Оцінка можливості застосування полімерів в корпусах перспективних ракетоносіїв за фактором теплостійкості - Дреус, А. Ю.; Дронь, М. М.; Дубовик, Л. Г.; Стрембовський, В. В. (Космічна наука і технологія, 2024)
Одним із можливих шляхів вирішення проблеми оперативного і дешевого виведення корисних вантажів на низькі навколоземні орбіти є створення надлегких ракет-носіїв, що використовують нові конструкційні матеріали, зокрема синтетичні полімери. Перспективним підходом до створення такої ракети-носія є концепція спалимої ракети, корпус якої зроблено з термопластичних полімерних матеріалів. Водночас її практична реалізація потребує проведення додаткових досліджень, пов’язаних з можливим процесом передчасного руйнування конструкції внаслідок аеродинамічного нагріву. У даній роботі виконано оцінку теплостійкості нового типу полімерних корпусів надлегких ракет-носіїв під час польоту на атмосферній ділянці траєкторії. Представлено результати експериментальних досліджень термодинаміки при нагріванні поліетилену і поліпропілену, які було розглянуто для математичного моделювання процесів нагріву. Запропоновано математичну модель для розрахунку процесу нагріву полімерних оболонок. Визначено динаміку температурних полів під час руху ракети-носія по заданій траєкторії на атмосферній ділянці. Встановлено, що за заданих траєкторій обидва розглянутих матеріалів задовольняють умовам теплостійкості. Показано вплив температури на зниження міцнісних характеристик полімерних корпусів. Як показник міцності для термопластичних полімерних матеріалів розглядається питома міцність у вигляді відношення межі плинності до щільності матеріалу. Визначені необхідні товщини стінок оболонок корпусів, що мають запобігти деформації конструкції при аеродинамічному нагріванні. Полімерний корпус спалимої ракети не є тонкостінною оболонкою. Проте, маса конструкції не є пасивною, оскільки це також маса палива, що споживається двигуном. Отже, вперше теоретично обґрунтовано можливість виконання корпусів спалимих ракет з термопластичних полімерних матеріалів.