Journal of Rocket-Space Technology
Not a member yet
238 research outputs found
Sort by
ТРАНСПОРТНИЙ КОРАБЕЛЬ ПОСТАЧАННЯ МІСЯЧНОЇ ПРОМИСЛОВО-ДОСЛІДНИЦЬКОЇ БАЗИ
Get PDFОсвоєння Місяця, початок якого очікується найближчим часом, буде поетапним. Поступово буде забезпечено постійну присутність людей на його поверхні. Для цього на поверхні Місяця потрібно буде створити бази, над проєктами яких в наш час працюють в різних країнах. Однією з найважливіших задач стане забезпечення місячних баз всім необхідним, що може бути здійснено шляхом відправлення з Землі автоматичних (безпілотних) космічних кораблів з різноманітними вантажами. Засобом доставки на Місяць всього необхідного і стане розглянутий далі транспортний корабель постачання. Було проведено аналіз стану робіт над подібними кораблями у світі, опрацьовано концепцію використання транспортного корабля, зокрема — визначено орієнтовну номенклатуру вантажів. Розроблено також концептуально конструкцію корабля, описано його системи та обладнання. Приділено увагу принципам розміщення вантажів всередині корабля. В результаті концептуального проєктування було одержано деякі характеристики та сформовано вигляд транспортного корабля. Описані засоби доставки транспортного корабля на Місяць, у тому числі надважка ракета космічного призначення, навколомісячний космічний буксир та посадочний апарат — місячний лендер. Концептуальні проробки транспортного корабля з застосуванням сучасних методів проектування, у тому числі 3D-моделювання показали, що його характеристики знаходяться на рівні існуючих кораблів, які використовуються для постачання Міжнародної космічної станції, або перспективних, що можуть бути створені найближчим часом. Проведені роботи дозволяють зробити висновок про те, що транспортний корабель постачання місячної промислово-дослідницької бази — важливий та перспективний засіб вивчення та освоєння Місяця. Створення і відпрацювання транспортного корабля дозволять наблизити до реальності плани вивчення та освоєння Місяця.The exploration of the Moon, which is expected to begin in the near future, will be phased. Gradually, the permanent presence of people on its surface will be ensured. To do this, it will be necessary to create bases on the surface of the Moon, the projects of which are currently being worked on in different countries. One of the most important tasks will be to provide lunar bases with everything necessary, which can be done by sending from Earth automatic (unmanned) spacecraft with various cargoes. The means of delivery to the Moon of everything necessary will be considered further cargo spacecraft for supply. An analysis of the state of work on similar spacecraft in the world was carried out, the concept of using the cargo spacecraft for supply was worked out, in particular - the approximate nomenclature of cargoes was determined. The conceptual design of the spacecraft was also developed, its systems and equipment were described. Attention is paid to the principles of cargo placement inside. As a result of conceptual design, some characteristics were obtained and the appearance of the cargo spacecraft was formed. The means of delivery of the transport vehicle to the Moon are described, including a super-heavy space launcher, a lunar space tug and a lunar lander. Conceptual studies of the cargo spacecraft using modern design methods, including 3D modeling, showed that its characteristics are at the level of existing spacecraft used to supply the International Space Station, or promising ones that may be created in the near future. The work carried out allows us to conclude that the cargo spacecraft supplying the Moon industrial and research base is an important and promising means of studying and exploring the Moon. Creation and testing of the cargo spacecraft will make it possible to bring plans for the study and exploration of the Moon closer to reality.Освоєння Місяця, початок якого очікується найближчим часом, буде поетапним. Поступово буде забезпечено постійну присутність людей на його поверхні. Для цього на поверхні Місяця потрібно буде створити бази, над проєктами яких в наш час працюють в різних країнах. Однією з найважливіших задач стане забезпечення місячних баз всім необхідним, що може бути здійснено шляхом відправлення з Землі автоматичних (безпілотних) космічних кораблів з різноманітними вантажами. Засобом доставки на Місяць всього необхідного і стане розглянутий далі транспортний корабель постачання. Було проведено аналіз стану робіт над подібними кораблями у світі, опрацьовано концепцію використання транспортного корабля, зокрема — визначено орієнтовну номенклатуру вантажів. Розроблено також концептуально конструкцію корабля, описано його системи та обладнання. Приділено увагу принципам розміщення вантажів всередині корабля. В результаті концептуального проєктування було одержано деякі характеристики та сформовано вигляд транспортного корабля. Описані засоби доставки транспортного корабля на Місяць, у тому числі надважка ракета космічного призначення, навколомісячний космічний буксир та посадочний апарат — місячний лендер. Концептуальні проробки транспортного корабля з застосуванням сучасних методів проектування, у тому числі 3D-моделювання показали, що його характеристики знаходяться на рівні існуючих кораблів, які використовуються для постачання Міжнародної космічної станції, або перспективних, що можуть бути створені найближчим часом. Проведені роботи дозволяють зробити висновок про те, що транспортний корабель постачання місячної промислово-дослідницької бази — важливий та перспективний засіб вивчення та освоєння Місяця. Створення і відпрацювання транспортного корабля дозволять наблизити до реальності плани вивчення та освоєння Місяця
ОГЛЯД ВАРІАНТІВ КОНСТРУКЦІЙ, ЯКІ РЕАЛІЗУЮТЬ ВНУТРІШНЄ РІДИННЕ ЗАВІСНЕ ОХОЛОДЖЕННЯ КАМЕР РРД
