ОПТИМИЗАЦИЯ ВЫБОРА КОНСТРУКЦИОННЫХ МАТЕРИАЛОВ ПРИ СОЗДАНИИ ПРЕЦИЗИОННОЙ КОСМИЧЕСКОЙ КОНСТРУКЦИИ

© А.А.Моишеев
© Государственный музей истории космонавтики им. К.Э. Циолковского, г. Калуга
Секция "К.Э. Циолковский и проблемы космического производства"
2004 г.

Разработка размеростабильных силовых конструкций для размещения высокоточной целевой аппаратуры и бортовых служебных систем является актуальной проблемой при создании современных космических аппаратов (КА). Проведенный анализ показал, что деформация указанных конструкций в значительной степени определяется их полем температур.

В настоящее время для решения этой проблемы наиболее рациональным является конструктивно-технологический подход, который предусматривает снижение геометрической чувствительности конструкции к изменениям теплового состояния путем применения материалов с малым коэффициентом линейного термического расширения (КЛТР). Выполнение этого требования наиболее эффективно выполняется на конструкциях, изготовленных из инвара или углепластика. Для них КЛТР во много раз меньше, чем у обычно используемых в космической технике титановых и алюминиевых сплавов.

Вместе с тем при создании космических конструкций из слоистых композиционных материалов с полимерной матрицей необходимо учитывать следующие их особенности:

- высокие удельные характеристики прочности и жесткости;

- возможность создания конструкции с программируемыми характеристиками;

- возможность релаксации напряжений через деформацию в течение времени эксплуатации;

- изменение геометрических параметров конструкции (микродеформация) за счет влагопоглощения или десорбции влаги и др.

Обычно оптимизация прецизионной конструкции из слоистого композиционного материала проводится при варьировании трех параметров: материалов полуфабрикатов и их характеристик; угла формирования слоев; подбора количества слоев.

В соответствии с указанным подходом в НПО им. С. А. Лавочкина совместно с ОНПП «Технология» создан ряд прецизионных конструкций, среди которых радиотелескоп космической астрофизической обсерватории «Спектр-Р», блок внешних приборов космического аппарата «Купон» и др.