Анотація: Серед актуальних проблем у ракетно-космічній техніці, а також у сучасному машинобудуванні та в інших галузях, що потребують практичного інженерного вирішення, розглядають прогнозування та запобігання незапланованому руйнуванню силових елементів навантажених конструкцій і споруд. Прогнозування несучої здатності й остаточного ресурсу просторових конструкцій під час тривалої експлуатації в цей час ґрунтується на аналізі напружено-деформованого стану з ввикористанням показань датчиків деформації та датчиків переміщень у найбільш навантажених зонах. У такому разі як критерій гранично допустимого навантаження можна розглядати границю плинності конструкційного матеріалу або границю утоми матеріалу. Разом з тим до характерних видів потенційно небезпечного руйнування належить втрата стійкості стиснених силових елементів, використовуваних у несучих тонкостінних конструкціях. Руйнування в таких випадках відбувається раптово, з відсутністю видимих ознак зміни вихідної геометричної форми. Застосування достовірних методів діагностики та способів прогнозування гранично допустимих навантажень в умовах стиснення дозволить під час міцнісних випробувань не призводити конструкцію до руйнування. У такому разі видається можливим використовувати випробуване складання для інших цілей. У ракетно-космічній техніці для статичних випробувань на міцність використовують дорогі відсіки натурних розмірів. Тому збереження відсіків цілими вирішує важливе завдання економії фінансових витрат на виготовлення матеріальної частини. У цей час ця проблема особливо актуальна під час наземного відпрацювання зразків нової техніки.

Анотація: Наведено результати досліджень динаміки слідкувальних електроприводів, отриманих теоретичними розрахунками та в ході експериментального відпрацювання електроприводів великої потужності. Теоретичні дослідження проводили за допомогою досить повної математичної моделі слідкувального електропривода, що містить рівняння тракту формування керувального сигналу, електродвигуна, редуктора та навантаження. Рівняння контуру формування керувального сигналу містять лише характеристики коректувальної ланки в припущенні, що мінімізовані решта запізнювань у тракті перетворення. Рівняння електродвигуна взято в класичній формі, яка враховує вплив на динаміку двигуна таких основних параметрів, як індуктивність і опір обмотки статора, коефіцієнти моменту та реакції якоря й момент інерції ротора. Взаємодію двигуна з багатомасовою системою редуктора та навантаження подано у вигляді силової взаємодії двох мас – зведеної маси ротора та маси навантаження через деяку еквівалентну жорсткість кінематичного ланцюга. Для опису ефекту люфту кінематичного зв’язку використано спеціальний обчислювальний спосіб, який значно спрощує його математичний опис. ККД редуктора подано у вигляді внутрішнього тертя, пропорційного передаваному зусиллю.  Результати розрахунків із застосуванням цієї математичної моделі добре узгоджуються з результатами натурних випробувань різних зразків слідкувальних електроприводів, що дозволяє використовувати її під час проєктування нових сервомеханізмів, а також для коректного моделювання польоту під час відпрацювання систем керування літальних апаратів. Зокрема, на основі розрахунків частотних характеристик замкненого контуру із застосуванням цієї математичної моделі можна визначити оптимальні параметри коректувального контуру. Реакція на ступеневий вплив за різних колових коефіцієнтів підсилення в контурі дає повну інформацію про області стійкості замкненого контуру та вплив різних параметрів приводу на ці області. На основі теоретичних і експериментальних робіт отримано та подано основні висновки та рекомендації, урахування та реалізація яких дозволить забезпечити високі динамічні характеристики новопроєктованих слідкувальних електроприводів.

Анотація: Застосування сервоприводів на літальних апаратах зумовлює вимоги до їх динамічних характеристик. Питання динаміки приводу зі струминним двигуном у пресі майже не висвітлено. Постає завдання вибору структури та параметрів пристроїв, що складаються з декількох підсистем, динамічні характеристики яких мають бути узгоджені між собою оптимально. Метою роботи є розроблення математичних залежностей для розрахунку динамічних характеристик. Розглянуто функціональну схему приводу, що складається зі струминного двигуна на базі сегнерівського колеса з соплом Лаваля, механічної передачі та пневматичного розподільного пристрою – струминної трубки, керованої електромеханічним перетворювачем. Наведено схему механічної частини пневмоприводу зі струминним двигуном з передачею гвинт-гайка. Подано динамічну модель і наведено алгебраїчні співвідношення визначення власних частот приводу. Подано рівняння руху вихідного штока для повного складу навантаження. За допомогою перетворення Лагранжа щодо кулькогвинтової передачі виведено вираз для зведеної маси вихідної ланки. Зведена маса навантаження залежить від конструкції струминного двигуна і справляє основний вплив на власні частоти приводу. Оцінено змінення зведеної маси від моменту інерції струминного двигуна і коефіцієнта передачі редуктора. На основі запропонованих алгоритмів побудовано динамічні характеристики сервопривода: перехідний процес і амплітудно-частотну характеристику. Привід має відносно низьку смугу пропускання, що пояснюється значенням зведеної маси навантаження.