Get PDFAbstract. New technologies always create a trend to modernize and improve existing designs with new opportunities. At present, additive technologies have one of the most significant development rates among other manufacturing technologies. For modern liquid-propellant rocket engines, there is also a general trend towards increasing the efficiency of engines, finding new technological solutions that make it possible to simplify manufacturing technology, reduce technological costs and increase reliability. In this paper, known design solutions which employ film cooling for thermal protection of the walls of the engine chamber are considered. The main ways of organizing internal cooling are analyzed, the main mechanisms that define the thermal protection of the walls of the LRE chamber are considered. An overview of the existing design variants of devices which organize internal film cooling is given. The design solutions for film cooling of both the list of the real engines RD-105, RD-106, RD-0110, RD-115, RD-119 and known patent solutions are considered. The main features of such devices are shown and the influence of some design differences on the efficiency of the film cooling is analyzed. The main characteristics defining the efficiency of the device for film cooling are given. A review and analysis of the implemented design solutions for film cooling showed that the most efficient designs use the following elements, such as a gas-dynamic redan, a profiled wall of the predetermined space, and various types of inlet and outlet slots. Each design decision is based on the results of experimental testing of the engine. All these elements of film cooling design are very dependent on the accuracy of the manufacturing technology. Capabilities of additive manufacturing allow make it possible to create new designs with stable geometric characteristics in the form of a single part. The paper considers the options for applying the SLM additive manufacturing technology to create the design of the film cooling rings for liquid-propellant rocket engines.Анотація. Нові технології завжди створюють тренд з модернізації та вдосконалення існуючих конструкцій з урахуванням нових можливостей. Значний розвиток зараз відбувається у сфері адитивних технологій. Для сучасних РРД також існує загальна тенденція до підвищення ефективності двигунів, знаходження нових технологічних рішень, які дозволяють спростити технологію виготовлення, зменшити технологічні витрати та підвищити надійність. У цій роботі розглянуті конструктивні рішення, що забезпечують теплозахист стінок камер двигунів за рахунок створення завісного охолодження. Проаналізовано основні способи організації внутрішнього охолодження, розглянуто основні механізми, що становлять теплозахист стінок камери РРД. Наведено огляд існуючих варіантів пристроїв для організації внутрішнього завісного охолодження. Розглянуто конструктивні рішення завісного охолодження як реальних двигунів РД-105, РД-106, РД-0110, РД-115, РД-119 так і патентні рішення. Показано основні особливості таких пристроїв та проаналізовано вплив деяких конструктивних відмінностей на ефективність роботи завіси. Наведено основні характеристики, що відображають ефективність роботи пристрою для організації завісного охолодження. Огляд та аналіз реалізованих конструктивних рішень завісного охолодження показав, що для найефективніших конструкцій використовують такі конструкційні елементи: газодинамічний редан, профільовану стінку зареданого простору та різні види вхідних та вихідних щілин. Кожне конструкторське рішення ґрунтується на результатах експериментального відпрацювання двигуна. Всі ці конструктивні елементи завісного охолодження сильно залежать від точності технології виготовлення. Можливості адитивного виробництва дозволяють створювати нові конструкції із більш стабільними геометричними характеристиками у вигляді однієї деталі. В роботі розглянуто варіанти застосування технології адитивного виробництва SLM для створення конструкції поясу завісного охолодження РРД
THRUST VECTOR CONTROL OF SOLID ROCKET MOTORS FOR TACTICAL MISSILES
Get PDFАнотація. Зараз у бойових діях різного масштабу особливо важливими стали операції з використанням всіх типів ракет. Одночасно з цим збільшується значення заходів протидії проти таких ракет. Для успішного виконання бойових завдань необхідно передбачити та ефективно протидіяти різним заходам вірогідного противника при застосуванні твердопаливних оперативно-тактичних ракет. Одним з перспективних підходів є зміна траєкторії ракети на різних етапах її польоту за допомогою систем керування вектором тяги твердопаливного двигуна. У даній роботі розглядаються різні методи керування вектором тяги оперативно-тактичних ракет на початковій ділянці польоту з метою протидії системам протиповітряної оборони противника. Описано такі методи керування, як векторне керування з використанням засобів автоматичного керування, програмоване керування вектором тяги, метод внутрішнього керування вектором тяги та гібридне керування вектором тяги. Кожен з цих методів має свої переваги та недоліки і відкриває широкі можливості для подальшого технічного вдосконалення. Різні методи керування вектором тяги можуть бути використані залежно від ситуації на полі бою та конкретної ділянки польоту. Застосування цих методів дозволяє підвищити маневреність та непередбачуваність руху ракети, ускладнити завдання системам протиповітряної оборони противника та підвищити ймовірність успішного виконання бойового завдання. Виконання наведених вимог є пріоритетними у сучасних умовах, що робить перспективною подальшу працю за згаданими напрямками дослідження. Загальноприйняті рекомендації щодо вибору методу керування вектором тяги на початковій ділянці польоту включають аналіз характеристик систем протиповітряної оборони противника, оцінку потенційних загроз та вибір оптимальної стратегії керування. Висновки даної роботи можуть бути використані для практичного застосування відповідних методів керування вектором тяги твердопаливних оперативно-тактичних ракет у реальних умовах бойових дій. Збільшення розуміння та ефективного використання цих методів сприятиме поліпшенню стратегій та тактик ведення бойових дій і допоможе забезпечити перевагу у конфліктах з вірогідними противниками.Abstract. Currently, operations involving various types of missiles have become particularly important in combat actions of different scales. At the same time, the significance of countermeasures against such missiles is increasing. To successfully accomplish combat tasks, it is necessary to anticipate and effectively counter various measures of a probable enemy when using solid-propellant tactical missiles. One of the promising approaches is trajectory manipulation of the missile at different stages of its flight using thrust vector control systems of the solid-propellant engine. This paper examines various methods of thrust vector control for tactical missiles during the initial stage of flight with the aim of countering enemy air defence systems. The described methods include vector control using automatic control means, programmed thrust vector control, internal thrust vector control, and hybrid thrust vector control. Each of these methods has its advantages and disadvantages, opening up wide possibilities for further technical improvement. Different thrust vector control