ПРИМЕНЕНИЕ УГЛЕПЛАСТИКА ДЛЯ МОДЕЛЕЙ РАКЕТ
Конференция: LIV Международная научно-практическая конференция «Научный форум: технические и физико-математические науки»
Секция: Авиационная и ракетнокосмическая техника
LIV Международная научно-практическая конференция «Научный форум: технические и физико-математические науки»
ПРИМЕНЕНИЕ УГЛЕПЛАСТИКА ДЛЯ МОДЕЛЕЙ РАКЕТ
THE USE OF CARBON FIBER FOR ROCKET MODELS
Maxim Arevkov
Assistant, department of launch and technical missile systems, Amur State University, Russia, Blagoveshchensk.
Ruslan Buzikov
Engineer, Amur State University, Russia, Blagoveshchensk
Valeria Berezovskaya
Student, Amur State University, Russia, Blagoveshchensk
Аннотация. Ракетное моделирование становится все более популярным направлением у школьников и студентов. Выбор материалов для моделей ракет является важной частью при проектировании и изготовления ракеты.
Abstract. Rocket modeling is becoming more and more popular among schoolchildren and students. The choice of materials for rocket models is an important part in the design and manufacture of a rocket.
Ключевые слова: модель ракеты; композиционный материал; углеродная ткань; эпоксидная смола.
Keywords: rocket model; composite material; carbon fabric; epoxy resin.
Композиционные материалы – это материалы, которые состоят из двух или более компонентов, соединяемых между собой физико-химическими связями.
В настоящее время композиционные материалы все чаще стали применятся в конструкции изделий ракетно-космической технике. Широкое применение нашли композиционные материалы: органопластики, углепластики и другие композиционные материалы [1].
Рисунок 1. Композиционный материал
Композитные материалы для космической промышленности выдерживают нагрузи космических полетов и имеют достаточно низкую массу.
Большинство композиционных материалов прочнее и легче металлических сплавов. Применение композиционных материалов позволяет снизить вес на 10–40 % в зависимости от типа конструкции.
Композиты нашли свое применение и при изготовлении моделей ракет [2-3].
В качестве материала для изготовления корпуса модели ракет будет применятся углеродная ткань и эпоксидная смола.
PLAIN 3К-1000–240. Данная ткань имеет высокую теплостойкость. Ткань можно относиться к трудновоспламеняемым материалам. Данные свойства материала полезны, если твёрдотопливный двигатель, применяемый для моделей ракет, будет не исправлен. Материал способен противостоять воздействию внешних агрессивны сред, в том числе радиационному излучению.
Плюсы данного материала:
Совместима с любыми типами связующих;
Углепластик на основе углеродной ткани обладает минимальной плотностью, что не утяжеляет конструкцию даже при аппликации;
Ткань не подвергается коррозии.
Техническая информация
Тип волокна: высокопрочные углеродные волокна;
Тип плетения: Полотняное;
Поверхностная плотность, г/м2: 240;
Тип нити основы: Углеродная нить 3K (200текс) Aksa / Toray;
Плотность нитей основы, нитей на 10 см: 60±1;
Плотность нитей утка, нитей на 10 см: 60±1;
Прочность на растяжение волокна, ГПа: 4,3±5%;
Модуль упругости при растяжении волокна: 245±6 Гпа;
Влажность, %: 1;
Удлинение на разрыв волокна: 1,8%;
Рисунок 2. Углеродная ткань PLAIN 3К-1000–240
Эпоксидная смола (ЭД – 20 + ПЕПА)
Эпоксидно-диановая смола ЭД-20 обеспечивает наибольшие технологические удобства при изготовлении изделий и позволяет создать самые разнообразные материалы. Смола и отвердитель смешиваются в пропорции по весу 10:1.
ПРЕИМУЩЕСТВА
- хорошая адгезия к металлу, стеклу, керамике, пластику;
- высокая твердость;
- диэлектрические свойства;
- стойкость в агрессивных средах;
- не вызывают коррозии соприкасающихся с ними материалов.
ТЕХНИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ
|
Цвет по железо-кобальтовой шкале, не более |
3 |
|
Массовая доля эпоксидных групп, % |
2-22,5 |
|
Массовая доля иона хлора, %, не более |
0,001 |
|
Массовая доля омыляемого хлора, %, не более |
0,3 |
|
Массовая доля гидроксильных групп, %, не более |
1,7 |
|
Массовая доля летучих веществ, %, не более |
0,2 |
|
Динамическая вязкость, Па*сек, при (25±0,1) °C |
13-20 |
|
Время желатинизации, не менее |
8 ч. |
|
Время полного отверждения |
24 ч. |
Модель ракеты будет изготавливаться следующим образом:
- Изготовление корпуса: методом намотки;
- Изготовление обтекателя: в специально изготовленной матрице методом послойного наложения;
- Изготовление стабилизаторов: ручное формирование с последующей обработкой на ЧПУ станке;
- Изготовление остальных деталей будет производиться с применением аддитивных технологий.
Рисунок 3. Матрица для изготовления головного обтекателя
Применение данного вида композиционного материла позволяет уменьшить массу, повысить прочность, химическую и тепловую стойкость, жесткость, что позволяет выводить модель ракеты на более высокую высоту. [1]
Главным недостатком данного материала является экранирование сигнала, поэтому при необходимости получения телеметрии с бортового компьютера модели ракеты необходимо разместить антенну на внешнем корпусе ракеты либо установить вставки из материала, который пропускает радиосигнал.
