Характеристики

ISBN/ISSN 978-5-7782-1749-2
Год издания 2011
Автор Белов В.К., Белов В.В.
Вид издания мон
Кафедра ПЛА
Типография НГТУ
Факультет ФЛА

В монографии представлены результаты теоретических и экспериментальных исследований прочности и устойчивости корпусных конструкций ракет (топливных баков, обтекателей, теплозащитных панелей) при комбинированном воздействии внешних нагрузок, аэродинамического нагрева и охлаждения до криогенных температур.
Исследования проведены для гладких и подкрепленных ребрами жесткости тонкостенных конструкций, учитывалось влияние начальных прогибов и ползучести материала на критические параметры нагрузки и температуры. Проведено сравнение результатов расчета и эксперимента.
Во второй части монографии представлены результаты расчетов температурных полей и напряжений в отсеках крыла и фюзеляжа с топливом, в остеклении фонаря сверхзвукового маневренного самолета. Расчеты температурных полей в баковых отсеках крыла и фюзеляжа проведены на основе полной системы уравнений теплообмена с учетом уравнений движения несжимаемой жидкости – уравнений Навье-Стокса.
Рекомендована для специалистов в области расчета и теплопрочностных испытаний ракетных и авиационных конструкций.

В монографии представлены результаты теоретических и экспериментальных исследований прочности и устойчивости корпусных конструкций ракет (топливных баков, обтекателей, теплозащитных панелей) при комбинированном воздействии внешних нагрузок, аэродинамического нагрева и охлаждения до криогенных температур.
Исследования проведены для гладких и подкрепленных ребрами жесткости тонкостенных конструкций, учитывалось влияние начальных прогибов и ползучести материала на критические параметры нагрузки и температуры. Проведено сравнение результатов расчета и эксперимента.
Во второй части монографии представлены результаты расчетов температурных полей и напряжений в отсеках крыла и фюзеляжа с топливом, в остеклении фонаря сверхзвукового маневренного самолета. Расчеты температурных полей в баковых отсеках крыла и фюзеляжа проведены на основе полной системы уравнений теплообмена с учетом уравнений движения несжимаемой жидкости – уравнений Навье-Стокса.
Рекомендована для специалистов в области расчета и теплопрочностных испытаний ракетных и авиационных конструкций.



