Полные тексты статей
https://elibrary.ru/contents.asp?id=33276108

АКСЕНОВ Ю.В. ОБРАЗЦОВ И.Ф.

НЕКОТОРЫЕ АСПЕКТЫ РАЗВИТИЯ АЭРОКОСМИЧЕСКИХ СИСТЕМ РОССИИ В XXI ВЕКЕ. КОНЦЕПЦИЯ СОЗДАНИЯ

Известно, что за последние 50 лет в развитых странах 90% прибыли получено за счет развития научно-технического прогресса, образования и науки. Мы произвели анализ и расчеты состояния научно-технического прогресса, изучили прогнозы развития мировой авиационно-космической отрасли в XXI веке и пришли к выводу, что будущее за стремительным освоением космоса, за многоразовыми транспортными авиационно-космическими средствами доставки грузов на околоземные и высокоэнергетические орбиты за космопланами. Ведущие фирмы мира серьезно заняты этой проблемой. У нас эти отрасли слабо финансируются, нет денег. Постепенно разваливаются. Мы еще торгуем и создаем прибыль за счет сырьевых ресурсов страны нефти, газа, леса, угля, минералов, золота и др. и тем самым ускоряем разрушение Великой России. В то же время мы имели и пока еще имеем передовую авационно-космическую отрасль, высокого класса разработки, строим хорошие самолеты и космические аппараты, имеем передовую науку и технологию. У нас отличный задел в этих областях. Расчеты и прогноз показали, что к середине XXI века если успешно развивать авиационно-космическую науку, технику и технологию, и торговать результатами этой деятельности, космопланами, космическим оборудованием, технологиями и космическими спутниками и аппаратурой, широко внедрять в мире космический туризм, то можно выгодно торговать и иметь прибыль от этой отрасли порядка 250-500 млрд. долларов в год. XX век называют веком развития и строительства аэропланов, самолетов и вертолетов. XXI век называют веком космоланов, а XXII век — веком звездолетов. Ученые мира, работающие в авиационных космических отраслях науки и техники, полагают, что разработка космопланов станет одним из наиболее перспективных направлений XXI столетия. Первостепенное значение для создания космоплана имеет разработка сверхжаростойких и высокопрочных композиционных материалов, что обусловлено самой природой космоплана. Поскольку наша статья посвящена разработке технического проекта создания одного из вариантов космоплана, то во введении остановимся на некоторых характеристиках нашего проекта. Космоплан МТВКС-У — многоразовый транспортный воздушно-космический летательный аппарат предназначен для полетов на близкие околоземные орбиты высотой Н=100-250 км, доставки полезных грузов и работы на этих высотах. Для выведения полезных грузов на высокоэнергетические орбиты служит вторая ступень. На космоплане установлена подвижная транспортная монтажно-стыковочная система для запуска II ступени и приема ее обратно в космоплан по завершении работы, II-я ступень после выведения на высокоэнергетические орбиты полезных грузов, собирает в космосе объекты или спутники выработавшие свой ресурс, или вышедшие из строя для ремонта или замены для возвращения на Землю. Таким образом, на близких околоземных орбитах космоплан превращается, как бы, в летающую «стартовую площадку» для запуска II ступени и приема ее обратно для возвращения вместе на Землю. Орбитальный полет космоплана происходит по схеме искусственного спутника Земли, а при возвращении на Землю планирующий полет, маневрирование и посадка на Землю — по самолетному