methods can be used depending on the battlefield situation and specific flight segment. The application of these methods allows increasing the manoeuvrability and unpredictability of missile movement, complicating the tasks of enemy air defence systems, and enhancing the probability of successful mission completion. Meeting the stated requirements is a priority in modern conditions, making further work in the mentioned research directions promising. Common recommendations for choosing a thrust vector control method during the initial stage of flight include analysing the characteristics of enemy air defence systems, assessing potential threats, and selecting an optimal control strategy. The conclusions of this study can be utilized for the practical application of relevant thrust vector control methods for solid-propellant tactical missiles in real combat conditions. Enhancing the understanding and effective utilization of these methods will contribute to improving strategies and tactics in combat operations and help gain an advantage in conflicts with probable adversaries
CHANGE IN THE CAPILLARY HOLDING CAPACITY OF CAPILLARY INTAKE DEVICES THAT ENSURE FUEL CONTINUITY AS A RESULT OF LONG-TERM SERVICE LIFE
Get PDFАнотація. Прогрес у освоєнні космосу значною мірою йде шляхом створення та запуску нових космічних літальних апаратів багаторазового використання, подовження термінів експлуатації функціонуючої (штучних супутників землі телекомунікаційного зв’язку), а також розширення існуючої (космічні станції) та створення нової космічної інфраструктури, її обслуговування та експлуатації. При цьому на більшості космічних літальних апаратів використовуються, й вочевидь, будуть використовуватися в найближчі десятиріччя рушійні установки на рідкому паливі. У зв’язку з цим, збільшення запасів палива на орбіті, збільшення строків експлуатації та багаторазове використання космічних літальних апаратів веде до подальшого зростання вимог, що пред’являються до систем зберігання та живлення рідинними ракетними компонентами палива, зокрема і капілярних засобів забезпечення суцільності палива. При цьому капілярні засобів забезпечення суцільності палива та їх елементи, повинні мати працездатність при великих кількостях циклів «заповнення – спорожнення» (100 і більше) і при тривалому активному періоді роботи в космосі (понад 15 років). У статті наведено результати багаторічного дослідження впливу тривалого терміну перебування основних функціональних елементів капілярних засобів забезпечення суцільності палива – сітчастих розділювачів фаз, у компонентах рідкого ракетного палива N2O4 та (CH3)2N2H2 і під парами, на зміну капілярної утримної здатності сіток. Визначено величину її зниження протягом 31 року. Проведено аналіз основних факторів, що вплинули на зміну капілярної утримної здатності: рівномірних корозійних уражень та локальних змін мікроструктури конструкційного матеріалу сіток, зміни значення контактного кута змочування палива з матеріалом сіток. Отримані результати дозволяють при проектуванні капілярних засобів забезпечення суцільності палива досить точно прогнозувати збереження працездатності сітчастих розділювачів фаз, після їх тривалого перебування у хімічно агресивних компонентах палива, що гарантує можливість безаварійного багаторазового запуску рушійної установки космічного літального апарату, в умовах невагомості, під час тривалого терміну експлуатації.Abstract. Progress in space exploration largely follows the path of creating and launching new reusable spacecraft, extending the life of functioning (artificial earth satellites of telecommunications), as well as expanding the existing one (space stations) and creating a new space infrastructure, its maintenance and operation. At the same time, liquid fuel propulsion systems are used and, obviously, will be used on most spacecraft in the coming decades. In this regard, an increase in fuel reserves in orbit, an increase in the service life and repeated use of spacecraft leads to a further increase in the requirements for storage and supply systems for liquid rocket fuel components, including the means of capillary ensuring fuel continuity. At the same time, the capillary means for ensuring the continuity of the fuel and their functional elements must be operable with a large number of “filling – emptying” cycles (100 or more) and with a long active period of operation in weightless conditions (15 or more years). The article presents the results of a long-term study of the influence of a long period of the presence of the main functional elements of capillary means of ensuring fuel continuity - mesh phase separators, in the components of liquid propellant N2O4 and (CH3)2N2H2 and under their vapor, on the change in capillary holding capacity of nets. The value of its decrease during 31 years is determined. The analysis of the main factors that influenced the change in the capillary holding capacity was carried out: uniform corrosion damage to the structural material of the grids, changes in the value of the contact angle of wetting the fuel with the material of the grids. The results obtained make it possible, when designing capillary means to ensure fuel continuity, to accurately predict the maintenance of operability of mesh phase separators after their long stay in chemically aggressive fuel components. which guarantees the possibility of accident-free multiple launch of the propulsion system of the spacecraft in zero gravity during a long period of operation
ОСОБЛИВОСТІ РОЗВИТКУ МЕТОДІВ АДДИТИВНОГО ВИРОБНИЦТВА У ЗАСТОСУВАННІ ДО РРД
Get PDFAbstract. Modern development of additive manufacturing methods makes it necessary to seriously consider an alternative type of production for the manufacture of liquid rocket engine structures. On the one hand, additive manufacturing has a number of undeniable advantages compared to classical methods traditionally used in the rocket and space industry. On the other hand, products obtained by this method have characteristic features that must be taken into account at the early stages of design: relatively high surface roughness, the need to adapt the geometry of existing technical solutions, material properties, etc. Moreover, a full-fledged quality control system for the resulting products is currently the moment is missing, and the standardization of the production class is just emerging. It is also important to understand the direction of development of additive manufacturing, which in the future can lead to a significant increase in the characteristics of the resulting products. This paper