80. Теплонапряженные узлы ла и дла из пкм. Расчет температурных полей,анализ толщин с учетом и без учета абляции,оценка тепло и термостоикости.

Теплонапряжённые узлы из ПКМ: раструб сопла, вкладыш сопла, подложка вкладыша.

Основная задача этих материалов в этих зонах - сохранение заданной геометрической формы.

Расчёт температурного состояния узлов РДТТ в общем случае сводится к решению уравнения теплопроводности для многослойной стенки.

Абляция – сложный физико-химический процесс, протекающий на поверхности материалов, при интенсивном подводе тепла из газового потока, при котором происходит поверхностный унос массы. Главной особенностью этого процесса с точки зрения теплообмена является то, что основная доля подводимого к стенке тепла расходуется на фазовые превращения и эндотермические реакции в поверхностном слое.

При отсутствии абляции температурное поле двухслойной стенки определяется:

Но в инженерных расчётах обычно используются монограммы для расчёта температур в зависимости от критериев: и(а – температуропроводность,- коэф. теплоотдачи)

Допущения:

Стенка плоская

Теплофизические характеристики материала постоянны

Теплоотдача с наружной поверхности отсутствует

Коэф. теплоотдачи на наружной поверхности не меняется по времени

Температурное поле при использовании аблирующих материалов:

Скорость уноса:

где

Минимально необходимая толщина аблирующего покрытия:

- толщина остаточного слоя, при котором температура на тыльной стороне покрытия становится равной предельно допустимой температуре материала несущего элемента конструкции

Полагая скорость уноса постоянной находим:

Обозначения:- коэф. Теплопроводности,- наружная температура,- температура поверхности со стороны камеры,- начальная температура.

81.Структурные особенности материала и учет их в конструкциях, анализ прочности.

Стеклянное волокно в 50—100 раз прочнее массивного стекла. Это объясняется преимущественной ориентаци­ей и суммированием прочности микромолекул в направлении осиволокна и резким снижением возникновения дефектов (трещин,пузырьков и т. п.) —очагов разрушения в незначительной внешней поверхности волокна. Объединяя волокна с помощью связующих, можно получитьволокнистые композиционные материалы с уни­кальными свойствами. Композиционные материалы обладают высокой удельной жесткостью. Кроме этого, композиционные материалы обладают высокой статической выносливостью. Материалы обладают более высокой, чем у металлов, демпфирующей способностью и вибропрочностью. Объясняется это меньшей деформацией при одинаковом уровненапряжений, что снижает растрескивание полимерного связующе­го. Высокая теплопроводность материала снижает саморазогрев. Одна из главных специфических особенностей волокнистых ком­позиционных материалов заключается в окончательном образова­нии материала одновременно с завершением изготовления конст­рукции. Эта особенность определяет комплексный подход к реше­нию технологических, конструктивных и прочностных задач.Требуемая прочность определяется методом намотки:

1.Тканевая намоткапозволяет получать стеклотекстолитовую герметичную структуру в цилиндрических корпусах РДТТ с пределом конструктивной прочности 0,4 ... 0,6 ГПа. Оборудование для производства стеклотекстолитовых корпусов позволяет производить окружную или спиральную на­мотку ткани (предварительно пропитанной связующим) на оп­равку.

Окружная намотка (см. рис.) производится одновременнодвумя слоями, параллельными полосами от рулонов 2 через вал­ки 17 и 18. Опорные (прикатные) валки 10, 23, 24, имеющие вмон­тированные в них нагревательные устройства, при контакте с тканью размягчают связующее. слоев ткани производится так же, как и при окружной на­мотке.

2. Продольно-поперечная на­мотка (ППН) цилиндрических и слабоконических корпусов РДТТ. Оправку при продольно-попе­речной намотке производится в следующей последовательно­сти: на два слоя окружных лент наносится один слой про­дольных лент (вдоль образую­щей). Полное соответствие ориентации и количества стеклолент при ППН направлени­ям и величинам действующих в оболочке напряжений, а также предельно плотная укладка стеклолент позволяют реализовать самую высокую прочность (1 Гпа и более в тангенциальном направлении и более 0,5 ГПа — в осе­вом) по сравнению с оболочками, полученными другими способами намотки.

3.Спиральная намотка (СПН) позволяет изготавливать корпус РДТТ заодно с днищами. Это наиболее (распространенный и наи­более эффективный способ намотки, позволяющий получать кор­пуса, силовые оболочки раструбов сопел и оболочки с днищамисамых разнообразных форм: цилиндрических, конических, торои­дальных, сетчатых и др. Некоторое отклонение ори­ентации стеклолент от линий главных напряжений оболочки и меньшая, чем у ППН, плотность структуры композиции являютсяпричинами более низкой прочности в оболочках, изготовленныхспиральной намоткой, чем в оболочках ППН (на 10... 15%). Пре­дел конструктивной прочности на разрыв в тангенциальном на­правлении оболочек СПН около 0,85 Ша. Однако возможности из­готовления непрерывной намоткой корпусов заодно с днищами де­лают стиральную намотку весьма эффективной, в особенности приизготовлении корпусов средней длины и коротких (при отношениях длины корпуса к его диаметру меньше трех). На рис.схема станка для спиральной намотки «мокрым» способом. Стеклонити пропускаются через ванночку 8 со связующим, через -систему роликов 10, регулирующих натяжение в етеклоленте'и снимающих избыток связующего, и поступают наоправку. Намотка по геодезическим линиям по опирали от почти продольной укладки до окружности производится изменением ско­рости вращения оправки 4 ,и продольного перемещения каретки 6. При достижении конца оправки шток гидроцилиндра выдвигается по заданной программе и укладывает ленту на поверхность оправ­ки,формирующей днище. Процесс намотки продолжается до тех пор, пока не будет образована стенка оболочки с нужным коли­чеством слоев ленты.

Остаточное содержание связующего в композиции при спираль­ной и продольно-поперечной намотке должно быть 20 ...30%. Присодержании смолы, большем оптимального количества, имеет мес­то снижение прочности, а при содержании меньше оптимума —трудность сохранения монолитной формы.

По сравнению с несущими конструкциями, изготовленными из высо­копрочных металлов, КМ обладают рядом преиму­ществ: меньшей стоимостью изделий, значительно меньшей трудо­емкостью изготовления, вчетверо меньшей длительностью цикла изготовления, более высокой удельной прочностью, регулируемой ани­зотропией материала, отсутствием необходимости в рабочих высо­кой квалификации.