Обгрунтування вибору компонентів системи захисту аерокосмічного транспортного засобу

Abstract

Проєктування аерокосмічних транспортних засобів – складна науково-технічна задача, в ході розв’язування якої необхідно враховувати можливу дію факторів на конструктивні елементи й системи, і закладати в концепцію апарату засоби його захисту й забезпечення функціонування в очікуваних умовах застосування. Представлено результати огляду останніх наукових досліджень щодо покращення розуміння умов роботи та обґрунтування вибору варіантів і конструкційних матеріалів елементів системи захисту аерокосмічного транспортного засобу. Сучасний етап науково-технічних досліджень проєктантів все більше залежать від комп’ютерного моделювання очікуваних умов роботи об’єктів розроблення й виготовлення. Комп’ютерні моделі широко використовуються для створення й оцінювання ефективності різних концепцій моніторингу технічного стану і захисту аерокосмічних систем, а також для подолання суттєвих проблем на різних етапах проєктування систем захисту. Розглянуто і враховано відомі характеристики сучасних аерокосмічних транспортних засобів багаторазового використання. Побудовано твердотільну комп’ютерну модель прототипу, яка відображає основні геометричні розміри, форми й елементи аерокосмічного транспортного засобу. Проведено розрахунковий експеримент роботи елементів пасивної системи теплового захисту моделі прототипу на етапі атмосферного спуску при варіації висоти й швидкості. Модель зовнішньої поверхні досліджуваного об'єкта дискретизовано на елементи з однорідними температурними полями. На основі отриманих даних моделювання запропоновано варіанти конструкції елементів системи теплового захисту. Для обґрунтування обрису систем захисту аерокосмічних об’єктів запропоновано методику розрахунково-аналітичних досліджень. Результати досліджень можливо використати в процесі проектування й досліджень перспективних систем захисту аерокосмічних транспортних засобів багаторазового використання.

During operation, aerospace vehicles are exposed to various factors specific to the external environment. The design of aerospace vehicles is a complex scientific and technical task, during the solution of which it is necessary to take into account the possible effect of factors on the structural elements and systems of the apparatus, and to include in the concept of the apparatus the means of its protection and ensuring its functioning in the expected conditions of use. This article presents the results of a review of the latest scientific research on improving the understanding of operating conditions and substantiating options for the elements of the aerospace vehicle protection system. Designers increasingly rely on computer modeling to assess the operating conditions of the objects they design and manufacture. Computer models are widely used to create and evaluate the effectiveness of various concepts of monitoring the technical condition and protection of aerospace systems, as well as to overcome significant problems at various stages of designing protection systems. The model of the object under study is discretized into elements with a uniform temperature field. Modeling and analysis were performed using specialized software, which is designed for the formation of a finite element model, performing all necessary calculations, presenting the results for further analysis and improving the properties of research objects