Анотація: Розглянуто можливість застосування агрегатів термічної нейтралізації компонентів ракетного палива для знешкодження небезпечних промислових відходів. Розглянуто переваги агрегатів термічної нейтралізації, описано принцип їх роботи, на прикладі висококиплячих токсичних компонентів ракетного палива наведено хімічні реакції, що відбуваються у камері згоряння. Камера згоряння є складовою частиною агрегату, саме у камері згоряння, у середовищі створюваних високих температур, відбувається процес знищення небезпечних речовин. Через високу вартість агрегатів нейтралізації, фактор, який перешкоджає широкомасштабному впровадженню агрегатів для зниження техногенного навантаження на екологію України, запропоновано варіант скорочення витрат під час використання агрегатів термічної нейтралізації шляхом об’єднання функцій агрегатів нейтралізації окиснювача та пального в єдиному універсальному агрегаті. Стаття обґрунтовує актуальність і необхідність робіт щодо створення універсального агрегату термічної нейтралізації з погляду економічних і екологічних аспектів. Укрупнено описано технологію і методику дослідних випробувань дослідних зразків вузлів подавання парів і промстоків висококиплячих компонентів ракетного палива в агрегат нейтралізації. Ці вузли розглянуто як найкритичніші складові частини універсального агрегату нейтралізації з погляду зміни нейтралізованої речовини. Досліди було проведено на водних розчинах компонентів ракетного палива, які у цьому випадку імітували контакт внутрішніх порожнин вузлів подавання з агресивними токсичними середовищами. Було створено умови, за яких існувала ймовірність взаємодії залишків компонента ракетного палива у застійних зонах на момент зміни подаваного компонента. У рамках дослідних випробувань дослідних зразків було розглянуто і проаналізовано одержані результати, які підтверджують можливість застосування єдиних вузлів подавання.

Анотація: Міцність реальних твердих тіл істотно залежить від дефектності структури. У реальних матеріалах завжди є велика кількість різних мікродефектів, розвиток яких під дією навантаження призводить до виникнення тріщин та їх збільшення і, як наслідок, локального або повного руйнування. У цій роботі на основі методу сингулярних інтегральних рівнянь подано єдиний підхід до розв’язування задач термопружності для тіл, ослаблених неоднорідностями. Метою роботи є врахування впливу неоднорідностей у матеріалах елементів ракетних конструкцій на їх функціонально-градієнтні властивості, у тому числі на міцність. Вибір методу дослідження міцності та руйнування елементів конструкцій залежить від розміру досліджуваного об’єкта. Мікродослідження пов’язані з неоднорідностями, які формуються у поверхневому шарі на етапі одержання заготовки, у процесі виготовляння елементів конструкції. Урахування дефектності дозволяє адекватно розглядати механізм руйнування об’єктів як процес розвитку тріщин. Досліджуючи граничний стан реальних елементів, ослаблених дефектами, і будуючи на цій основі теорію міцності та руйнування, крім детермінованого потрібно розглядати і ймовірнісно-статистичний підхід. За теплового впливу на елементи конструкцій, у яких спостерігаються рівномірно розсіяні, випадково розподілені дефекти типу тріщин,що не взаємодіють між собою, закони спільного розподілу довжини та кута орієнтації яких відомі, визначено граничне значення теплового потоку для зрівноваженого стану тріщини, що має довжину найслабшої ланки. Вплив неоднорідностей технологічного походження (починаючи із заготовки і закінчуючи готовим виробом), які виникають у поверхневому шарі під час виготовляння елементів конструкцій, на руйнування виробу враховує розроблена модель. Розв’язок сингулярного інтегрального рівняння з ядром Коші дозволяє визначити інтенсивність напружень в околі вершин дефектів типу тріщин і, порівнюючи її з критерієм тріщиностійкості для матеріалу конструктивного елемента, можна визначити його стан. У разі порушення цього критерію дефект «слабка ланка» розвивається у магістральну тріщину. Крім того, одержано критеріальне співвідношення умови зрівноваженого стану дефекту завдовжки 2l залежно від значення контактної температури. Під час охолодження зварного шва у ньому розвиваються гарячі тріщини, які спричиняють брак у зварних елементах конструкцій. Результати моделювання з використанням сингулярних інтегральних рівнянь дають можливість ефективно оцінити вплив сторонніх наповнювачів на втрату функціональних властивостей неоднорідними системами. У свою чергу точне визначення порядку і характеру сингулярності біля вершин гострокутної недосконалості в неоднорідному середовищі, подане в аналітичному вигляді, потрібне для формулювання і запису відповідних критеріальних співвідношень для визначення функціональних властивостей неоднорідних систем.