discusses options for classifying additive manufacturing methods, provides definitions and classification of metal 3D printing methods, according to the existing ISO/ASTM 52900 standard, as well as the main features of the technology. The main advantages and disadvantages of additive manufacturing methods are considered, and a structural decomposition of the typical design of a liquid propellant rocket engine chamber is carried out. The work aimed at manufacturing structural elements for further integration into the production cycle of liquid-propellant rocket engines is considered. The work is considered, the results of which were a combination of additive technology methods, which made it possible to apply the concept of bimetallic additive production. Such products were produced without the use of complex technological equipment and belong to the product of “evolving” additive manufacturing. Based on the results of the work, it was concluded that it is possible to use additive technologies to improve the performance of new liquid-propellant rocket engine designs.Анотація. Сучасний розвиток методів адитивних технологій змушує серйозно розглядати цей альтернативнийтип виробництва для виготовлення конструкцій рідинних ракетних двигунів. З одного боку, адитивне виробництво має ряд незаперечних переваг порівняно з класичними методами, що традиційно використовуються в ракно-космічній галузі. З іншого боку, отримані 3Д-друковані вироби мають характерні особливості, що необхідно враховувати, особливо на ранніх етапах проектування: відносно високий параметр жорсткості поверхонь, властивості матеріалів та т. п. Більше того, наданний момент відсутня повноцінна система контролю якості отримуваних виробів, а стандартизація виробничого напрямку лише формується. Важливо також розуміти напрями розвитку адитивного виробництва, що в подальшому може привести до значного підвищення характеристик отримуваних виробів. В данній роботі розглянуті варіанти класифікації методів адитивного виробництва, приведені визначення та класифікація методів металічного 3Д друку, згдіно до існуючуго стандарту ISO/ASTM 52900. Наведені основні особливості технології. Розглянуто основні переваги та недоліки методів адитивних технологий, а також преведена структурна декомпозиція типової конструкції камери РРД. Розглянуто роботи, направлені на виготовлення елемнтів конструкції з метою подальшої інтеграції у виробничий цикл РРД. Розглянуто роботи, результатами котрих стала комбінація із методів адитивних технологій, яка дозволяє використивувати поняття “біметалічного” адитивного виробництва. Такі виробі отримані без використання складної дорогої оснастки та відносяться до продукту “еволюціонуючого” адитивного виробництва. За результатами роботи зроблено висновок щодо можливості використання методів адитивних технологій для підвищення характеристик новиї конструкцій РРД
ФОРМУВАННЯ ЗАХИСНИХ ПОКРИТТІВ ДЛЯ ДЕТАЛЕЙ НАЗЕМНИХ СТАРТОВИХ КОМПЛЕКСІВ ПРИ НАДГЛИБОКОМУ МОДИФІКУВАННІ МІКРОЧАСТИНКАМИ
Get PDFAbstract.The rapid development of the latest technologies necessitates the widespread use of metal materials with unique properties. The main factors that determine the competitiveness of manufacturers of structural materials are a number of indicators, such as the creation of new effective technologies for the production of materials with a new set of physico-chemical and mechanical properties, the reduction of energy costs for the production of new materials and protective coatings for parts of the ground launch complex. The research is aimed at studying the impact of microparticles on metal targets using mass spectrometry and metallography. Experiments revealed the formation of new elements, in particular manganese, in metal structures as a result of bombardment with microparticles. Experimental data confirmed the possibility of reactions occurring in metal targets during bombardment with microparticles. Mass spectrometric analysis revealed the synthesis of new elements that are of interest for obtaining protective coatings on parts of rocket technology for ground-based launch complexes. The study shows deep structural changes in metals under the influence of microparticles, accompanied by the destabilization of atoms and the formation of new compounds. The formation of new elements, in particular manganese, on the surface of metals after exposure to microparticles was revealed. It is shown that the processes of penetration are provided by the formation of plasma in the contact of a microparticle with a target, which occurs due to quantum mechanical effects that cause the breaking of interatomic bonds. These results open prospects for improving the operational properties of ground launch complexes. Potential applications are proposed, including the use of the effect of plasma formation in the processes of obtaining protective coatings on parts of launch complexes and the development of the theory of ultra-deep penetration of microparticles into solid partitions. The obtained results not only supplement experimental data, but also lay the foundation for new research in the field of rocket engineering and materials science. This study makes a significant contribution to science, providing a deep understanding of the physical processes involved in the collision of microparticles with metal structures. The obtained results open new horizons for rocket engineering and stimulate further research in the field of creating materials with unique properties and application in technological processes.Abstract. Стрімкий розвиток новітніх технологій зумовлює необхідність широкого застосування металевих матеріалів з унікальними властивостями. Основними факторами, що визначають конкурентоспроможність виробників конструкційних матеріалів, є ряд показників, таких як створення нових ефективних технологій виробництва матеріалів з новим комплексом фізико-хімічних і механічних властивостей, зниження енергетичних витрат на виробництво нових матеріалів і захисних покриттів для деталей наземного стартового комплексу. Дослідження спрямоване на вивчення впливу мікрочастинок на металеві мішені за допомогою мас-спектрометрії та металографії. Експерименти виявили утворення нових елементів, зокрема марганцю, в металевих структурах в результаті бомбардування мікрочастинками.