принципу. Несколько слов о полетах к звездам и звездолетах. Исследовательские аппараты, (автоматы) проникли во все уголки солнечной системы, добрались до самой дальней из планет — Нептуна. До Нептуна межпланетный зонд «Вояджер» затратил 12 лет полета при скорости 20 км/сек. Добраться до ближайшей звезды Альфа Центавра, при этой скорости можно будет лишь за 80 тысяч лет. Сколько же должен длиться полет к звездам, чтобы не потерять смысл за время жизни человека? Таким образом, возможности осваивать далекие космические пространства будут зависеть, прежде всего, от скорости полета звездолета, его энергетики и времени. Увеличить силу тяги при больших скоростях истечения рабочего вещества можно, только сильно повысив энерговыделение в единицу времени, т.е. мощность двигателя. Опыт показывает, что химические источники энергии могут дать кинетическую скорость истечения молекул до 5 км/сек. Ядерные источники могут дать скорость истечения 10-30 тысяч км/сек. Энерговыделение здесь около одной сотой от предельно возможного. Для полета к звездам, звездолет должен иметь скорость приближающуюся к скорости света 300 000 км/сек. Предельное энерговыделение, когда скорость приближается к скорости света достижимо лишь при аннигиляции вещества в гравитационном коллапсе. Для межзвездных полетов с точки зрения мощности двигателя и скорости движения материи в нем, подходят три последние механизма. Носителями энергии здесь выступают частицы — у каждой из них их запас измеряется несколькими мегаэлектронвольтами. Напомним некоторые понятия из физики и астрономии: Аннигиляция вещества в гравитационном коллапсе, т.е. взаимодействие частиц и античастиц с полным переходом их в фотоны. Кванты света переходят в фотоны, скорость истечения их равна скорости света. Аннигиляция дает потоки очень мощного излучения и возникающие фотоны имеют очень большую энергию. Коллапс — состояние, угрожающее жизни. Гравитационный коллапс — катастрофически быстрое сжатие массовых тел под действием сил гравитации приводящее к эволюции звезд. Эти силы и скорости равные скорости света и будут использоваться при полетах к звездам. После исчезновения в звездах ядерного горючего они теряют свою механическую устойчивость и начинают увеличивать скорость сжатия к центру звезды. Центр звезды становится сверхплотным и превращается в Черную дыру, обладающую очень мощным гравитационным полем притяжения. Ядерным двигателям, как уже говорилось трудно обеспечить очень сильный разгон звездолета. Однако в последнее время выдвигается концепция создания звездолетов с импульсивным термоядерным двигателем и электромагнитом на базе покрытого сверхпроводящей пленкой тора, обеспечивающего скорость полета 10-20 тыс.км/с. Прорабатываются проекты создания фотонного и мезонного двигателя для звездолета на базе силового каркаса торовой оболочки из материала высокопрочного волокна бора (предел прочности 5900 н/мм2), покрытого сверхпроводящей пленкой из ориентированных кристаллов сложных окислов иттрия, бария и меди, выдерживающего магнитное поле 3,4х104 ГС t° 300°K. Толщина пленки должна быть не менее δ=0,2 мм. Фотонный двигатель D=1000 м. Мезонный двигатель D=600м. Толщина — 200 м. Полагают, что для разгона до 10000 км/с полезной нагрузки в 150 т и торможения в конце пути, звездолет должен иметь 900 тонн топлива и стартовый вес 1110 тонн