ОГЛАВЛЕНИЕ
Часть I. УСТОЙЧИВОСТЬ КОРПУСНЫХ КОНСТРУКЦИЙ
РАКЕТ ПРИ ТЕРМОСИЛОВОМ НАГРУЖЕНИИ     9
Введение        11
Основные обозначения    24
Глава 1. Нелинейное деформирование вязкоупругих
оболочек при неосесимметричном термосиловом
нагружении    25
1.1. Гладкие конические оболочки из анизотропного
материала при неравномерном нагреве
и неоднородном внешнем давлении    25
1.2. Изотропные подкрепленные конические оболочки
с перепадами температуры между обшивкой
и ребрами    35
1.3. Алгоритм решения уравнений    41
1.4. Метод квазилинеаризации решения уравнений    55
Глава 2. Устойчивость упругих и вязкоупругих гладких
цилиндрических оболочек-баков ракет
при переменном уровне топлива    61
2.1. Напряженно-деформированное состояние
оболочек с переменным уровнем жидкости
при аэродинамическом
нагреве и нагружении    62
2.2. Уравнения устойчивости оболочек.
Алгоритм решения уравнений    69
2.3. Устойчивость неравномерно нагретых оболочек
с начальными несовершенствами формы при осевом
сжатии и внутреннем давлении    73
2.4. Устойчивость оболочек с начальными прогибами
при нагреве, переменном уровне жидкости
и комбинированном нагружении    90
2.5. Кратковременная ползучесть конструкционных
материалов с начальной анизотропией    109
2.6. Устойчивость цилиндрических оболочек
в условиях кратковременной ползучести материала
при неравномерном нагреве и нагружении    112
Глава 3. Устойчивость упругих и вязкоупругих
конструктивно-анизотропных цилиндрических
оболочек-баков ракет при термосиловом нагружении    117
3.1. Постановка задачи. Основные уравнения.
Алгоритм решения задачи    117
3.2. Влияние вида подкрепления и эксцентриситета
расположения ребер на устойчивость оболочек    120
3.3. Влияние начальных прогибов на устойчивость
подкрепленных цилиндрических оболочек
при осевом сжатии и внутреннем давлении    125
3.4. Влияние температурных напряжений
на устойчивость подкрепленных оболочек
с перепадами температуры
на торцевых шпангоутах при осевом сжатии    129
3.5. Устойчивость подкрепленных оболочек
в условиях ползучести при неравномерном
нагреве, осевом сжатии и внутреннем давлении    130
Глава 4. Экспериментальное исследование
устойчивости упругих цилиндрических оболочек,
натурных баков ракет и панелей теплозащитных
экранов при неравномерном нагреве
и нагружении    139
4.1. Устойчивость гладких цилиндрических
оболочек при неравномерном нагреве
и осевом сжатии    139
4.2. Экспериментальное исследование
устойчивости герметичных цилиндрических
оболочек при неравномерном по длине нагреве,
осевом сжатии и внутреннем давлении    146
4.3. Исследование устойчивости натурных баков
ракет при больших градиентах температуры
по длине и комбинированном нагружении    154
4.3.1. Описание конструкции баков 01.0432    154
4.3.2. Моделируемые условия эксплуатации    155
4.3.3. Описание систем стенда ИКН-ЗЗМ    157
4.3.4. Результаты испытаний    164
4.4. Экспериментальное исследование
локальных напряжений в конструкции
бака ракеты    169
4.5. Устойчивость подкрепленных
цилиндрических теплозащитных панелей
баков ракет при внешнем давлении в условиях
повышенных и отрицательных температур    179
4.5.1. Влияние характера подкрепления панелей
на устойчивость при внешнем давлении    184
4.5.2. Влияние неравномерного нагрева
на устойчивость подкрепленных панелей
при внешнем давлении    185
4.5.3. Влияние отрицательных температур
на устойчивость подкрепленных панелей
при внешнем давлении    188
4.5.4. Анализ влияния температурных напряжений
на критическое значение внешнего давления    189
Глава 5. Экспериментальное исследование
устойчивости баков ракет в условиях ползучести    193
5.1. Влияние кратковременной ползучести
на устойчивость гладких и вафельных
цилиндрических баков-моделей натурных
баков ракет    193
5.1.1. Описание конструкции баков    193
5.1.2. Программа испытаний    194
5.1.3. Методика проведения испытаний    200
5.1.4. Результаты испытаний    201
5.2. Влияние кратковременной ползучести
на устойчивость натурных баков ракет
при нагреве и комбинированном нагружении    210
5.2.1. Описание конструкции баков    210
5.2.2. Программа исследований    211
5.2.3. Методика проведения эксперимента
и результаты испытаний    215
Глава 6. Устойчивость носовых обтекателей
ракет при нестационарном неравномерном
нагреве и неоднородном внешнем давлении    223
6.1. Способы воспроизведения внешних
нагрузок    223
6.2. Устойчивость обтекателей при нагреве
и переменном по длине внешнем давлении    226
6.2.1. Конструкция обтекателей и программа
исследований    226
6.2.2. Методика испытаний и стенд
для проведения исследований    229
6.2.3. Результаты экспериментального
исследования устойчивости обтекателей
изделия «Д4»    237
6.3. Устойчивость носовых обтекателей ракет
при нагреве и неосесимметричном внешнем
давлении    241
6.3.1. Конструкция обтекателя и программа
исследования    241
6.3.2. Методика испытаний и стенд для
исследования устойчивости обтекателей
при неосесимметричном внешнем давлении    244
6.3.3. Результаты экспериментального
исследования устойчивости обтекателей
изделия «ПС»    250
Полученные результаты и выводы
по главам 1–6    252
Часть II. АНАЛИЗ ТЕМПЕРАТУРНЫХ
ПОЛЕЙ И НАПРЯЖЕНИЙ В ЭЛЕМЕНТАХ
КОНСТРУКЦИИ ПЛАНЕРА СВЕРХЗВУКОВОГО
САМОЛЕТА    257
Глава 7. Расчет температурных полей и напряжений
в баковых отсеках фюзеляжа с помощью численных
методов анализа    259
7.1. Температурные поля и градиенты температуры
в баковом отсеке фюзеляжа с каналами двигателя    264
7.1.1. Объект исследования. Постановка задачи    264
7.1.2. Алгоритм генерирования КЭ сетки    267
7.1.3. Результаты расчета температурных полей
в баковом отсеке    267
7.2. Численный анализ термоупругих напряжений
в баковом отсеке фюзеляжа с каналами двигателя    283
Глава 8. Исследование процессов теплообмена
в баковых отсеках сверхзвукового самолета
с использованием уравнений Навье–Стокса    293
8.1. Основные уравнения теплообмена
в элементах конструкции бака и в топливе    293
8.2. Метод решения    295
8.3. Особенности процессов теплообмена
в баке крыла с топливом    296
8.3.1. Бак прямоугольной формы. Плоская задача    296
8.3.2. Кессон крыла. Плоская задача    314
8.3.3. Кессон крыла. Трехмерная задача    318
8.4. Исследование теплообмена в оребренны
топливных баках фюзеляжа сложной формы    329
8.4.1. Бак, заполненный топливом    329
8.4.2. Бак, заполненный водой    339
8.5. Сравнение результатов расчета
с экспериментальными данными    349
Глава 9. Разработка конструктивно-силовой
схемы крыла перспективного сверхзвукового
самолета из композиционных материалов.
Анализ термонапряженного состояния    363
9.1. Разработка конструктивно-силовой схемы
крыла    365
9.2. Создание КЭ модели    368
9.3. Формирование свойств материалов
и параметров КЭ модели    369
9.4. Условия нагружения и нагрева    377
9.5. Анализ напряженно-деформированного
состояния (НДС) крыла при действии
внешней нагрузки    381
9.5.1. НДС крыла из композитного материала    381
9.5.2. НДС крыла из металлического материала    387
9.5.3. НДС крыла из комбинированного материала    394
9.6. Анализ термонапряженного состояния крыла
в условиях нагружения и нагрева    395
9.6.1. Температурные поля и напряжения
в композитном крыле    395
9.6.2. Температурные поля и напряжения
в металлическом крыле    396
9.6.3. Температурные поля и напряжения
в комбинированной конструкции крыла    404
9.6.4. Сравнительный анализ НДС крыла,
изготовленного из различных материалов    404
Глава 10. Температурные поля и напряжения
в остеклении фонарей сверхзвуковых самолетов    411
10.1. Формирование расчетной модели
и генерирование конечно-элементной сетки    411
10.2. Описание расчетной модели, расчетные
случаи    414
10.3. Температурные поля и градиенты
температуры в остеклении фонаря    417
10.4. Анализ термонапряженного состояния.
Граничные условия    422
10.5. Достоверность полученных результатов    474
Выводы по главе 10    476
Библиографический список    478

Данные подготавливаются.

Вернуться к списку