УДК 678.5:629.78
Л. А. К л и м а к о в а, А. О. П о л о в ы й
ВОЗМОЖНОСТИ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ
УГЛЕПЛАСТИКОВ В ТЕРМОСТАБИЛЬНЫХ
СТРУКТУРАХ ПРЕЦИЗИОННЫХ КОНСТРУКЦИЙ
Приведены методы проектирования одно- и двухосно-
термонейтральных, а также термически изотропных слоистых
композитных структур для прецизионных конструкций. Показано,
что для каждого типа материала и структуры армирования су-
ществует однозначно определяемая область возможных значений
термических коэффициентов линейного расширения. Приведены
расчетные зависимости термоупругих характеристик однона-
правленного материала, обеспечивающих термонейтральность
армированной структуры. Представлены результаты анализа
возможности создания термически стабильных структур на
основе углепластиков с разными типами волокон.
Эффективность функционирования космического аппарата напря-
мую зависит от точности позиционирования приборов астроориента-
ции и целевой аппаратуры в условиях космического полета, характери-
зующегося динамично меняющимся тепловым режимом. Вследствие
этого важнейшим критерием качества прецизионной космической кон-
струкции является термическая стабильность в пределах заданной точ-
ности ее геометрических характеристик.
Параметры размерной стабильности современных высокоточных
конструкций определяются значениями 10 мкм/м для линейных и
2
00
для угловых смещений базовых точек (при
Δ
Т
= 10
◦
С). Обеспечение
столь жестких требований по прецизионности требует специальных
проектно-конструкторских решений, к которым относятся (рис. 1):
— выбор конструктивно-силовой схемы (КСС), обеспечивающей
минимальные термические деформации конструкции при одновремен-
ном удовлетворении жесткостных и прочностных требований;
— минимизация диапазона изменения температур эксплуатации
(стабильность температурного поля конструкции);
— минимизация термических коэффициентов линейного расшире-
ния (ТКЛР) конструкции.
К числу основных методов управления конструктивно-силовой
схемой относятся интеграция конструктивных элементов и геометри-
ческая компактность зоны размеростабильности прецизионной кон-
струкции, позволяющие уменьшить точностные погрешности вслед-
ствие исключения люфтовых соединений конструктивных элементов
и минимизации числа конструктивных связей между ними [1, 2]. Для
поддержания заданного теплового режима применяются активные
(тепловые трубы, электрические нагреватели) и пассивные (теплоизо-
ляция, терморегулирующие покрытия) системы терморегулирования.
Однако в условиях постоянного ужесточения требований по точ-
ностным и массовым характеристикам космических аппаратов, со-
22 ISSN 0236-3941. Вестник МГТУ им. Н.Э. Баумана. Сер. “Машиностроение”. 2008. № 2