Експериментальні дані підтвердили можливість протікання реакцій в металевих мішенях під час бомбардування мікрочастинками. Мас-спектрометричним аналізом виявлено синтез нових елементів, що становлять інтерес для отримання захисних покриттів на деталях ракетної техніки для наземних пускових комплексів. Дослідження свідчить про глибокі структурні зміни в металах під впливом мікрочастинок, що супроводжуються дестабілізацією атомів і утворенням нових сполук. Виявлено утворення нових елементів, зокрема марганцю, на поверхні металів після впливу мікрочастинок. Показано, що процеси проникнення забезпечуються утворенням плазми в контакті мікрочастинки з мішенню, що відбувається за рахунок квантово-механічних ефектів, які спричиняють розрив міжатомних зв'язків.Ці результати відкривають перспективи для покращення експлуатаційних властивостей наземних пускових комплексів. Запропоновано потенційні застосування, серед яких використання ефекту плазмоутворення в процесах отримання захисних покриттів на деталях пускових комплексів та розвиток теорії надглибокого проникнення мікрочастинок у тверді перегородки. Отримані результати не тільки доповнюють дані експериментів, але й закладають основу для нових досліджень в галузі ракетобудування та матеріалознавства. Це дослідження робить значний внесок у науку, забезпечуючи глибоке розуміння фізичних процесів при зіткненні мікрочастинок з металевими конструкціями. Отримані результати відкривають нові горизонти для ракетобудування та стимулюють подальші дослідження в галузі створення матеріалів з унікальними властивостями та застосування в технологічних процесах
ПІДВИЩЕННЯ ТЕРМІЧНОЇ СТАБІЛЬНОСТІ ВУГЛЕЦЕВО-ВУГЛЕЦЕВИХ КОМПОЗИТНИХ МАТЕРІАЛІВ ЗА ДОПОМОГОЮ САМОРОЗПОВСЮДЖУВАНОГО ВИСОКОТЕМПЕРАТУРНОГО СИНТЕЗУ
Get PDFAbstract.This research focuses on the development of effective protective coatings for carbon-carbon composite materials (CCСM), which are important components in high-temperature processes in aerospace engineering. The application of CCСM is limited by their sensitivity to oxidation, erosion and burnout in gas streams. In light of these limitations, our work is aimed at creating protective coatings using the method of self-propagating high-temperature synthesis, which provide increased performance and extend the service life of composites. The main task of the research is to identify the optimal compositions of powders for chromium-doped protective coatings through the SHS process. Various methods of obtaining protective coatings were analyzed, including chemical-thermal methods and methods of saturation from the liquid phase, revealing the peculiarities of the interaction of coatings with the CCСM matrix and changes in their mechanical characteristics. In addition to the classical methods of obtaining coatings, the method of surface saturation from the solid phase in an active gas environment as part of the SHS process was investigated. This method provides high-quality coating surfaces, reduction of processing time and the possibility of reaching high temperatures, depending on the composition of the SHS mixture. An important element of the research is the analysis of modern publications and research in the field of protective coatings. Special attention is paid to the problems associated with chemical interaction with the matrix of CCСM and uneven formation of carbide phases along the cross-section of the material. Experimental studies include a factorial experiment to identify the compositions of powder mixtures that provide high wear resistance. Various independent variables, such as chromium, silicon, titanium and aluminum content, are considered for their effect on the physical and mechanical properties of the coatings. The study focuses on the optimization of the parameters of thermal autoinitiation of SHS mixtures under process conditions. The regression equation for evaluating the dependences of the wear resistance of coatings on auto-initiation parameters and the content of alloying elements is given. The analysis of the research results includes the construction of three-dimensional graphic dependencies to optimize the wear resistance of coatings in the Cr-Al-Ti and Cr-Al-Si systems. Chromoalumosilicization of the coating showed better wear resistance, exceeding the wear resistance of untreated samples by 2.6-3.2 times, which allows the use of this technology for parts of aerospace equipment. It is interesting that the porous surface of coatings obtained by the SHS method prevents the penetration of oxygen into the material, contributing to the formation of oxide protective membranes, such as SiO2, TiO2, Cr2O3, Al2O3.Анотація. Дане дослідження фокусується на розробці ефективних захисних покриттів для вуглець-вуглецевих композитних матеріалів (УУКМ), що є важливими компонентами у високотемпературних процесах у аерокосмічній техніці. Застосування УУКМ обмежене їх чутливістю до окислення, ерозії та вигоряння в газових потоках. У світлі цих обмежень наша робота спрямована на створення захисних покриттів з використанням методу саморозповсюджуваного високотемпературного синтезу (СВС), які забезпечують підвищену продуктивність і продовжують термін служби композитів. Основним завданням дослідження є виявлення оптимальних складів порошків для захисних покриттів, легованих хромом, через процес СВС. Проаналізовано різні методи отримання захисних покриттів, включаючи хіміко-термічні методи та методи насичення з рідкої фази, виявивши особливості взаємодії покриттів із матрицею УУКМ та зміни в їх механічних характеристиках.Крім класичних методів отримання покриттів, досліджено метод насичення поверхні з твердої фази в активному газовому середовищі в рамках процесу СВС. Цей метод забезпечує високоякісні поверхні покриттів, скорочення часу обробки та можливість досягнення високих температур, залежно від складу суміші СВС. Важливим елементом дослідження є аналіз сучасних публікацій та досліджень у галузі захисних покриттів. Особливу увагу приділено проблемам, пов'язаним із хімічною взаємодією з матрицею УУКМ та нерівномірним формуванням карбідних фаз уздовж перерізу матеріалу. Експериментальні дослідження включають факторний експеримент для виявлення складів порошкових сумішей, що забезпечують високу зносостійкість. Різні незалежні змінні, такі як вміст хрому, кремнію, титану та алюмінію, розглядаються з урахуванням їхнього впливу на фізико-механічні властивості покриттів. Дослідження зосереджується на оптимізації параметрів термічної автоініціації сумішей СВС в умовах процесу. Наведено рівняння регресії для оцінки залежностей зносостійкості покриттів від параметрів автоініціації та змісту легуючих елементів. Аналіз результатів дослідження включає побудову тривимірних графічних залежностей для оптимізації зносостійкісті покриттів в системах Cr-Al-Ti і Cr-Al-Si. Кращу зносостійкість продемонстрували хромоалюмосиліцірованія покриття, перевищуючи зносостійкість необроблених зразків в 2,6-3,2 рази, що дозволяє застосування даної технології для деталей аерокосмічної техніки. Цікаво, що пориста поверхня покриттів, отриманих методом СВС, запобігає проникнення кисню в матеріал, сприяючи формуванню оксидних захисних мембран, таких як SiO2, TiO2, Cr2O3, Al2O3