Страница: 1

Белоусов С.Г.Рыбин А.А.Тихонов И.В.

Некоторые возможности изучения механического отклика элементарных микроволокон на высокоскоростное воздействие.

Представлены отдельные результаты проводимой работы по созданию эффективных средств экспериментального изучения определяющих особенностей поведения элементарных моноволокон (~ ∅10мкм) при высокоскоростном растяжении со скоростью деформации до 103с−1. Описан вариант созданной установки. Рассмотрена методика ударных испытаний единичных моноволокон. Иллюстрированы данные испытаний нескольких типов волокон класса Русар со скоростью деформации с−1

 > Том 9 > №1 / 2003 / Страницы: 3-16

Авдеенко А.М.Куртышева О.В.Филиппова В.Б.

Высокоэнергетическое демпфирование в пористых структурах.

Численными методами анализируется распространение высокоэнергетических возмущений в пористой двумерной структуре. Дается сравнительная оценка демпфирующих возможностей структур различного типа.

 > Том 9 > №1 / 2003 / Страницы: 16-24

Бакулин Е.Ю.Гринева Т.В.Денисов А.Ф.Денисова Л.А.Маев Р.Г.Маева Е.Ю.Поюровская И.Я.

Сравнительное исследование микроструктуры и механических свойств стеклополиалкенатного цемента «ДЕНТИС».

Впервые для исследования механических свойств и микроструктуры стоматологических цементов использованы неразрушающие методы акустической микроскопии. Сравнивали состояние отвержденных цементов, приготовленных при разных количественных соотношениях порошка и воды, использованных при замешивании образцов. Значения параметров упругости, полученные расчетным путем на основе измерения акустических показателей, сопоставляли с результатами стандартных механических испытаний. Установлено, что с увеличением доли воды при замешивании в отвержденных образцах снижается акустический импеданс материала и скорости распространения продольной и поперечной ультразвуковых волн. При этом выявлено снижение как расчетных, так и полученных экспериментальным путем параметров упругости и снижение прочности на сжатие. Различия и акустических, и механических параметров можно объяснить особенностями микроструктуры, выявляемой на акустических изображениях высокого разрешения, полученных при помощи сканирующего акустического микроскопа.

 > Том 9 > №1 / 2003 / Страницы: 24-33

Андрюшин В.А.Багдасарьян А.А.Недбай А.Я.

Вынужденные колебания слоистой цилиндрической оболочки, соединенной точечными упругими связями со слоистой балкой.

Исследование поведения многосвязанных конструкций под действием гармонической нагрузки позволяет решить важные для практики вопросы: •·установить область наиболее опасных частот; •определить относительный, а при точных значениях параметров функции диссипации и абсолютный уровень напряжений в конструкции на этих частотах; •выявить элементы, наиболее сильно влияющие на указанные напряжения; •провести расчеты на усталость и долговечность конструкции. Из вышесказанного следует, что изучение вынужденных колебаний конструкций является актуальной проблемой. Расчетам вынужденных колебаний конструкций в виде цилиндрических оболочек посвящен ряд работ [1-3]. Для описания функции диссипации в них используется теория комплексного внутреннего трения, которая позволяет наиболее просто получить решение вязкоупругой задачи. В данной работе рассматриваются вынужденные колебания слоистой цилиндрической оболочки, подкрепленной пустотелым цилиндром и соединенной упругими точечными связями (пружинами) со слоистой балкой, под действием гармонической нагрузки. Вязкоупругие свойства цилиндра, оболочки и балки учитываются введением комплексных модулей упругости согласно гипотезе Сорокина [4]. Компоненты напряженно-деформированного состояния всех элементов системы представляются в виде тригонометрических рядов по пространственным координатам. Для произвольно расположенных неодинаковых связей задача сводится к решению системы алгебраических уравнений относительно амплитудных значений усилий в пружинах в местах расположения связей. Для случая одинаковых, равномерно расположенных связей решение получается в явном виде.

 > Том 9 > №1 / 2003 / Страницы: 33-42

Мишустин И.В.Рыбаков Л.С.

Малые упругие колебания плоских ферм ортогональной структуры.

В [1-4] с помощью метода «склейки» построены строгие замкнутые структурные теории ряда плоских регулярных и квазирегулярных стержневых систем ферменного типа, позволяющие ставить и решать широкий круг задач статики таких систем. В настоящей статье указанный выше подход распространяется на задачи о малых колебаниях плоских упругих ферм ортогональной структуры. Основное внимание уделено изучению колебаний фермы с элементарной ячейкой в форме прямоугольника из стержней с двумя не взаимодействующими между собой на пересечении диагональными стержнями. Путем удаления из такой фермы соответствующей группы стержней образуется достаточно широкий класс регулярных, квазирегулярных и даже нерегулярных ферм ортогональной структуры. Данная в начале общая строгая постановка задачи о малых колебаниях исходной фермы детально реализована для проблем собственных и вынужденных ее колебаний, которые проиллюстрированы числовыми примерами.

 > Том 9 > №1 / 2003 / Страницы: 42-59

Кундрат Н.М.

Локализованные зоны предразрушения в ортотропной пластине с периодической системой коллинеарных подкреплений.

