Просмотр сведений о научной статье


Обложка номера

№2 2019

Заголовок

Исследование и оптимизация режима изготовления высокоточного композитного рефлектора антенны космического аппарата

Авторы

1Н.А. Бердникова, 1О.А. Белов, 2,3А.В. Лопатин

Организации

1АO «Информационные спутниковые системы» им. акад. М. Ф. Решетнёва»
г. Железногорск, Красноярский край, Российская Федерация
2Сибирский государственный университет науки и технологий им. акад. М. Ф. Решетнёва
г. Красноярск, Российская Федерация
3Институт вычислительных технологий СО РАН
г. Красноярск, Российская Федерация

Аннотация

В работе представлена конечно-элементная модель работы автоклава, разработана методика моделирования нагрева рефлектора на формообразующей оправке и конечно-элементная модель деформирования рефлектора после снятия с оправки. Моделирование выполнено в программной среде. Разработанная методика позволяет прогнозировать форму и значения отклонений рефлектора до его изготовления, и, при необходимости, вносить конструкторско-технологические доработки. Выполнена успешная верификация результатов конечно-элементного моделирования полимеризации композитного рефлектора с помощью натурного эксперимента. Создана углепластиковая оправка для формования композитного рефлектора зеркальной антенны, которая дешевле используемой в настоящий момент инваровой оправки и требует меньше времени на изготовление. Разработаны рекомендации по совершенствованию технологического процесса изготовления композитных контурных рефлекторов зеркальных антенн на углепластиковой формообразующей оправке. Определен оптимальный режим отверждения композитного рефлектора. Результаты исследований были использованы при выполнении опытно-конструкторской работы и при изготовлении композитных контурных рефлекторов космических аппаратов.

Ключевые слова

антенна космического аппарата, углепластик, технологические напряжения, автоклав, формообразующая оправка, метод конечных элементов

Список литературы

[1] Weitsman Y. Optimal Cool-Down in Linear Viscoelasticity // Journal of Applied Mechanics, 1980, 47(1), pp. 35–39.

[2] Hahn H. T, Pagano P. J. Curing stresses in composite laminates // Journal of Composite Materials, 1975, vol. 1, pp. 91–106.

[3] Li C., Wisnom M. R., Stringer L. G. Simulation of process-induced residual stresses in thick filament wound tubes / Fourth Joint Canada-Japan Workshop on Composites, Vancouver, 2002.

[4] Rabearison N., Jochum C., Grandidier J. C. A FEM coupling model for properties prediction during the curing of an epoxy matrix // Computational Materials Science, 2009, vol 45, pp. 715–724.

[5] Gower M. R. L., Shaw R. M., Wright L., Urquhart J., Hughes J., Gnaniah S. Determination of ply level residual stresses in a laminated carbon fibre-reinforced epoxy composite using constant, linear and quadratic variations of the incremental slitting method // Composites: Part A, 2016, no. 90, pp. 441–450.

[6] Twarowski T. E., Lin S. E., Cell P. H. Curing in thick composite laminates experiment and simulation // Journal of Composite Materials, 1993, no. 27, pp. 215–250.

[7] Bogetti T., Gillespie J. Two-dimensional cure simulation of thick thermosetting composites // Journal of Composite Materials, 1991, no. 25, pp. 239–273.

[8] Hojjati M., Hoa S. Curing simulation of thick thermosetting composites // Composites Manufacturing, 1994, pp. 159–169.

[9] Hudek M. Examination of heat transfer during autoclave processing of polymer composites / Master’s thesis, Canada, 2001.

[10] Monaghan P. F., Brogan M. T., Oosthuizen P. H. Heat transfer in an autoclave for processing thermoplastic composites // Composites Manufacturing, 1991, no. 2, pp. 233–242.

[11] Loos A. C., Springer G. S. Curing of epoxy matrix composites // Journal of Composite Materials, 1983, no. 17, pp. 135–169.

[12] Dumont F., Frohlingsdorf W., Weimer C. Virtual autoclave implementation for improved composite part quality and productivity // CEAS Aeronautical Journal, 2013, no. 4, pp. 277–289.

[13] Weber T. A., Arent J.-C., Munch L., Duhovic M., Johannes M. A fast method for the generation of boundary conditions for thermal autoclave simulation // Balvers Composites: Part A, 2016, no. 88, pp. 216–225.

[14] ANSYS Inc. [Электронный ресурс]. URL: https://www.ansys.com (дата обращения: 21.05.2019)

[15] Altair Engineering [Электронный ресурс]. URL: https://www.altairhyperworks.com (дата обращения: 21.05.2019)



Цитирование данной статьи

Бердникова Н.А., Белов О.А., Лопатин А.В. Исследование и оптимизация режима изготовления высокоточного композитного рефлектора антенны космического аппарата // Космические аппараты и технологии. 2019. Т. 3. № 2. С. 59-72. doi: 10.26732/2618-7957-2019-2-59-72