СИСТЕМА АВТОМАТИЗОВАННОГО АКУСТИЧНОГО КОНТРОЛЮ ВИРОБІВ З ПОЛІМЕРНИХ КОМПОЗИТНИХ МАТЕРІАЛІВ
Get PDFЗастосування клеєних шаруватих і стільникових конструкцій в літакобудуванні дозволяє значно підвищити вагову ефективність техніки, забезпечити її акустичну міцність і високу надійність [1]. Практично весь фюзеляж Boeing 767-300 являє собою багатошарову клеєну конструкцію. Велика кількість різноманітних стільникових вузлів з металевою (Al-сплав, Ti-сплав, сталь) і неметалевої (з полімерних композитів) оболонкою і металевою (Al-сплав) і неметалевої (зі склопластику, скловолокна, поліамідного типу паперу «Номекс» та ін.) стільники, що використовуються на цьому та інших літаках. Таким чином, площа склеєних конструкцій на площині становить приблизно 250 м2. У зв'язку з цим підвищуються вимоги до контролю якості клеєних конструкцій і, перш за все, до їх надійності. Внутрішня структура виробів являє собою чергування шарів скловолокна з різними кутами намотування, просочених епоксидним компаундом. При акустичному неруйнівному контролі неоднорідність структури та нестабільність технології спричиняють різницю рівня акустичного сигналу від продукту до продукту до 15 дБ. Великий коефіцієнт загасання (до 10- 15 дБ/см на частоті 300 кГц в багатошарових виробах зі склопластику) змушує використовувати низькочастотні п'єзоелектричні перетворювачі, а складна і неоднорідна форма поверхні - реалізацію процес автоматизації в безконтактному варіанті. Застосування ехо-методу на низьких (до 500 кГц) частотах не дозволяє точно виміряти глибину дефекту через поширення швидкості ультразвукового сигналу по товщі виробу. Це змушує шукати додаткові шляхи підвищення точності визначення розташування дефектів, якими є розшарування матеріалу між шарами намотування. У даній роботі розглядається можливість використання автоматизованого акустичного контролю виробів з КМ, що дозволяє виявляти дефекти на підставі без еталонної установки порогового значення сигналу, виявляти та ідентифікувати дефекти за глибиною залягання в процесі автоматизованого контролю та оцінювати стабільність технології виготовлення виробу за результатами контролю. У статті представлено моделювання автоматизованої системи акустичного імпедансного неруйнівного контролю, яка з практичної точки зору наддасть можливість контролювати стабільність технологічного процесу формування композитного матеріалу і при необхідності внести його корективи. Переваги створення системи автоматизованого акустичного контролю дозволять реєструвати умови сканування та контролю в розгорнутому вигляді C-scan у процесі неруйнівного контролю та покращити процес документування результатів та прийняття рішень щодо оцінки продукції для нормальності або дефекту.The use of glued layered and honeycomb structures in aircraft construction can significantly increase the weight efficiency of technology, ensure its acoustic strength and high reliability [1]. Virtually the entire fuselage of the Boeing 767-300 is a multi-layer glued structure. A large number of various cellular units with metal (Al-alloy, Ti- alloy, steel) and non-metallic (from polymer composites) cladding and metal (Al-alloy) and non-metallic (from fiberglass, fiberglass, polyamide paper type "Nomex" and others.) honeycombs used on this and other aircraft. Thus, the area of glued structures on the plane is approximately 250 m2. In this regard, the requirements for quality control of glued structures and, above all, for their reliability are increasing. The internal structure of the products is alternate layers of fiberglass with different winding angles impregnated with epoxy compound. With acoustic non-destructive testing, the heterogeneity of the structure and the instability of the technology cause the acoustic signal level to vary from product to product by up to 15dB. A large attenuation coefficient (up to 10-15 dB/cm at a frequency of 300 kHz in multilayer products made of fiberglass) forces the use of low-frequency piezoelectric transducers, and the complex and heterogeneous shape of the surface - the implementation of the automation process in a contactless version. The use of the echo method at low (up to 500 kHz) frequencies does not allow accurate measurement of the depth of the defect due to the spread of the speed of the ultrasound signal through the thickness of the product. This forces us to look for additional ways to increase the accuracy of determining the location of defects, which are delamination of the material between the winding layers. This work considers the possibility of using automated acoustic control of PCM products, which allows detecting defects on the basis without a reference setting of the signal threshold value, detecting and identifying defects by the depth of occurrence in the process of automated control, and evaluating the stability of the product manufacturing technology based on the control resultsThe article presents the modeling of an automated system of acoustic impedance non-destructive testing, which from a practical point of view will provide an opportunity to control the stability of the technological process of forming a composite material and, if necessary, make its adjustments. The advantages of creating a system of automated acoustic control will allow registration of scanning and control conditions in an expanded form of C-scan in the process of non-destructive control and improve the process of documentation of results and decision-making regarding product evaluation for normality or defect.