Лекция. Система теплозащиты.. Тема 8 Проектирование системы теплозащиты са
 Скачать 461 Kb.
|
|
4. Массовые характеристики системы теплозащиты Особенностью аэродинамического аппарата является достаточно большая доля массы аппарата, приходящаяся на систему тепловой защиты, в связи с чем проектированию тепловой защиты, как в теоретическом плане, так и в конструктивно-технологическом, уделяется серьёзное внимание. （空气动力车辆的一个具体特点是热保护系统占车辆质量的比例足够大，因此热保护的设计，无论是在理论上还是在设计和技术上，都得到了认真的关注。） Расчёт массово-центровочных характеристик и моментов инерции теплозащиты СА в связи с этим весьма важен для определения суммарных характеристик всего СА, а также для изучения изменения массы СА в процессе спуска вследствие интенсивного уноса теплозащитного материала (ТЗМ) с поверхности. Следует заметить, что в связи с прогрессом технологии производства теплозащитных материалов, технологии нанесения ТЗМ на поверхность СА, а также в связи с совершенствованием теоретических методик расчёта теплового режима СА, массовые характеристики теплозащиты СА постоянно улучшались. В настоящее время при проведении проектных проработок системы теплозащиты спускаемого аппарата вполне допустимо воспользоваться комбинированным методом: помимо проведения расчёта теплового режима покрытия следует воспользоваться статистическими зависимостями, полученными на основании опыта разработки систем тепловой защиты СА «Союз» в части конструктивно-функциональных элементов систем тепловой защиты. Это относится в первую очередь к многочисленным окантовкам стыков, вырезов, конструктивных теплозащитных вкладышей, фланцев и т.д. Если рассматривать изменение диаметров миделя СА в пределах 2.2 ÷ 4.5 м, что позволяет предполагать близость конструктивно-компоновочных схем СА, можно воспользоваться в первом приближении структурной схемой системы тепловой защиты СА «Союз». Неизбежные отклонения комбинированной схемы СА при подобии обводов аэродинамической формы не приведут к кардинальному качественному изменению массовых характеристик, что вполне удовлетворяет проектантов на первом этапе разработки проекта СА и системы тепловой защиты. То же можно отнести к центровочным и инерционным характеристикам СА и системы теплозащиты. （在这方面，计算CA热屏蔽的质量中心特性和惯性矩对于确定整个CA的总特性以及研究下降过程中由于热屏蔽材料（TZM）从表面密集夹带而导致的CA质量变化非常重要。需要注意的是，随着热屏蔽材料制造技术的进步，在SA表面绘制THM的技术，以及SA热模式的理论计算方法的完善，SA热屏蔽的质量特性不断得到改善。目前，在进行下降飞行器热保护系统的设计研究时，使用综合方法是非常可以接受的：除了计算覆盖物的热模式外，还应该使用根据联盟号航天器热保护系统的发展经验，在热保护系统的结构和功能要素方面获得的统计依赖性。这首先是指众多的对接点、切口、结构性热保护插件、法兰等。 如果我们考虑到中段直径的变化范围是 2.2÷4.5米，这使得我们可以假设结构图和布局图相互接近，我们可以首先使用SA "联盟号 "热保护系统的近似结构图。具有类似空气动力学形状轮廓的SA组合方案的不可避免的偏差不会导致质量特性的基本质变，这对于处于SA设计和热保护系统开发第一阶段的设计者来说是相当满意的。同样的情况也可以适用于助推器和热屏蔽系统的中心线和惯性特征。） Структура теплозащиты для СА вышеуказанного диапазона диаметров миделя и аэродинамической формы, подобной СА «Союз», показана на схеме. Теплозащита СА условно разбивается на два конструктивных элемента: - теплозащита переднего днища (ЛТЭ), - теплозащита боковой поверхности. （类似于联盟号的上述船中直径范围和空气动力学形状的SA的热保护结构如图所示。 SA的热保护被有条件地分为两个结构元素。 - 前端底部的热保护（LTE）。 - 横向表面的热屏蔽。） Теплозащита переднего днища - лобовой теплозащитный экран - является наиболее теплонапряжённым элементом. Лобовой теплозащитный экран (ЛТЭ) представляет собой двухслойную конструкцию, внешняя оболочка которой выполнена из капронофенольного покрытия. Второй слой - теплоизоляционный - выполнен из панелей прессованного стекловолокна типа ВИМ, с пропиткой последнего специальными реагентами. По периферии днища устанавливаются силовые узлы связи с другими отсеками. Кроме силовых узлов, окантовок и обмазки, втулки связи ЛТЭ с силовым днищем корпуса составляют значительную массу, и должны тщательно прорабатываться как с точки зрения снижения массы системы тепловой защиты, так и с точки зрения увеличения надёжности системы теплозащиты. （前面的车底，即正面的隔热罩，是热应力最大的元素。前部隔热罩（LHE）是一个两层结构，其外皮是由capronophenolic涂层制成。第二层，即保温层，由VIM型玻璃纤维压制的面板制成，后者用特殊试剂浸渍。在地板的外围，装有与其他舱室的电源连接。除了动力装置、镶边和包层之外，LHE与船体动力底部的连接母线是一个相当大的重量，必须仔细设计，既要减少热保护系统的重量，又要提高热保护系统的可靠性。） Теплозащитное покрытие боковой поверхности выполнено в виде двухслойной конструкции. Внутренний слой ТЗП - стекловолокнит ВИМ, приклеивается к оболочке гермокабины. После механической обработки поверхности ВИМ, на него устанавливается наружный слой внешнего покрытия (материал класса ССТФ переменной толщины) в соответствии с требованиями теоретического чертежа, устанавливаются теплозащитные крышки люков парашютной системы и других конструктивных элементов. После прохождения процесса термообработки теплозащитного покрытия в автоклаве по заданной технологии на стеклопластиковую оболочку, скреплённую со слоем ВИМ, наносится слой фторлона с целью снятия пиковых значений тепловых потоков, подходящих к поверхности СА на начальном этапе входа СА в атмосферу. Масса ТЗП ЛТЭ и боковой поверхности СА представлена в таблице , где явно прослеживается тенденция роста массы ТЗП (основного расчётного покрытия) и функциональных конструктивных элементов для СА ряда диаметров миделя. （侧面的热保护涂层被设计成两层结构。TZP的内层是玻璃纤维VIM，它被粘在加压舱的外壳上。在对VIM表面进行加工后，按照理论吃水的要求在其上安装外层外罩（可变厚度的SSTF类材料）。 安装降落伞系统舱口和其他结构件的热保护罩。在高压锅中按照规定的技术进行热保护涂层的热处理过程后，在玻璃纤维外壳上涂上一层氟酮，与VIM层粘合在一起，以消除峰值热通量，在SA重返大气层的初始阶段接近SA的表面。 表中列出了LTE TPE和SA侧表面的质量，其中TPE质量（主要的计算涂层）和一些中等尺寸直径的SA的功能构造元素的增长趋势是显而易见的。） Массовые характеристики лобового теплозащитного экрана (кг) Таблица
| |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||