Исследование технологии получения углепластиковых корпусов малогабаритных твердотопливных ракетных двигателей

М.Б. Исмаилов; Б.М. Байсериков; Л.М. Мустафа; Н.Б. Есболов; И.К. Аблакатов; А.Д. Байгонов; М.Н. Мейірбеков

doi:10.18321/cpc23(4)493-502

Авторлар

М.Б. Исмаилов Ұлттық ғарыштық зерттеулер мен технологиялар орталығы, Шевченко к., 15, Алматы, Қазақстан
Б.М. Байсериков Ұлттық ғарыштық зерттеулер мен технологиялар орталығы, Шевченко к., 15, Алматы, Қазақстан
Л.М. Мустафа Ұлттық ғарыштық зерттеулер мен технологиялар орталығы, Шевченко к., 15, Алматы, Қазақстан
Н.Б. Есболов Ұлттық ғарыштық зерттеулер мен технологиялар орталығы, Шевченко к., 15, Алматы, Қазақстан
И.К. Аблакатов Ұлттық ғарыштық зерттеулер мен технологиялар орталығы, Шевченко к., 15, Алматы, Қазақстан
А.Д. Байгонов Ұлттық ғарыштық зерттеулер мен технологиялар орталығы, Шевченко к., 15, Алматы, Қазақстан
М.Н. Мейірбеков Ұлттық ғарыштық зерттеулер мен технологиялар орталығы, Шевченко к., 15, Алматы, Қазақстан

DOI:

https://doi.org/10.18321/cpc23(4)493-502

Кілт сөздер:

полимерлі композицитті материал, эпоксидті шайыр, көміртекті талшық, беріктік, қатты зымыран қозғалтқышы, жіптерді орау

Аңдатпа

Мақала шағын көлемді қатты зымыран қозғалтқыштарының көмірпластикті корпустарын жасау технологиясын зерттеуге арналған. Композитті материалдың жоғары механикалық сипаттамаларын қамтамасыз ететін оңтайлы эпоксидті байланыстырғыш пен технологиялық параметрлерді таңдауға баса назар аударылады. Үш эпоксидті жүйе қарастырылған: «Epikote LR 285 + EPIKURE LH287», «Kumho KER-828 + ZT 143», «ЭД-20 + Этал Инжект». Созылу, иілу үлгілерін механикалық сынау негізінде шайыр/қатайтқыштың оңтайлы арақатынасын таңдау жүргізілді. Таза байланыстырғыш (94 МПа) үшін де, күшейтілген көміртекті талшық үшін де (әр созылу үшін 1230 МПа) ең жақсы беріктік көрсеткіштері ЭД-20/Этал Инжект жүйесінде 100/20 қатынасында көрсетті. Эпоксидті шайырмен сіңдірілген көміртекті ровингті орау әдісімен корпусты дайындаудың технологиялық схемасы пысықталды. Механикалық қасиеттердің изотропиясын қамтамасыз ету үшін көміртекті талшық орау бұрыштарының кезектесуімен жүзеге асырылады (0°, 45°, 90°). Композиттегі орам бұрышы мен көміртекті талшықтың пайыздық массасының (50-70%) беріктікке әсері зерттелді. Оңтайлы нәтижеге 70% талшық болған кезде қол жеткізіледі: осьтік созылу үшін 660 МПа және сақиналық созылу үшін 645 МПа. Қабырғаның қалыңдығы 3 мм көмірпластикті корпустардың үлгілері жасалды және сыналды, корпустың гидростатикалық және отты сынақтары жүргізілді. Қозғалтқыштың жұмыс қысымында 33 бар корпус бұзылмай тұрақты жұмыс көрсетті. Нәтижелер көміртекті пластик конструкциясының жоғары беріктігін, герметикалығын растайды, бұл бұл технологияны шағын көлемді зымыран жүйелерінде пайдалану үшін перспективалы етеді.

Әдебиеттер тізімі

(1) Eprints.usm (Web Page). Design, Fabrication and Testing of a Solid Propellant Rocket Motor, Thesis for the Degree of Master of Science (2011). URL

(2) College sidekick (Web Page). Composite Rocket Motor Cases, (2024). URL

(3) JAXA (Web Page). Sounding Rockets SS-520. URL

(4) Northrop Grumman (Web Page). GEM 63 and GEM 63XL Providing Thrust Augmentation for National Space Priorities, (2020). URL

(5) Arianespace (Web Page). Vega C User's Manual, (2018). URL

(6) Arianespace (Web Page). Ariane 6: A Competitive Launch Solution, (2024). URL

(7) F. Baldieri, E. Martelli, A. Riccio. A Numerical Study on Carbon-Fiber-Reinforced Composite Cylindrical Skirts for Solid Propeller Rockets, Polym., 15 (2023) 908. Crossref

(8) B. Niharika, B.B. Varma. Design and Analysis of Composite Rocket Motor Casing, IOP Conf. Ser.: Mater. Sci. Eng., 455 (2018) 012034. Crossref

(9) V.A. Kovalenko, A.V. Kondratyev. Application of Polymer Composite Materials in Rocket and Space Technology Products as a Reserve for Improving Their Mass and Functional Efficiency, Aviats.-Kosm. Tekhn. Tekhnol., 5 (82) (2011) 14-20. (In Russian)

(10) B. Baiserikov, M. Ismailov, L. Mustafa, et al. Design and Manufacturing of Experimental Solid Propellant Rocket Motor Cases Made of Carbon Composite Materials, Polym., 17 (2025) 1352. Crossref

(11) Serdyuk V.K. Design of spacecraft launch vehicles: a textbook for universities / ed. by A.A. Medvedev. Mechanical Engineering, (2009) 504. ISBN 978-5-217-03441-3. (in Russian)

(12) A.V. Degtyarev, V.A. Kovalenko, A.V. Potapov. Application of Composite Materials in the Creation of Advanced Rocket Technology Samples, Aviats.-Kosm. Tekhn. Tekhnol., 2 (89) (2012) 34-38. (In Russian)

(13) A.V. Kondratyev, V.A. Kovalenko. Review and Analysis of Global Trends and Problems in Expanding the Use of Polymer Composite Materials in Rocket and Space Equipment Units, Vopr. Proekt. Proizv. Konstr. Letat. Appar., 3 (67) (2011) 7-18.

(14) EMTC (Web Page). Technologies for Obtaining Prepregs, (2013). URL

(15) Inpolimer (Web Page). Reinforcing Fibers and Fibrous Polymer Composites, Scientific Foundations and Technologies, (2009). URL (In Russian)

(16) Young scientist (Web Page). Composite Materials Based on Carbon Fibers, (2015). URL (In Russian)