Застосування клеєних шаруватих і стільникових конструкцій в літакобудуванні дозволяє значно підвищити вагову ефективність техніки, забезпечити її акустичну міцність і високу надійність [1]. Практично весь фюзеляж Boeing 767-300 являє собою багатошарову клеєну конструкцію. Велика кількість різноманітних стільникових вузлів з металевою (Al-сплав, Ti-сплав, сталь) і неметалевої (з полімерних композитів) оболонкою і металевою (Al-сплав) і неметалевої (зі склопластику, скловолокна, поліамідного типу паперу «Номекс» та ін.) стільники, що використовуються на цьому та інших літаках. Таким чином, площа склеєних конструкцій на площині становить приблизно 250 м2. У зв'язку з цим підвищуються вимоги до контролю якості клеєних конструкцій і, перш за все, до їх надійності. Внутрішня структура виробів являє собою чергування шарів скловолокна з різними кутами намотування, просочених епоксидним компаундом. При акустичному неруйнівному контролі неоднорідність структури та нестабільність технології спричиняють різницю рівня акустичного сигналу від продукту до продукту до 15 дБ. Великий коефіцієнт загасання (до 10- 15 дБ/см на частоті 300 кГц в багатошарових виробах зі склопластику) змушує використовувати низькочастотні п'єзоелектричні перетворювачі, а складна і неоднорідна форма поверхні - реалізацію процес автоматизації в безконтактному варіанті. Застосування ехо-методу на низьких (до 500 кГц) частотах не дозволяє точно виміряти глибину дефекту через поширення швидкості ультразвукового сигналу по товщі виробу. Це змушує шукати додаткові шляхи підвищення точності визначення розташування дефектів, якими є розшарування матеріалу між шарами намотування. У даній роботі розглядається можливість використання автоматизованого акустичного контролю виробів з КМ, що дозволяє виявляти дефекти на підставі без еталонної установки порогового значення сигналу, виявляти та ідентифікувати дефекти за глибиною залягання в процесі автоматизованого контролю та оцінювати стабільність технології виготовлення виробу за результатами контролю. У статті представлено моделювання автоматизованої системи акустичного імпедансного неруйнівного контролю, яка з практичної точки зору наддасть можливість контролювати стабільність технологічного процесу формування композитного матеріалу і при необхідності внести його корективи. Переваги створення системи автоматизованого акустичного контролю дозволять реєструвати умови сканування та контролю в розгорнутому вигляді C-scan у процесі неруйнівного контролю та покращити процес документування результатів та прийняття рішень щодо оцінки продукції для нормальності або дефекту
МЕТОДИКА ОПТИМІЗАЦІЇ ЕКСПЛУАТАЦІЙНИХ ВИТРАТ СИСТЕМИ ОПАЛЕННЯ АВТОНОМНИХ СПОРУД
Get PDFУ даній роботі пропонується методика оптимізації експлуатаційних витрат при роботі системи опалення автономних центрів зондування Землі, командних пунктів та інших установ, які забезпечують функціонування ракето-космічного комплексу України за рахунок оптимізації масових витрат теплоносія та твердого палива в представленій автономній споруді загальною площею 25 м2. У якості палива використовується біопаливо у вигляді пелет. Для обраної споруди була спроектована система опалення, для якої визначена цільова функція для мінімізації експлуатаційних витрат. Були отримані вирази для теплових і гідравлічних втрат при роботі системи опалення. Визначені теплові втрати споруди через стіни та стелю. Також були проведені розрахунки гідравлічних втрат системи опалення. Отримано математичні моделі елементів системи опалення (твердопаливного котла та батареї опалення). Побудована математична модель для знаходження закономірностей змін теплофізичних параметрів в елементах нашої системи. Розглянуто моделі радіаторів, твердопаливного котла та теплових втрат через огородження споруди. Поставлена і вирішена задача оптимізації експлуатаційних витрат при роботі системи опалення. Результати свідчать про можливість значного зменшення витрат на опалення за рахунок вибору оптимального режиму роботи системи опалення. Отримані результати можуть бути використані при оптимізації експлуатаційних витрат при роботі системи опалення не тільки при використання біопалива у якості джерела енергії у вигляді пелет, а й при використанні традиційних видів палива, таких як природний газ та вугілля.This paper proposes a method of optimizing operating costs during the operation of the heating system of autonomous Earth sensing centers, command posts and other institutions that ensure the functioning of the rocket and space complex of Ukraine due to the optimization of mass consumption of coolant and solid fuel in the presented autonomous structure with a total area of 25 m2. Biofuel in the form of pellets is used as fuel. A heating system was designed for the selected building, for which a target function was defined to minimize operating costs. Expressions for thermal and hydraulic losses during the operation of the heating system were obtained. Heat losses of the building through the walls and ceiling are determined. Calculations of hydraulic losses of the heating system were also carried out. Mathematical models of elements of the heating system (solid fuel boiler and heating battery) were obtained. A mathematical model was built for finding patterns of changes in thermophysical parameters in the elements of our system. Models of radiators, solid fuel boilers and heat losses due to building enclosures are considered. The task of optimizing operating costs during the operation of the heating system was set and solved. The results indicate the possibility of significantly reducing heating costs due to the selection of the optimal mode of operation of the heating system. The obtained results can be used in the optimization of operating costs during the operation of the heating system not only when using biofuel as an energy source in the form of pellets, but also when using traditional types of fuel, such as natural gas and coal.У даній роботі пропонується методика оптимізації експлуатаційних витрат при роботі системи опалення автономних центрів зондування Землі, командних пунктів та інших установ, які забезпечують функціонування ракето-космічного комплексу України за рахунок оптимізації масових витрат теплоносія та твердого палива в представленій автономній споруді загальною площею 25 м2. У якості палива використовується біопаливо у вигляді пелет. Для обраної споруди була спроектована система опалення, для якої визначена цільова функція для мінімізації експлуатаційних витрат. Були отримані вирази для теплових і гідравлічних втрат при роботі системи опалення. Визначені теплові втрати споруди через стіни та стелю. Також були проведені розрахунки гідравлічних втрат системи опалення. Отримано математичні моделі елементів системи опалення (твердопаливного котла та батареї опалення). Побудована математична модель для знаходження закономірностей змін теплофізичних параметрів в елементах нашої системи. Розглянуто моделі радіаторів, твердопаливного котла та теплових втрат через огородження споруди. Поставлена і вирішена задача оптимізації експлуатаційних витрат при роботі системи опалення. Результати свідчать про можливість значного зменшення витрат на опалення за рахунок вибору оптимального режиму роботи системи опалення. Отримані результати можуть бути використані при оптимізації експлуатаційних витрат при роботі системи опалення не тільки при використання біопалива у якості джерела енергії у вигляді пелет, а й при використанні традиційних видів палива, таких як природний газ та вугілля