Анотація: Проведено математичне моделювання польоту триступеневої ракети-носія легкого класу, що виводить корисне навантаження на сонячно-синхронну орбіту заввишки 700 км, і угруповання спостережуваних об’єктів космічного сміття в умовах динамічно змінюваної каталогізованої космічної обстановки. З наближенням до моменту запуску каталогізовану космічну обстановку уточнюють, оскільки постійно змінюються кількість небезпечних об’єктів космічного сміття, спостережуваних в околі траєкторії ракети-носія, а також параметри їх зближення з ракетою-носієм: мінімальна відносна відстань, відносна швидкість, кут зустрічі і момент часу запуску, для якого виявлено небезпечне зближення. Небезпечні зближення для розглянутої траєкторії ракети-носія частіше спостерігаються з відносними швидкостями більше 8 км/с і кутами зустрічі менше 90 град, коливання яких у межах вікна запуску не перевищують 1,2 м/с і 0,035 град відповідно. При цьому гістограми розподілу відносної відстані, відносної швидкості і кута зустрічі від каталогу до каталогу змінюються незначно. Розподіл небезпечних зближень за часом моменту запуску у межах вікна нерівномірний, спостерігаються області з низькою кількістю небезпечних зближень і високою. Підтверджено небезпеку зіткнення ракети-носія зі спостережуваними об’єктами космічного сміття у запуску. Усього в розглянутому вікні моментів часу у день запуску виявлено більше десяти небезпечних зближень, з двома з яких спрогнозовано зближення на мінімальну відстань менше 1 км. Це свідчить про потребу вжити заходів щодо підвищення безпеки прольоту ракети-носія через угруповання спостережуваних об’єктів космічного сміття. Щоб підвищити безпеку виконання місії ракетаминосіями українського виробництва в умовах забрудненості навколоземного космічного простору, запропоновано створити систему передпускового аналізу космічної обстановки, завданнями якої є періодичний аналіз не менше одного разу на добу, виявлення небезпечних зближень, визначення їх параметрів і підготування даних для прийняття рішення про час запуску.

Анотація: Оболонковим конструкціям, які широко застосовують у ракетно-космічній техніці, поряд з оптимальним поєднанням маси та міцності притаманні неоднорідності різного характеру: конструктивні (різна товщина, наявність підкріплень, вирізів-отворів тощо) і технологічні (наявність дефектів, що виникають у процесі виготовляння або під час зберігання, транспортування та непередбачених термомеханічних впливів). Зазначені фактори є концентраторами напружено-деформованого стану та можуть призвести до передчасного руйнування елементів конструкцій. Різні їх частини деформуються за своєю програмою і характеризуються різним рівнем напружено-деформованого стану. Ураховуючи пластичність і повзучість матеріалу для визначення напружено-деформованого стану, ефективний підхід, коли розрахунок розбивають на етапи, на кожному з яких вводять параметри, що характеризують деформації пластичності та повзучості: додаткові навантаження в рівняннях рівноваги або крайових умовах, додаткові деформації або змінні параметри пружності (модуль пружності та коефіцієнт Пуассона). Потім будують схеми послідовних наближень: на кожному етапі розв’язують задачу теорії пружності з уведенням зазначених вище параметрів. Окремо слід відзначити задачі визначення ресурсу космічних ракет-носіїв і стартових комплексів, оскільки він пов’язаний з виникненням пошкоджень під час знакозмінних термомеханічних навантажень високої інтенсивності. Головним під час визначення ресурсу є підхід на базі теорії малоциклової та багатоциклової втоми. Пластичність і повзучість матеріалу – основні фактори під час обґрунтування ресурсу. Розглянуто різні аспекти розв’язання задач міцності та стійкості об’єктів ракетно-космічної техніки, враховуючи вплив деформацій пластичності та повзучості.

