Cand. Sc., Associate Professor of the Department of Aircraft
кандидат технических наук, доцент кафедры летательных аппаратов
Dr. Sc., Cand. Sc., professor, Head of the Department of Aircraft
доктор педагогических наук, кандидат технических наук, профессор, заведующий кафедрой летательных аппаратов
Cand. Sc., Director of the Industry Center for Large-Scale Transformable Mechanical Systems – Deputy General Designer for Mechanical Systems
кандидат технических наук, директор отраслевого центра крупногабаритных трансформируемых механических систем – заместитель генерального конструктора по механическим системам
Shells of rotation made of composite materials are often used as force elements of structures in the production of rocket and space technology. Composite shells have a high degree of weight perfection provided by high specific mechanical characteristics of composites. They are manufactured by the method of continuous winding of composite fibers on a mandrel of the required shape. The method is widespread due to its manufacturability and guarantees reliable provision of design parameters of the shells.
Anisogrid cylindrical and conical shells in recent years have also started to be used in RCT. For example, at Reshetnev JSC, this type of shells are used in the designs of adapters intended for launching spacecraft and satellites into orbit. Adapter structural elements are similar, but differing in purpose, dimensions and bearing capacity, they have a unique combination of a large number of design parameters, the exact determination of which every time results in a complex scientific task. The solution to this problem involves numerous design calculations of the stress-strain state, critical loads and stiffness parameters. For this purpose, a digital twin is formed on the basis of a finite element model of anisogrid shells of rotation, manufactured by continuous winding of composite fiber, with the help of which the solution of the optimal design problem is performed in interactive mode.
An algorithm and a program for constructing a composite anisohydric cylindrical shell with concentrated mass on one base and with a rigidly fixed second base are developed. Numerical analysis of stability, stiffness and stress-strain state of the structure under different variants of inertial action and at variation of parameters of its mesh structure formation is carried out with the help of FEM.
Оболочки вращения, изготовленные из композиционных материалов, часто используются в качестве силовых элементов конструкций при производстве ракетно-космической техники. Композитные оболочки обладают высокой степенью весового совершенства, обеспечиваемой высокими удельными механическими характеристиками композитов. Они изготавливаются методом непрерывной намотки композитных волокон на оправку нужной формы. Этот метод, в силу технологичности, широко распространен и гарантирует надежное обеспечение проектных параметров оболочек.
Анизогридные цилиндрические и конические оболочки в последние годы стали также применяться в РКТ. Так, например, в АО «Решетнёв» такого вида оболочки используются в конструкциях адаптеров, предназначенных для вывода на орбиту космических аппаратов и спутников. Элементы конструкций адаптеров подобны, но, отличаясь по назначению, размерам и несущей способности, обладают уникальным сочетанием большого количества проектных параметров, точное определение которых выливается каждый раз в сложную задачу научного характера. Решение этой задачи предусматривает выполнение многочисленных проектных расчетов напряженно-деформированного состояния, критических нагрузок и жесткостных параметров. Для этого на основе конечно-элементной модели анизогридных оболочек вращения, изготавливаемых методом непрерывной намотки композитного волокна, формируется цифровой двойник, с помощью которого в интерактивном режиме выполняется решение задачи оптимального проектирования.
Разработаны алгоритм и программа построения композитной анизогридной цилиндрической оболочки с сосредоточенной массой на одном основании и жестко закрепленным вторым основанием. С помощью МКЭ выполняется численный анализ устойчивости, жесткости и напряженно-деформированного состояния конструкции при различных вариантах инерционного воздействия и при варьировании параметров формирования ее сетчатой структуры.