Описано методику визначення технологічних напружень і деформацій у компонентах клейового з'єднання, що враховує кінетику тверднення клейового шару.

Изложены результаты первого этапа комплекса исследований, завершенных в 2009 году в Национальном аэрокосмическом университете им. Н. Е. Жуковского "ХАИ", связанных с научным обеспечением проектирования и производства конструкций авиакосмической техники из полимерных композиционных материалов. Проанализированы существующие методы оптимизации по массе параметров трехслойных оболочечных систем с сотовым заполнителем. Разработана модифицированная методика определения напряженно-деформированного состояния многолонжеронного композитного крыла. Проведены исследования временного режима термообработки сотоблоков и явления массопереноса состава пропитки в каналах сотов в аэродинамической печи.

Изложены результаты второго этапа комплекса исследований, завершенных в 2010 году в Национальном аэрокосмическом университете им. Н. Е. Жуковского "ХАИ", связанных с научным обеспечением проектирования и производства конструкций авиакосмической техники из полимерных композиционных материалов. Предложена концепция оптимизации по массе параметров многоотсековых трехслойных композитных оболочек. Разработаны методики определения напряженно-деформированного состояния локальных зон многолонжеронных крыльев. На основе экспериментальных данных разработана математическая модель массопереноса связующего внутри каналов сотов.

Издание посвящено выявлению основных технологических несовершенств, возникающих в процессе производства сотовых заполнителей и конструкций ракетно-космического назначения, а также анализу влияния этих несовершенств на их эксплуатационные характеристики и несущую способность. Приведены классификации технологических несовершенств и дефектов сотовых заполнителей и конструкций, методы и результаты анализа статистической электризации полимерной бумаги и закономерностей тепло- и массопереноса состава ее пропитки при формировании из нее сотов. Исследованы несущая способность клеевого соединения обшивок с сотовым заполнителем для основных способов нанесения клея при их трансверсальном отрыве, а также технологические возможности обеспечения высокого качества легких панелей солнечных батарей космического назначения.

Рассмотрено влияние режимных параметров жидкостных ракетных двигателей малых тяг на процесс разупрочнения алюминиевых сплавов, находящихся в зоне воздействия сверхзвуковых высокотемпературных газовых струй продуктов сгорания. Рассмотрены экономические аспекты применения метода разделительной резки. Приведены некоторые результаты теоретических и экспериментальных исследований.

На основе проведенных экспериментальных исследований изучен массоперенос компонентов в сложных составах аппретирования и пропитки при формировании слоя связующего на поверхности полимерной бумаги в процессе изготовления сотового заполнителя.

Экспериментально установлено, что неравномерная толщина слоя связующего внутри сотовых каналов формируется на этапе пропитки сотопанелей и обусловлена гидродинамическим течением в тонком слое состава пропитки. Движение связующего в тонком слое связано с наличием градиента плотности формируемого градиентом температуры вдоль длины сотовых каналов в процессе высокотемпературной сушки сотопанелей.

Предложена математическая модель, описывающая процесс возникновения технологических напряжений в композиционной накладке, используемой для ремонта панелей с повреждениями. В качестве факторов, приводящих к появлению напряжений, рассмотрено действие температуры и давления полимеризации, усадочных и релаксационных процессов. Преимуществом модели является возможность учета изменения упругих характеристик материалов в технологическом процессе с ростом их степени отверждения. Полученные численные результаты подтверждают необходимость предварительного моделирования процесса отверждения для проведения качественного ремонта. Сделанные выводы позволяют дать рекомендации по выбору рациональных параметров режима отверждения.

Проанализировано состояние потребностей ракетно-космической отрасли в углерод-углеродных композиционных материалах (УУКМ) с высокими эксплуатационными характеристиками. Подытожен накопленный научно-технический потенциал отечественных организаций в проектировании и производстве аналогичных материалов. Сформулированы перспективы усовершенствования технологии изготовления УУКМ, направленные на повышение эксплуатационных характеристик и снижение себестоимости изготовления материала. Определен перечень работ, выполнение которых позволит решить весь комплекс задач по разработке, изготовлению и испытанию нового УУКМ, изготовленного на основе стержневого армирующего каркаса из углепластиковых стержней на углеводсодержащем связующем с матрицей, полученной CVI методом.

Разработана многоуровневая классификация технологических дефектов, возникающих в процессе производства конструкций авиационно-космической техники из полимерных композиционных материалов. В основу классификации положены фундаментальные принципы и правила теории классификации. Приведен классификатор, содержащий 8 видов типовых дефектов, включающий 24 класса. Классификатор предназначен для синтеза обоснованных полей допусков на технологические отклонения параметров изделия от заложенных в проектной документации и прогнозирования возможностей снижения дефектов в серийном производстве по мере освоения изделия.

Выполнен совместный анализ режимных, технологических и эргономических параметров термогазоструйных резаков, реализующих утилизационную резку объектов аэрокосмической техники (АКТ). На основании совместного решения эмпирических соотношений и теоретических зависимостей установлена связь между реактивной тягой термогазоструйных резаков и толщиной утилизируемого материала. Построена номограмма для нахождения реактивной тяги в зависимости от толщины обшивки АКТ и давления в камере сгорания резака. На номограмме установлены границы определяющих величин, которые обуславливают реализацию ручной или механизированной технологий резки.

