Специфика изготовления образцов из смолы горячего отверждения для возможного использования в условиях открытого космоса
DOI:
https://doi.org/10.17072/1993-0550-2025-1-67-78Ключевые слова:
цианат-эфироное связующее;, горячее отверждение;, дифференциальная сканирующая калориметрия;, численное моделированиеАннотация
Развертываемые надувные конструкции – это новый виток развития в производстве комплектующих элементов (отсеки и модули, системы связи и электроснабжения) для космических аппаратов. Несмотря на все многообразие предложенных инженерных подходов и решений, наиболее перспективной идеей является развертывание в космосе многослойных надувных конструкций на основе композиционного материала (препрега). Препрег представляет собой волокнистый армирующий наполнитель, пропитанный смолой (связующим), которая отверждается в условиях открытого космоса. Это позволяет создавать в космосе легкие и прочные конструкции различных форм. Целью работ, ведущихся в этом направлении, было найти отечественный материал в качестве связующего, который может отвечать ряду необходимых требований. Наиболее важными из них являются высокая температура отверждения материала, низкое газовыделение при отверждении и большой срок хранения в неотвержденном состоянии. В работе предлагается использование специальной смолы ВСТ-1208, отвечающей указанным требованиям, для изготовления препрегов. Методом дифференциальной сканирующей калориметрии (ДСК) проведен анализ проходящих при отверждении реакций. Ввиду невозможности проведения экспериментов в реальных условиях, требовалось определить оптимальный режим производства образцов из предлагаемой смолы в земных условиях. Для этого необходимо смоделировать и проанализировать процесс нагрева образцов в вакуумном термошкафу. Рассматривались ситуации, когда образец находится в экспериментальных условиях – в вакуумном термошкафу на теплопроводящей подложке, и в условиях, приближенных к космическому пространству, – в вакуумном термошкафу без теплопроводящей подложки (например, на теплоизолирующей подложке). После анализа полученных данных подтвердилась возможность использования данного материала при определенных температурных режимах.Библиографические ссылки
Litteken D.A. Inflatable technology: using flexible materials to make large structures // Electroactive Polymer Actuators and Devices (EAPAD) XXI. 2019. Vol. 10966. P. 1096603. DOI: 10.1117/12.2500091.
Schenk M., Viquerat A.D., Seffen K.A., Guest S.D. Review of Inflatable Booms for Deployable Space Structures: Packing and Rigidization // Journal of Spacecraft and Rockets. 2014. Vol. 51, № 3. P. 762–778. DOI: 10.2514/1.A32598.
Елисеева А.Ю., Комар Л.А., Кондюрин А.В. Вычислительное моделирование отверждения каркаса надувной антенны спутника на околоземной орбите // Вычислительная механика сплошных сред. 2020. T. 13, № 4. C. 414–423. DOI: 10.7242/1999-6691/2020.13.4.32 EDN: PDFKAL.
Поморцева Т.Н., Комар Л.А. О возможности создания крупногабаритных конструкций в условиях открытого космоса // Вестник Пермского университета. Математика. Механика. Информатика. 2023. № 3 (62). C. 64–75. DOI: 10.17072/1993-0550-2023-3-64-75 EDN: QHASCC.
Cadogan D.P., Scarborough S.E. Rigidizable materials for use in gossamer space inflatable structures. Proceedings of 19th AIAA Applied Aerodynamics Conference, Anaheim, CA, USA. 2001. p. 2001–1417. DOI: 10.2514/6.2001-1417.
Liu T.W., Bai J.B. Folding behavior of a deployable composite cabin for space habitats – part 1: Experimental and numerical investigation // Composite Structures. 2022. Vol. 302. P. 16244. DOI: 10.1016/j.compstruct.2022.116244 EDN: SZRHUJ.
Pestrenin V.M., Pestrenina I.V., Rusakov S.V., Kondyurin A.V. Curing of large prepreg shell in solar synchronous Low Earth Orbit: Precession flight regimes // Acta Astronautica. 2018. Vol. 151. P. 342–347. DOI: 10.1016/j.actaastro.2018.06.029 EDN: YBODMD.
Mukhametov R.R., Merkulova Yu.I., Dolgova E.V., Dushin M.I. Synthesis of heat-resistant polymer matrices via polycyclotrimerization of cyanate esters // Polymer Science. Series D. 2015. Vol. 8, № 1. P. 22–26. DOI: 10.1134/S1995421215010104 EDN: WQZZSN.
Железняк В.Г., Чурсова Л.В., Григорьев М.М., Косарина Е.И. Исследование повышения сопротивляемости ударным нагрузкам полицианурата с модификатором на основе линейных термостойких полимеров // Авиационные материалы и технологии. 2013. № 2 (27). C. 26–28. EDN: QCHAEZ.
Славин А.В., Старцев О.В. Свойства авиационных стеклопластиков и углепластиков на ранней стадии климатического воздействия // Труды ВИАМ. 2018. №9 (69). C. 71–82. DOI: 10.18577/2307-6046-2018-0-9-71-82 EDN: VAJJYG.
Гусева М.А. Циановые эфиры – перспективные термореактивные связующие (обзор) // Авиационные материалы и технологии. 2015. № 2. C. 45–50. DOI: 10.18577/2071-9140-2015-0-2-45-50 EDN: TQKEPZ.
Фагалов А.Р., Беляев А.Ю. Моделирование стационарного теплового режима цилиндрического элемента каркаса на орбите // Вестник Пермского университета. Математика. Механика. Информатика. 2024. № 4 (67). С. 78–94. DOI: 10.17072/1993-0550-2024-4-78-94 EDN: QZXOIZ.
Загрузки
Опубликован
Как цитировать
Выпуск
Раздел
Лицензия
Copyright (c) 2025 Ксения Александровна Мохирева, Константин Юрьевич Кузнецов, Ирина Викторовна Осоргина
Это произведение доступно по лицензии Creative Commons «Attribution» («Атрибуция») 4.0 Всемирная.
Публикация статьи в журнале осуществляется на условиях лицензии Creative Commons Attribution 4.0 International (CC BY 4.0).