Анотація: Одним із завдань етапу експериментального відпрацювання пускового стола є підтвердження його міцнісних характеристик. Випробування пускового стола здійснюють після його виготовлення та після складання на місці експлуатації, а також (якщо є потреба) протягом усього періоду експлуатації. Вибір способу навантаження здійснюють, ураховуючи вартісні фактори та можливість забезпечувати необхідні умови навантаження. Розглянуто два способи створення необхідного випробувального навантаження: за допомогою вантажів відповідної маси (імітаторів навантаження) або спеціальних (з меншою порівняно з імітаторами навантаження масою) пристроїв. Наведено описи, основні характеристики, переваги і недоліки набірних і наливних вантажів і пристрою навантаження стола. У цій статті розглянуто пристрій навантаження стола. Такий пристрій дозволяє проводити статичні неруйнівні випробування пускового стола з метою перевірки його міцності після виготовлення та протягом усього періоду експлуатації. Пристрій складається з силового каркаса, гідравлічної системи, елементів фіксації, системи керування та системи вимірювань. До переваг використання пристрою навантаження стола можна віднести: низьку матеріаломісткість, невисоку вартість порівняно з набірними вантажами (за великих значень навантаження), можливість забезпечувати необхідні режими прикладання (зняття) випробувального навантаження, можливість індивідуального контролю навантаження кожної опори пускового стола, високу мобільність, а також нетривалість проведення випробувань, можливість використовувати для випробувань пускових столів інших ракетних комплексів з меншим або таким самим значенням випробувального навантаження. Отже, пристрій навантаження стола дозволяє реалізувати необхідні значення випробувального навантаження за значно менших габаритів і маси порівняно з набірними вантажами і більших функціональних можливостей порівняно з наливними вантажами. Невеликі габаритні розміри та зручність експлуатації зменшують кількість необхідного персоналу й устаткування.

Анотація: Сформульовано основні науково-методичні положення щодо проектування одноступеневих керованих ракетних об’єктів з маршовими ракетними двигунами на твердому паливі, призначених для доставляння корисного навантаження в задану точку простору з необхідними значеннями кінематичних параметрів руху. Мета статті – розроблення методичного забезпечення для оптимізації на початковому етапі проектування основних характеристик керованого ракетного об’єкта, до складу якого входить формалізація комплексного завдання оптимізації проектних параметрів, параметрів траєкторії та програм керування рухом керованого ракетного об’єкта, який може здійснювати політ балістичною, аеробалістичною або комбінованою траєкторіями. Задачу сформульовано як задачу теорії оптимального керування з обмеженнями у вигляді рівностей, нерівностей і диференційних зв’язків. Запропоновано підхід до формування програм керування рухом у вигляді поліномів, який дав змогу звести задачу теорії оптимального керування до простішої задачі нелінійного математичного програмування. Під час розрахунків параметрів траєкторій керований ракетний об’єкт розглядали як матеріальну точку змінної маси, при цьому використовували систему рівнянь руху центру мас керованого ракетного об’єкта у проекціях на осі земної системи координат. Наведено структуру математичної моделі та послідовність розрахунку цільового функціонала, які застосовували для оптимізації проектних параметрів, програм керування й основних характеристик керованого ракетного об’єкта. Математична модель керованого ракетного об’єкта дає змогу з допустимою для проектних досліджень точністю визначати: габаритно-масові характеристики керованого ракетного об’єкта в цілому та підсистем і елементів, що входять до його складу; енергетичні, тягові та витратні характеристики маршового двигуна; аеродинамічні та балістичні характеристики керованого ракетного об’єкта. Апробовано розроблене методичне забезпечення на прикладах розв’язання проектних задач. Розглянуто програмні додатки для подання у зручній для користувача формі результатів досліджень.

Анотація: На ДП «КБ «Південне» розробили та випробовують двигун 3-го ступеня ракети-носія «Циклон-4». Для відпрацювання рушійних систем двигуна та стенда під час перших вогневих випробувань сопловий насадок радіаційного охолодження замінено на сталевий водоохолоджуваний. Двигун з водоохолоджуваним насадком передбачалося вмикати без вакуумування та без газодинамічної труби, що зумовлювало роботу з відривом потоку біля вихідної кромки водоохолоджуваного насадка. Тому розрахунок течії у соплі з водоохолоджуваним насадком, визначення місця відриву потоку і теплового навантаження на водоохолоджуваний насадок під час роботи в наземних умовах є важливими завданнями. Вибір моделі турбулентної течії помітно впливає на прогнозування характеристик потоку. Газодинамічній розрахунок сопла з водоохолоджуваним насадком показав важливість застосування моделі турбулентної течії k-ω SST для течій із внутрішнім відривом примежового шару та з відривом потоку біля зрізу сопла. Застосування моделі течії k-ω SST для розрахунків сопла з відривом потоку або з внутрішнім перехідним шаром дозволяє адекватно описати параметри течії, хоча, як показало порівняння з експериментальними даними, ця модель прогнозує пізніший відрив потоку від стінки, ніж одержаний під час випробувань. Розрахунок дозволяє одержати температурний профіль стінки та дати рекомендації щодо вибору місця вимірювання тиску в насадку з метою зменшення похибки датчиків. З урахуванням специфіки температурного поля стінки насадка підібрано режим охолодження. Випробування сопла двигуна РД861К з водоохолоджуваним насадком свідчать про успішність його застосування як необхідного елемента для відпрацювання запуску та роботи двигуна в наземних умовах без додаткового стендового устаткування.