ЗАСТОСУВАННЯ БАРАЖУЮЧИХ БОЄПРИПАСІВ ДЛЯ БОРОТЬБИ З ПОВІТРЯНИМИ ЦІЛЯМИ ПРОТИВНИКА
Get PDFБаражуючі боєприпаси – новітній класс озброєння, що займає проміжне місце між безпілотними літальними апаратами та крилатими ракетами й поєднує у собі можливості з ведення розвідки та нанесення високоточних ударів. З’явившись наприкінці ХХ сторіччя, даний клас озброєння разом з розвідувальними і розвідувально-ударними безпілотними літальними апаратами відіграє все більш важливу роль у сучасних локальних конфліктах. Для боротьби з баражуючими боєприпасами та безпілотними літальними апаратами зараз зазвичай використовують зенітну артилерію та зенітні керовані ракети. Втім, слід зазначити, що зенітна артилерія має низьку вірогідність ураження повітряної цілі, у той час як зенітні керовані ракети мають значну вартість та обмежені за кількістю. Для забезпечення перехоплення літальних апаратів противника, що характеризуються низькою швидкістю та маневреністю, запропоновано створення комплексу протиповітряної оборони на базі баражуючого боєприпасу. На основі проведених пошуково-дослідних робіт встановлено, що оптимальною організаційно-штатною структурою є батарея, до складу якої будуть входити командна машина управління, оглядова радіолокаційна станція та до шести одиниць самохідних пускових установок, на яких встановлено пакет транспортно-пускових контейнерів з баражуючими боєприпасами. У якості основних цілей комплексу визначено оперативно-тактичні та оперативні безпілотні літальні апарати та баражуючі боєприпаси противника, наприклад Shahed-136 тощо. Крім того, комплекс здатен застосовуватися проти гелікоптерів противника. Для вирішення бойових завдань з перехоплення зазначених цілей до розроблюваного баражуючого боєприпасу було визначено основні вимоги, у тому числі швидкість та висота польоту, час баражування та маса бойової частини. Проведені розрахунки показали можливість створення баражуючого боєприпасу з відповідними характеристиками, розроблена компонувальна схема та побудована 3D-модель апарату. Оснащення Збройних Сил України протиповітряним комплексом на базі баражуючого боєприпасу дозволить значно зменшити вартість перехоплення низькошвидкісних повітряних цілей і запропоновано вперше.Loitering munition is a new class of weapons that occupies an intermediate position between unmanned aerial vehicles and cruise missiles and combines the capabilities of reconnaissance and high-precision strikes. Appearing at the end of the 20th century, this class of weapons, along with reconnaissance and reconnaissance- strike unmanned aerial vehicles, plays an increasingly important role in modern military conflicts. To defeat loitering munitions and unmanned aerial vehicles, anti-aircraft artillery and anti-aircraft guided missiles are now usually used. However, it should be noticed that anti-aircraft artillery has a low probability of hitting an air targets, while anti-aircraft guided missiles have a significant cost and are limited in quantity. To ensure the interception of aircraft characterized by low speed and maneuverability, it is proposed to create an air defense complex based on loitering munition. Based on the research work carried out, it was established that the optimal organizational structure is a battery, which will include a command control vehicle, a surveillance radar station and up to six self- propelled launchers, on which a package of transport and launch containers with loitering ammunition is installed. The main targets of the complex are enemy medium range and long range unmanned aerial vehicles and loitering munitions, such as Shahed-136, etc. In addition, the complex is capable of being used against enemy helicopters. To solve the combat missions of intercepting the above targets, the basic requirements for the developed loitering munition were determined, including the speed and altitude of the flight, loitering time and the warhead mass. The calculations performed showed the possibility of creating a loitering munition with the appropriate characteristics, a layout diagram was developed and a 3D-model of the device was designed. Equipping the Armed Forces of Ukraine with an anti-aircraft complex based on loitering ammunition can significantly reduce the cost of intercepting low-speed targets and is proposed for the first time.Баражуючі боєприпаси – новітній класс озброєння, що займає проміжне місце між безпілотними літальними апаратами та крилатими ракетами й поєднує у собі можливості з ведення розвідки та нанесення високоточних ударів. З’явившись наприкінці ХХ сторіччя, даний клас озброєння разом з розвідувальними і розвідувально-ударними безпілотними літальними апаратами відіграє все більш важливу роль у сучасних локальних конфліктах. Для боротьби з баражуючими боєприпасами та безпілотними літальними апаратами зараз зазвичай використовують зенітну артилерію та зенітні керовані ракети. Втім, слід зазначити, що зенітна артилерія має низьку вірогідність ураження повітряної цілі, у той час як зенітні керовані ракети мають значну вартість та обмежені за кількістю. Для забезпечення перехоплення літальних апаратів противника, що характеризуються низькою швидкістю та маневреністю, запропоновано створення комплексу протиповітряної оборони на базі баражуючого боєприпасу. На основі проведених пошуково-дослідних робіт встановлено, що оптимальною організаційно-штатною структурою є батарея, до складу якої будуть входити командна машина управління, оглядова радіолокаційна станція та до шести одиниць самохідних пускових установок, на яких встановлено пакет транспортно-пускових контейнерів з баражуючими боєприпасами. У якості основних цілей комплексу визначено оперативно-тактичні та оперативні безпілотні літальні апарати та баражуючі боєприпаси противника, наприклад Shahed-136 тощо. Крім того, комплекс здатен застосовуватися проти гелікоптерів противника. Для вирішення бойових завдань з перехоплення зазначених цілей до розроблюваного баражуючого боєприпасу було визначено основні вимоги, у тому числі швидкість та висота польоту, час баражування та маса бойової частини. Проведені розрахунки показали можливість створення баражуючого боєприпасу з відповідними характеристиками, розроблена компонувальна схема та побудована 3D-модель апарату. Оснащення Збройних Сил України протиповітряним комплексом на базі баражуючого боєприпасу дозволить значно зменшити вартість перехоплення низькошвидкісних повітряних цілей і запропоновано вперше