Информация о проекте

Локальный номер: 315
Дата гос. регистрации: 2019-12-03
Тип проекта: Федеральные целевые программы
Исследования и разработки по приоритетным направлениям развития научно-технологического комплекса России на 2014 - 2020 годы
Шифр проекта: 05.604.21.0233
Название: Разработка аналитических и цифровых методов проектирования композитных анизогридных и многослойных конструкций космических аппаратов глобальных информационных систем
Руководитель: Лопатин А.В. (ФИЦ ИВТ)
Шифр документа: RFMEFI60419X0233
Аннотация:

http://fcpir.ru/participation_in_program/contracts/05.604.21.0233/

Современные композиционные материалы, обладающие значительной удельной прочностью и жесткостью, позволяют создавать космические конструкции с высоким весовым совершенством. Сочетание высоких механических характеристик композиционных материалов с соответствующими конструктивными концепциями дает возможность качественно улучшить технические характеристики космических аппаратов. Из композиционных материалов изготавливаются несущие корпуса, диспенсеры, адаптеры полезной нагрузки, спицы зонтичных антенн и каркасы солнечных батарей. Основу этих конструкций составляют анизогридные, многослойные и трехслойные (сэндвичи) структуры. Сетчатые оболочки и панели состоят из нескольких систем ребер. Сетчатые конструкции удачно сочетают возможности композиционных материалов с технологическими решениями, позволяющими использовать их высокую удельную прочность и жесткость. Существующие сетчатые конструкции применяются, например, в качестве переходных отсеков ракетных носителей, а также в качестве несущих корпусов и адаптеров космических аппаратов системы ГЛОНАСС. Кроме того, сетчатые композитные структуры используются для изготовления космических ферм и антенн различного назначения. Современные трехслойные пластины и оболочки, используемые в космической технике, представляют собой структуры, состоящие из тонких композиционных несущих слоев и легкого сотового заполнителя. Несущие слои воспринимают нагрузки в своей плоскости и изгибающие моменты. Заполнитель воспринимает поперечные силы при изгибе трехслойной конструкции и обеспечивает совместную работу и устойчивость несущих слоев. Высокая эффективность трехслойных пластин и оболочек обусловлена тем, что их структура позволяет обеспечить значительное увеличение изгибной жесткости при небольшом увеличении массы единицы поверхности. Сочетание прочности композитных несущих слоев с высокой изгибной жесткостью определяет широкие перспективы применения трехслойных структур в качестве различных конструктивных элементов современных космических аппаратов. Трехслойные пластины с углепластиковыми несущими слоями применяются, например, в качестве корпусов космических аппаратов системы ГЛОНАСС. Разработка методов анализа и проектирования композитных элементов космических аппаратов привлекает внимание многих исследователей в США, Китае, Японии, Италии, Германии, Иране и Индии.

Проектирование космического аппарата представляет собой процесс, требующий многократных оценок деформативности, несущей способности и динамического поведения его составных частей. Эти исследования необходимы для определения параметров конструктивных элементов. Выбор параметров на основе результатов конечно-элементного моделирования делает процесс поиска оптимальной конструкции длительным и сложным. На этапе проектирования необходимо иметь набор методов, которые позволяют быстро и надежно определять параметры деформирования, критические усилия и частоты колебаний композитных элементов конструкции космического аппарата. Эти методы можно создать на основе аналитических решений задач изгиба, устойчивости и динамики композитных стержней, пластин и оболочек. В проекте предлагается разработать синтетический подход к проектированию композитных конструкций космических аппаратов. На начальном этапе проектирования будут широко использоваться аналитические методы, позволяющие быстро выбрать параметры конструкции без значительных усилий. Затем конструкция анализируется с помощью цифровых технологий, основой которых является метод конечных элементов. Такой подход способствует ускорению процесса создания космических аппаратов и позволяет создавать цифровые двойники создаваемых конструкций. Существующая в мире потребность в увеличении весовой эффективности космических аппаратов, состоящих из композитных элементов, инициирует разработку эффективных методов их проектирования. Для удержания конкурентных позиций отечественных производителей космической техники необходимо создавать, связанные единой методической основой, аналитические и цифровые методы проектирования композитных анизогридных и многослойных конструкций космических аппаратов глобальных информационных систем.

Целью проекта является:

1. Получение значимых научных результатов, касающихся создания аналитических и цифровых методов проектирования композитных анизогридных и многослойных конструкций космических аппаратов глобальных информационных систем.

2. Предоставление научно-исследовательским организациям, занимающимся проектированием космических аппаратов, новых и эффективных методов проектирования конструктивных элементов космических аппаратов глобальных информационных систем.

3. Вывод на рынок интеллектуальных продуктов новых аналитических и цифровых методов и методик проектирования композитных конструкций, позволяющих переходить к созданию новых видов космических аппаратов.

Основные результаты проекта за 2019 год

Основные результаты проекта за 2020 год