidv@susu.ru
****e-mail: varkentinvv@susu.ru

Аннотация

Описана конструкция демонстратора вертикального взлета и посадки, предназначенного для отработки основных алгоритмов системы управления. Проведен обзор конструкции существующих летных стендов. Основными элементами демонстратора являются – неподвижная цилиндрическая мачта с площадкой для обслуживания, подвижная стрела с расположенной на её конце платформой для закрепления объекта испытаний, а на другом конце противовесом для компенсации массы элементов, не входящих в объект испытаний. Разработанные поворотные механизмы стенда позволяют осуществлять движение объекта по вертикали и горизонтали с минимальным сопротивлением. Предусмотрена система экстренного торможения и система трубопроводов для подачи компонентов топлива, а также воды в качестве охлаждающей жидкости. Проведен прочностной расчет различных вариантов ферм для двух случаев: равновесного состояния и аварийной ситуации. Сдан вывод о том, что применение разработанной конструкции демонстратора системы вертикального взлета и посадки позволило получить новые результаты по отработке навигационных систем при осуществлении плавного вертикального взлёта, перемещения и плавной вертикальной посадки исследуемого объекта, оснащенного демонстратором двигательной установки, в заданную точку.

Ключевые слова:

испытания ракетно-космической техники, отработка алгоритмов системы управления, демонстратор системы посадки, вертикальный взлет и посадка, прочностной расчет ферменной конструкции

Библиографический список

  1. Доронин В.В. Проблемы оценки качества отработки опытных образцов ракетной техники в натурных экспериментах этапа конструкторских испытаний и пути их преодоления // Вестник Концерна ВКО «Алмаз – Антей». 2018. № 2(25). С. 35–52.

  2. Кубрак М.В., Леонов С.Н. Современные системы испытаний ракетно-космической техники // Решетневские чтения: сборник XXI Международной научно-практической конференции, посвященной памяти генерального конструктора ракетно-космических систем академика М.Ф. Решетнева (08–11 ноября 2017, г. Красноярск). – Красноярск: СибГУ им. М.Ф. Решетнева, 2017. Т. 1. С. 343–345.

  3. Клюшников В.Ю. Малые космические аппараты-демонстраторы перспективных космических технологий // К.Э. Циолковский и прогресс науки и техники в XXI веке: сборник тезисов докладов 56-х научных чтений, посвященных разработке научного наследия и развитию идей К.Э. Циолковского (21–23 сентября 2021; Калуга). – Калуга: Эйдос, 2021. С. 37–39.

  4. Малых, Д.А. Использование модульного принципа построения для проектирования различных вариантов исполнения универсальной космической платформы // Вестник Московского авиационного института. 2023. Т. 30. № 1. С. 64–75. DOI: 10.34759/vst-2023-1-64-75

  5. Козлов А.А., Аврашков В.Н., Боровик И.Н., Чудина Ю.С., Козлов О.А. Демонстратор двухступенчатой многоразовой транспортной космической системы с использованием жидкостных ракетных двигателей и гиперзвукового прямоточного воздушно-реактивного двигателя // Вестник Московского авиационного института. 2016. Т. 23. № 2. С. 62–70.

  6. Садов В.Б., Чернецкий В.О., Алешин Е.А. Анализ системы управления демонстратора одного типа // Вестник ЮУрГУ. Серия «Машиностроение». 2022. Т. 22. № 2. С. 81–92. DOI: 10.14529/engin220208

  7. Badikov G.A., Mazurin E.B., Goncharov K.N. Reduced launch costs using reusable heavy and superheavy launch vehicles // XLIV Academic Space Conference: dedicated to the memory of academician S.P. Korolev and other outstanding Russian scientists – Pioneers of space exploration (28–31 January 2020; Moscow, Russia). Moscow, 2021. Vol. 2318. No. 1. DOI: 10.1063/5.0036008

  8. Стельмах С.Ф., Ляшевский А.В., Слатов В.Л. Оценка научно-технического задела по созданию средств выведения сверхлегкого класса // Известия ТулГУ. Технические науки. 2022. № 5. С. 265–275. DOI: 10.24412/2071-6168-2022-5-265-276

  9. Плохих В.П., Милованов А.Г. Развитие многоразовых аэрокосмических систем // Идеи и новации. 2022. Т. 10. № 1–2. С. 28–33. DOI 10.48023/2411-7943_2022_10_1-2_28

  10. Крючков Б.И., Бурдин Б.В., Солодников А.В. Опыт СССР и США в подготовке космонавтов и астронавтов к осуществлению посадки на Луну // Пилотируемые полеты в космос. 2020. № 1(34). С. 86–103. DOI 10.34131/MSF.20.1.86-103

  11. Jackson K.E., Fasanella E.L. A Survey of Research Performed at NASA Langley Research Center's Impact Dynamics Research Facility // 44th AIAA/ASME/ASCE/AHS/ASC Structures, Structural Dynamics, and Materials Conference (07-10 April 2003; Norfolk, Virginia). DOI: 10.2514/6.2003-1896

  12. Демонстратор FROG прошел ряд тестов // Все о космосе. 10.10.2019. URL: https://aboutspacejornal.net/2019/10/10/демонстратор-frog-прошел-ряд-тестов/

  13. Vila J., Hassin J. Technology acceleration process for the THEMIS low cost and reusable prototype // 8th European Conference for Aeronautics and Space Sciences (EUCASS; 01-04 July 2019; Madrid, Spain). DOI: 10.13009/EUCASS2019-97

  14. Александров М.П., Колобов Л.Н., Лобов Н.А. и др. Грузоподъемные машины: Учебник. – М.: Машиностроение, 1986. – 400 с.

  15. Якубов Ш.А., Багилов Х.О., Багилов Г.О. Башенный стреловой кран. Патент RU 2290362 С1. Бюл. № 36, 27.12.2006.

  16. Балашов В.П. Грузоподъемные и транспортирующие машины на заводах строительных материалов: Учебник. – М.: Машиностроение, 1987. – 384 с.

  17. Лай Ц., Ван Ю. Оборудование координирования большого экрана с шестью степенями свободы. Патент RU 2531071 C2. Бюл. № 18, 27.06.2014.

  18. Беляева З.В., Кудрявцев С.В. Расчет и проектирование элементов металлических конструкций: Учебно-методическое пособие. – Екатеринбург: Изд-во Уральского университета, 2019. – 136 с.

  19. Чирков В.П., Раздуев М.А. Прочностные свойства многоэлементной арматуры // Строительство и реконструкция. 2013. № 3(47). С. 17–22.

  20. Бергер М.П. Устойчивость поврежденной большепролетной фермы в составе пространственного каркаса // Вестник БГТУ им. В.Г. Шухова. 2018. № 2. С. 27–33. DOI: 10.12737/article_5a816bdb256560.02611152

  21. Семенов В.С., Каримова Р.Х. Расчет и конструирование соединений стальных строительных конструкций: Учебно-метод. пособие. – Бишкек: Изд-во КРСУ, 2008. – 80 с.

mai.ru — информационный портал Московского авиационного института

© МАИ, 1994-2024