На основе исторических фактов рассмотрены вопросы становления и развития ракетно-космической науки и образования в Харьковском авиационном институте. Изложены основные направления научно-технической деятельности ХАИ в области ракетостроения, сотрудничество с отечественными и зарубежными организациями.

Приведен обзор исследований в области создания конструкций из композиционных материалов и поиска рациональных конструкторско-технологических решений. На основании анализа рынка армирующих материалов по соотношению стоимость - характеристики выявлены основные направления их применения. Исследование подходов к оптимизации конструкций из композиционных материалов выявило необходимость введения коэффициентов экономической эффективности конструкции. Для применения оптимизации с учетом экономической эффективности обоснована необходимость определения показателей массового совершенства и ценовой эффективности для различных видов изделий.

Рассмотрено влияние основных геометрических и режимных параметров жидкостных ракетных двигателей малых тяг на скорость резки материалов на основе алюминиевых сплавов сверхзвуковыми высокотемпературными газовыми струями продуктов сгорания. Приведены результаты зависимости скорости резки разупрочнением материалов на основе алюминиевых сплавов в виде эмпирической зависимости толщины разрезаемого материала, геометрических, энергетических параметров газоструйного генератора, характерного времени реализации элементарного процесса резки разупрочнением "пробоя" и выполнена оценка полученных результатов.

Приведены результаты исследований состояния внутренней поверхности реторт и технологической оснастки для электрохимического нанесения жаростойких и износостойких покрытий на лопатки ГТД после их обработки термогазодинамическим методом. Доказана возможность эффективной очистки оборудования от накопленных наслоений, которые ухудшают качество нанесения покрытий в последующих технологических циклах. Установлено, что шаржирование поверхности при воздействии на нее высокоскоростного гетерогенного потока "газ - электрокорунд" существенно зависит от угла его натекания, а скорость удаления покрытий зависит от фракций электрокорунда.

Разработана экспериментально-теоретическая методика определения физико-механических характеристик (ФМХ) и прочностных свойств сэндвичевой трубчатой структуры из полимерных композиционных материалов. Методика построена на классических зависимостях механики анизотропного твердого деформируемого тела и позволяет определить приведенные ФМХ и прочностные свойства в направлении всех трех осей координат и соответствующих им плоскостях по испытаниям трехслойных образцов, интегрально учитывающая все специфические особенности работы заполнителя в реальных условиях.

Проведен анализ факторов, значимых для построения модели удаления заусенцев при термоимпульсной обработке. Показана необходимость учета тепловых и силовых воздействий. В качестве первого этапа построения полной математической модели процесса разработана конечно-элементная модель для расчета распределения температур в заусенце. Модель учитывает зависимость теплофизических характеристик материала обрабатываемых деталей от температуры. На примере тестовой задачи для заусенца, имеющего форму пластины, проведено сравнение результатов численного моделирования с известным аналитическим решением. Сформулированы задачи дальнейших исследований.

Изложены методы совершенствования эксплуатационных характеристик сотовых заполнителей и конструкций авиакосмического назначения путем формирования и нормирования полей допусков на технологические параметры и элементы связи ячеек сот, а также технологии изготовления опытных несущих панелей из полимерных композиционных материалов. Рассмотрены модели и методы уточнения физико-механических характеристик сотовых заполнителей и конструкций, общий подход к нормированию полей допусков на их технологические параметры. Освещены вопросы совершенствования технологии формования обшивок сотовых панелей из полмиерных композитов и опытных агрегатов авиакосмической техники.

Проведен анализ современного состояния применения композитов в зарубежных и отечественных агрегатах летательных аппаратов. Получила дальнейшее существенное развитие квалиметрия показателей качества применительно к конструкциям аэрокосмической техники, позволившая синтезировать классификатор всех иерархических уровней показателей качества технической системы рассматриваемого класса. Получены количественные зависимости приращений показателей качества всех иерархических уровней, использование которых позволяет обоснованно прогнозировать эффективность синтезирующих решений для типовых элементов конструкций и агрегатов аэрокосмической техники из полимерных композитов.

Проанализировано современное состояние применения полимерных композиционных материалов в существующих агрегатах ракетно-космической техники. Рассмотрена комплексная проблема создания эффективных конструкций ракетно-космической техники в отечественных условиях. Разработана концепция реализации рационального проекта создания композитных изделий и синтезирован проектный комплекс оптимизации их конструктивно-технологических параметров. Предложена многоуровневая классификация технологических дефектов, возникающих в процессе производства интегральных конструкций из полимерных композиционных материалов. Применительно к объектам ракетно-космической техники синтезирован классификатор показателей качества, обоснованы математические модели их квалиметрических характеристик и методы их определения. Раскрыты фундаментальные характеристии полимерных композитов и их роль в обеспечении интегрального показателя качества изделия. Проведено исследование технологических микро- и макродефектов, возникающих в процессе производства композитных изделий. Установлены поля допусков на все виды дефектов и выполнено их нормирование.