Выбор языка |
Главная О КНТС Новости Программы Направления исследований Эксперименты Результаты Информационные ресурсы Поиск
Шифр эксперимента: Выносливость
Направление НПИ: 5. Технологии освоения космического пространства
Наименование эксперимента: Исследование влияния факторов космического пространства на характеристики механических свойств материалов космического назначения
Цель эксперимента:

• Изучение влияния факторов космического пространства (ФКП) на деформационные, прочностные и усталостные характеристики материалов образцов, испытанных в лабораторных условиях, экспонированных в нагруженном или ненагруженном состояниях;

• Выработка рекомендаций для уточненной оценки ресурсной прочности силовых элементов корпусов российского сегмента МКС;

• Выработка рекомендаций по отбору конструкционных материалов, пригодных к использованию в условиях открытого космического пространства.

Описание эксперимента:

Для исследования влияния ФКП на механические свойства каждого материала предусматриваются испытания образцов в исходном состоянии в лабораторных условиях, также экспонированием в открытом космосе. Предусматривается проведение методических испытаний, в ходе которых будут определены формы и размеры образцов, позволяющие реализовать при статическом и циклическом нагружении различное напряженное состояние. Результаты испытаний позволят установить связь характеристик усталости с прочностными и деформационными характеристиками материалов с учетом воздействия ФКП.

Сопоставление результатов испытаний одинаковых по форме и размерам образцов в исходном состоянии и экспонированных позволит определить влияние ФКП на характеристики усталости конструкционных материалов; выдать рекомендации по уч?ту их изменений при прогнозировании ресурсной прочности силовых элементов модулей РС МКС; установить связь предельных характеристик прочности и пластичности с пределами усталости.

Новизна эксперимента:

Результаты КЭ позволят получить новую физически достоверную информацию о свойствах материалов при длительном воздействии ФКП, которая станет основой для дальнейшей весовой оптимизации и обоснованного прогнозирования ресурса безаварийной работы КА.

Новизна КЭ заключается в том, что эксперименты по исследованию влияния ФКП в условиях реального орбитального полета будут выполняться на нагруженных и ненагруженных образцах. Качественный уровень КЭ «Выносливость» характеризуется широкой номенклатурой исследуемых конструкционных материалов и большим объемом информации о механическом состоянии материалов.

Исследование влияния ФКП на различные материалы проводились в ряде стран. В их работах исследовались статические, физико-механические и диэлектрические свойства поверхностно-чувствительных материалов, которые под воздействием ФКП могут претерпевать структурные изменения поверхностных и тонких подповерхностных слоев. На станции «Мир» проводились исследования некоторых физико-механических характеристик и структурного состояния различных материалов, экспонированных на внешней поверхности станции «Мир». Однако программа исследований не включала получения такой важной характеристики как сопротивление усталостному разрушению.

Программа исследований материалов по КЭ «Выносливость» предусматривает проведение испытаний образцов - моделей до и после экспонирования при различных видах напряженного состояния и режимах нагружения. Учет распределения изменений структуры и повреждений по толщине позволит построить физически обоснованные модели свойств материалов после длительного воздействия ФКП и получить данные для прогнозирования ресурса работы модулей РС МКС.

Научная аппаратура:

В КЭ «Выносливость» используется аппаратура Блок экспонирования образцов (БЭО) весом 11 кг, в состав которой входят:

- панели с образцами - 2 шт.;

- транспортировочная укладка;

- укладки для возвращаемых на Землю экспонированных образцов – 2 шт.

Панели с размещенными на них образцами устанавливаются на внешней стороне борта одного из исследовательских модулей РС МКС: - панель №1 устанавливается на период экспонирования в течение одного года, панель №2 устанавливается на период экспонирования в течение трех лет.

Панели, поочередно снятые с внешней стороны борта, утилизируются.

Научная аппаратура разработана ФГУП ЦНИИмаш. В настоящее время БЭО находится на борту МКС.

Ожидаемые результаты:

В результате выполнения работ по программе КЭ «Выносливость» будут получены результаты исследований влияния ФКП на структурное состояние, характеристики усталости материалов, установлена зависимость этих характеристик от предельных характеристик прочности и пластичности при различных видах напряженно-деформированного состояния, выработаны рекомендации по отбору конструкционных материалов для работы в условиях открытого космического пространства, и уч?ту изменения характеристик усталости при прогнозировании ресурсной прочности.

Полученные результаты:

-разработаны ТЗ на КЭ и НА, эскизный проект на КЭ и НА, конструкторская документация (КД) на научную аппаратуру БЭО, программа обеспечения надежности (ПОНБ);

-проведены этапы лабораторно-отработочных испытаний (ЛОИ) блока электронной научной аппаратуры (БЭО), предварительных конструкторско-доводочных испытаний (КДИ);

-разработан пакет документов по безопасности НА, используемой в КЭ, для представления в международные органы управления целевым использованием МКС;

-выпущены Программа и Методика КЭ;

-разработаны образцы сплавов, необходимых для выполнения программы КЭ, до и после полетных испытаний;

-проведены испытания в исходном состоянии в лабораторных условиях образцов сплавов, экспонируемых в космосе. По результатам испытаний выпущен отчет;

-разработана бортовая инструкция;

-доставлен БЭО на МКС.

Сроки проведения: 2012 - 2014 гг.
Состояние эксперимента: Реализуется
Организация постановщик: ФГУП ЦНИИмаш
Организации участники: Ракетно-космическая корпорация «Энергия» им. С.П.Королева (ОАО РКК«Энергия»), г. Королев Московской области; ФГУП «НИИ ЦПК имени Ю.А. Гагарина»; ЦУП ФГУП ЦНИИмаш
Научный руководитель: ФГУП ЦНИИмаш, Крохин Игорь Александрович, начальник комплекса, к.т.н.
Куратор от ЦНИИмаш: Алехина Надежда Тимофеевна
Секция КНТС: 7. Технические исследования и эксперименты
Публикации по эксперименту:

Список публикаций в процессе редактирования.

Последнее обновление: 25.04.2014

Информационная справка

Программы

Изображения