Расчет прочности элементов конструкции ракетно-космической техники при случайных нестационарных воздействиях

• Автор: Зайцев, Сергей Эдуардович
• Шифр специальности: 05.07.03
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2007
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 136 с. : ил.

1. Конструкция ракеты-носителя, малого космического аппарата и антенно-поворотного устройства
1.1. Описание ракеты-носителя «Стрела», космической головной части и малого космического аппарата
1.2. Конструкция антенной системы и схема приведения ее в
рабочее положение
2. Корреляционный анализ динамики нелинейной механической системы при случайных нестационарных воздействиях
2.1. Аддитивные воздействия
2.2. Комбинированные воздействия
2.3. Модельная задача при аддитивных внешних воздействиях
2.4. Пример комбинированного воздействия на систему «защищаемый объект-система амортизации»
3. Оценка эффективности статистической линеаризации при нестационарном случайном воздействии
3.1. Статистические модели случайных внешних воздействий
3.2. Переходные режимы при стационарном случайном воздействии
3.3. Нормальное нестационарное внешнее воздействие
3.4. Ненормальное нестационарное воздействие
4. Анализ прочности узлов антенно-поворотного устройства
4.1. Постановка задачи анализа прочности узлов антенно-поворотного устройства
4.2. Расчетная модель ракеты-носителя с малым космическим аппаратом на момент разделения первой и
з Слр
второй ступени
4.3. Модель внешнего воздействия при разделении первой
и второй ступени
4.4. Порядок анализа прочности элементов конструкции антенно-поворотного устройства
4.5. Уравнения для вычисления математического ожидания и дисперсии движения элементов системы
4.6. Результаты расчета прочности узлов антенноповоротного устройства
Основные выводы и результаты
Литература
Приложение 1. Статистическая линеаризация
Приложение 2. Элементы теории матричных рядов
Приложение 3. Моделирование случайных процессов в рамках
корреляционной теории
Приложение 4. Моделирование нормального распределения и

критерий х

Последние десятилетия ракетно-космическая отрасль испытывает значительные экономические трудности, связанные с сокращением ассигнований на разработку изделий ракетно-космической техники и эксплуатацию существующих образцов. Вместе с этим, организации промышленности вынуждены работать в новых рыночных условиях с жесткой конкуренцией как на внутреннем рынке, так и за его пределами. Таким образом, в настоящее время сокращение затрат на опытно-конструкторскую работу является, тем более, актуальной задачей, которая может быть решена различными способами. Стоит выделить три фундаментальных направления, наиболее сильно влияющих на стоимость опытно-конструкторской работы и имеющих непосредственное отношение к вопросам прочности.
Первым направлением сокращения затрат является широкое применение конверсионных ракет-носителей, которые имеют высокие надежностные характеристики, богатую летную наработку и низкую стоимость модернизации. Однако данные ракеты-носители отличаются повышенными перегрузками по сравнению с обычными и поэтому случай выведения, зачастую, становится определяющим в прочностных расчетах.
Вторым возможным направлением является использование универсальных космических платформ, что является в настоящее время перспективным подходом к разработке серий космических аппаратов. Здесь возможно изменение полезной нагрузки и, даже, некоторых служебных систем под конкретные задачи, которые решаются единичным или ограниченным числом космических аппаратов. При этом возникает проблема подтверждения прочности под данные конкретные пуски. В таком случае обеспечивают прочность силовой конструкции универсальной космической платформы таким образом, чтобы при возможных вариациях веса полезной нагрузки, оборудования и использовании различных ракет-носителей она была бы достаточна.
демпфирования; Я(х) - нелинейная функция (рис. 2.2); Р^) - нестационарная случайная функция.
Или в нормальной форме Коши:
У 2
.Уз >
Х1
х2
*3,
Л хна)
0 >

Лк 0 ~С1 “со
т1 Ш[ ш. т.
£]_ -п2-п, П2_ _£к ~с1 -с2 _£2_
т2 т2 т2 т2 т2 т2
0 П2. — п2 0 с2 -с2
т3 т3 т3 т3
Е 0

■ 0 '

0 р(0
0 > + • т3

0 0 С
(2.52)
Нелинейная функция II(>4) линеаризуется в соответствии с (П.2), а коэффициенты статистической линеаризации определяются согласно (П.6).
рис. 2.2.
Известно, что метод моментов, применяемый к линеаризованным уравнениям, строится на том, что исходная система уравнений движения приведена к канонической форме, то есть внешние воздействия являются белыми шумами. Переход к канонической форме не представляет сложности, если внешнее воздействие Р(() стационарное, а его спектральная плотность имеет дробно-рациональный вид. Но при этом следует учитывать, что уравнения фильтра, которые интегрируются совместно с исходной системой уравнений, обеспечивает заданный стационарный процесс только после того, как в нем затухнет переходной процесс. Таким образом, если начальные точки