В развитие работы [1] представлено решение плоской модельной задачи о напряженно-деформированном состоянии ортотропной полубесконечной пластины, подкрепленной периодической системой жестких накладок. Локализованные зоны предразрушения развиваются вдоль границы пластина-накладки от вершин к центру и моделируются линиями разрыва тангенциальных перемещений. Приведены числовые результаты для размеров зон предразрушения, контактных напряжений.

 > Том 9 > №1 / 2003 / Страницы: 59-65

Горенберг А.Я.Зеленский Э.С.Паймушин В.Н.Иванов В.И.Куперман А.М.Ошмян В.Г.Павловский Д.В.Хусаинов В.Р.Шамаев М.Ю.

Исследование технологической монолитности толстостенных стеклопластиковых оболочек.

Рассматриваются вопросы, связанные с влиянием остаточных напряжений на технологическую монолитность толстостенных стеклопластиковых оболочек. Измерение поля деформаций при отверждении оболочки производили тензометрическим методом. Исследована кинетика отверждения связующего, усадки и установления механических свойств полимера. Эти результаты использованы при проведении математического моделирования процесса.

 > Том 9 > №1 / 2003 / Страницы: 65-87

Паньков A.A.Соколкин Ю.В.

Влияние геометрии эллипсоидальных пор на свойства и распределение полей деформирования в пьезокерамике.

Представлены результаты расчета характеристик эффективных упругих, пьезомеханических, диэлектрических проницаемостей, основных коэффициентов электромеханической связи трансверсально изотропной пьезокерамики PZT-4 с ориентированными вдоль оси симметрии элипсоидальными порами в сингулярном приближении метода периодических составляющих [1-3]. Исследовано влияние геометрии и величины относительного объемного содержания эллипсоидальных пор на эти эффективные свойства и на значения инвариантов напряжений в каркасе пористой пьезокерамики.

 > Том 9 > №1 / 2003 / Страницы: 87-96

Глазков С.С.Енютина М.В.Семенова Л.К.Шут Н.И.

Расчетно-статистическая модель полимерного модификатора и процесса его совмещения с древесиной.

В настоящей работе представлены и обсуждаются результаты создания модели полимерного модификатора, способного повысить показатели водостойкости и другие свойства модифицированной древесины. Предложенная структура и функциональность реакционноспособного олигомера оценивалась с позиций теорий адгезии, когезии, диффузии. Размеры и молекулярно-массовые показатели молекулы модификатора рассчитаны с использованием закономерностей адсорбции макромолекул на пористых носителях и анализа капиллярно-пористой системы древесины. Осуществлен целенаправленный синтез полимерного модификатора с использованием мономерных соединений, содержащихся в кубовых остатках производства синтетического каучука. Получена статистическая модель, адекватно описывающая свойства модифицированной древесины в исследованных интервалах технологических параметров.

 > Том 9 > №1 / 2003 / Страницы: 96-104

Гусев А.С.Пышнограй Г.В.

Влияние молекулярных характеристик смесей линейных полимеров на их динамические свойства.

В настоящей работе рассматривается зависимость динамических характеристик смесей полимерных расплавов различного молекулярного веса от частоты осцилляций. Были рассчитаны составляющие комплексного модуля сдвига: модуль упругости и модуль потерь и проведено сравнение с имеющими экспериментальными данными для смесей двух образцов полистирола в различных соотношениях и отмечено удовлетворительное соответствие теории и эксперимента.

 > Том 9 > №1 / 2003 / Страницы: 104-109

Азиков Н.С.Белоусов П.С.

Несущая способность композитной панели сетчатой структуры кессона крыла летательного аппарата.

Исследуются нелинейное деформирование и несущая способность композитной панели сетчатой структуры как несущего элемента кессона крыла ЛА, нагруженного изгибающим моментом и перерезывающей силой. Задача решается в перемещениях при одночленной аппроксимации функции прогиба. Определены минимальные собственные значения и разрушающие усилия для углепластиковых панелей с различными вариантами сетчатой структуры при совместном деформировании с поясами лонжеронов кессона. Установлена рациональная схема подкрепления ребрами сетки композитной панели.

 > Том 9 > №1 / 2003 / Страницы: 109-122