Полетные вибрации

Эти характеристики однозначно определяют амплитуду колеба­ний, мм:

Очевидно, при больших частотах амплитуды малы (ν = 2500 Гц, n= 12, а – 0,8 мкм) и опасности для прочности не представляют.

Для прочности крепления отдельных блоков большое значение имеют частоты, близкие к их собственным (20...100 Гц). В этом случае к максимальным значениям статической перегрузки добавляются виброперегрузки (n_в = 1...2). Коэффициент безопасности при этом берется минимальный f = 1,2...1,3.

Для аэродинамических обтекателей расчетными принимаются условия при максимальном напоре (около 0,15 МПа) и при угле атаки около 3...5°.

Разделение ступеней производится обычно с помощью пиротолкате-
лей, пироболтов и детонирующих удлиненных зарядов, перерезающих
неразъемные соединительные элементы.

Раскрытие складываемых агрегатов при выведении на орбиту для
уменьшения габаритов аппарата (антенн, солнечных батарей, научно-
исследовательских приборов) осуществляется с помощью пружин,
торсионов или других приводов.

Вследствие разброса в моментах трения шарниров, в жесткости кабельных жгутов, соединяющих секции механизмов, раскрываемые устройства могут получать энергию, вызывающую повышенные угловые (и линейные) скорости движения (ω = 1...1,5 рад/с).

инерции

движущихся элементов, ω – их угловая скорость) должна компенсироваться энергией деформации опорных элементов.

Задаваясь формой деформации, из равенства энергий определяются напряжения элементов конструкции, причем часть кинетической энергии может быть воспринята тормозящими устройствами (прокладками, пружинами). Для этих случаев коэффициент безопасности вводится повышением расчетной угловой скорости: ω_расч = 1,2∙ω_эксп.

При входе в атмосферу максимальные значения перегрузок могут достигать нескольких сотен, а аппарат с большой частотой и амплитудой может вращаться вокруг центра масс. Эти затухающие колебания при достаточно стабильном направлении перегрузок вдоль вектора скорости центра тяжести аппарата приводят к сложному пространственному нагружению конструкции.

Для спускаемых аппаратов оказывается целесообразным использова­ние элементов, демпфирующих колебания. Их масса оказывается меньше утяжеления всей силовой конструкции. Коэффициент безопасности при этом f = 1,3.

Нагрузки, возникающие при раскрытии парашюта, носят динамический характер. Коэффициент динамичности f_д = 2,0. Коэффици­ент неравномерности распределения усилий по стропам парашюта f_н = 1,5.

Для расчета нагрузок при посадке существенную роль играют
характеристики поверхности. Если не вводятся особо тяжелые условия
посадки, можно принимать: наклон поверхности – 10...15°; прочность: верхний предел (для пенобетона) – 200...300 Н/см², нижний предел (для песка) – 10...30 Н/см², коэффициент трения μ = 0,25...0,5.

Принимается, что продольная ось аппарата в момент посадки может быть наклонена к вертикали на 10°. В соответствии с допустимыми перегрузками подбирается амортизация.

Коэффициент безопасности f = 1,2.

Влияние глубокого вакуума на конструкционные материалы. Среда с давлением р < 10^–6 Па считается глубоким вакуумом.

Условия космического полета характеризуются чрезвычайно низким давлением окружающей среды р = 10^–8...10^–12 Па.

В земных условиях можно достигнуть давления р=10^–4 Па только в хороших барокамерах; минимальное давление, которое удалось достигнуть в настоящее время, составляет около p = 10^–7 Па.

При выходе в космос начинается газовыделение аппарата. В этом процессе участвует теплозащитная обмазка, пластмассы и даже конструкционные материалы. Газовыделение уменьшается со временем и зависит от температуры поверхности.

Глубокий вакуум вызывает испарение конструкционных материалов, их покрытий, унос пластмасс, испарение смазок в трущихся парах. Если толщина уноса достигает значений около 10 мм, изменяются оптичес­кие свойства поверхности; при уносе 0,5...1 мм ставятся под сомнение прочностные свойства конструкции, возможна проницаемость гермети­ческих отсеков.

Поведение материалов в глубоком вакууме характеризуется большой испаряемостью материалов, особенно у тех, у которых сравнительно низкие температуры плавления. Унос материала S см/год за счет испарения можно подсчитать по формуле Ленгмюра

где p – давление насыщенных паров материала, Па; ρ – плотность материала, кг/м³; μ – молекулярный вес газовой фазы испаряющегося материала; Т – температура окружающей среды, К.

Трудность в практическом использовании этой формулы заключается в том, что давление р является параметром, сильно зависящим от температуры окружающей среды Т.

Для металлов давление паров мало и составляет величину менее 10^–8 Па и существенно зависит от температуры. Их поверхностный унос значительно повышается с увеличением температуры.

Для анализа стойкости конструкционных материалов к испарению в вакууме достаточно сравнить их температуры, соответствующие заданному линейному уносу. Следует рассмотреть характеристики испаряемости различных неорганических материалов, данные по которым приведены в табл. 1.9.

Таблица 1.9