Отзыв оппонента (Разработка технологических процессов изготовления сверхлегких комбинированных металлокомпозитных баллонов давления)

отзывофициального оппонента на диссертационную работу ЕвстратоваСергея Владимировича на тему: «РАЗРАБОТКАТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ ПРОЦЕССОВ ИЗГОТОВЛЕНИЯСВЕРХЛЕГКИХ КОМБИНИРОВАННЫХМЕТАЛЛОКОМНОЗИТНЫХ БАЛЛОНОВ» представленную насоискание учёной степени кандидата технических наук по специальности05.07.05 - «Тепловые электроракетные двигатели и энергоустановкилетательных аппаратов».В диссертационной работе Евстратова С.В. рассмотрена задачасоздания сверхлегких баллонов высокого давления применительно клетальным аппаратам, включая возможность организации серийногопроизводства для жидкостных ракетных двигателей и двигательныхустановок.Автором обосновано выбрана специальность для защитыдиссертации - 05.07.05 - «Тепловые электроракетные двигатели иэнергоустановкилетательныхаппаратов»,т.к.еематериалысоответствуют формуле специальности и области исследования по п.9,указанных в паспорте специальности.Диссертационная работа состоит из введения, пяти глав, выводов исписка литературы из 88 наименований.

Обьем работы -151 страницаосновного текста, включая 64 рисунка и 12 таблиц.Актуальность темы.Однимизраспространенныхконструктивныхлетательныхаппаратов (ЛА) являются сосуды давления, которые применяются вкачестве баллонов, газовых аккумуляторов, топливных баков в системах,пневматики,наддува,терморегулирования,управленияижизнеобеспечения ЛА.

Сосуды давления также нашли применения вназемных автомобилях, а также в дыхательных аппаратов пожарников,сотрудников МЧС, подводников, аквалангистов.Срединаиболееважныхтребований,предъявляемыхкконструкциям сосудов давления можно назвать минимальную массу,высокую надежность, максимальный ресурс работы в условияхэксплуатации. Этих требований невозможно достичь без разработкисовременных прогрессивных технологий и применения полимерныхкомпозиционных материалов (ГЖМ).Наряду с традиционными принципа конструирования приприменении в системах жизнеобеспечения двигателей ЛА ГЖМ должныбыть в полной мере учтены и использованы присущие им особенности ипреимущества.

Одна из этих особенностей состоит в том, что совместно сконструированием элемента необходимо осуществлять и проектированиеего материала, свойства которых достигаются при строго определённыхтехнологиях изготовления (процессы, режимы, оснастка). На этапеконструирования должна быть предусмотрена реализация преимуществ,связанных со специфическими способами изготовления элементовконструкции из ГЖМ, которые позволяют повысить эффективностьприменения.Поскольку ГЖМ технологически создается одновременно сизготовлением изделия, появляется возможность для комплексногорешения многих вопросов конструирования, формообразования и сборкиизделия, которые могут быть совмещены уже на стадии инженерногопроектирования объекта производства с применением современныхсредств компьютерного моделирования, что в совокупности обеспечиваетобоснованность и надежность инженерно-технических решений, приминимальных материальных затратах на стадии подготовительного иосновного производства.Одним из главных преимуществ (ПКМ) по сравнению страдиционными изотропными и однородными материалами являетсявозможность формирования их внутренней структуры, а следовательно, изакономерное распределение свойств в конструкции по усмотрениюразработчика.

Здесь формирование материала и детали происходитодновременно. Этот фактор, а также состав, свойства и условияпереработки исходных материалов (связующих и армирующихнаполнителей) определяют необходимость создания специальногооборудования. При этом структура производства, технологическихпроцессов и оборудования существенно отличается от традиционногометаллического авиастроения. Одновременно значительно уменьшаютсяобъемы металлургических заготовительных производств, сокращаетсяпарк металлорежущего оборудования.К числу технологических аспектов, связанных с повышениемэффективности производства элементов двигателей относится достижениезаданных стабильных механических характеристик этих материалов путемповышения степени механизации и автоматизации производственныхпроцессов, а также рациональное применение соответствующих видовбезавтоклавных технологий.Одним из основных методов создания композитных конструкцийявляется намотка, которая обеспечивает получение высококачественныхизделий.

В настоящее время этот метод хорошо отработан для производствабольшого класса выпуклых оболочек на намоточных станках токарноготипа, однако, появление новых материалов оболочек, совершенствованиянамоточных станков, разработка программных продуктов инженерногопроектирования и производства композитных конструкций, делаетдиссертационную работу Евстратова С.А., посвященную исследованиюосновных технологических параметров намотки нитью металкомпозитныхбаллонов и разработка рекомендаций по расчету, выбору траекториинамотки и алгоритма расчета движения исполнительных органов станка, атакже разработка инженерной методики проектирования, расчета силовойоболочки корпуса баллона комплекса на прочность и жесткость итехнологии их изготовления является актуальной для обеспечениябезопасной и безотказной работы двигателей ЛА.Научная новизна работы.Научная новизна диссертационной работы заключается в раскрытиивзаимосвязи выбора намоточных станков, технологических параметровформования изделий методом намотки углеродными и стеклянныминитями, пропитанными термореактивными связующими эпоксиаминноготипа на основе разработанного автором комплексного метода,включающего проектирование, расчет силовой оболочки и технологиипроизводства металлкомпозитных баллонов высокого давления.Автором предложен программный комплекс CADWIN, которыйучитывает геометрию лейнера, технологические параметры намотки и видынамотки по слоям.

Причем все это представлено в графическом виде, чтопозволяет оперативно вносить изменения в разные варианты производствабаллонов. Полученные автором расчетные траектории углеродных лентпрепрега при намотке позволило решить задачу определения особенностейдвижения исполнительных органов намоточного станка и вида намотки.Достоверность и обоснованность результатов и выводы.Решение поставленных в диссертации задач обеспечивается за счетприменения современных методов исследования и испытательных стендовготовыхизделий—металлокомпозитныхсосудов,атакжеспециализированного программного обеспечения, средств композитной истатической обработки экспериментальной части работы, хорошейсходимостью расчетно-аналитических и экспериментальных исследований,позволившихавторуспроектировать,изготовитьииспытатьэксплуатационные баллоны БК-7 и БК-8, изготовленных фактически поодному и тому же технологическому процессу — методу «мокрой» намоткипрепрегом на основе стеклянной и углеродной ленты и базавтоклавномуотверждению эпоксидного связующего.Значимость результатов, полученных автором для науки ипрактики.Авторомданынаучно-обоснованныерекомендациипопроектированию, расчетам на прочность и технологии изготовлениясверхлегких металлокомпозитных баллонов высокого давления дляракетных двигателей.

На примере баллонов БК-7 и БК-8 доказанавозможность практической реализации разработанных методов и методик.Для намотки силовых оболочек, при непосредственном участииавтора, спроектирован и изготовлен специальный станок WM-2.При намотке тонкостенных силовых оболочек БК-8 используется рядоригинальных технических решений. Например, заполнение дляповышения жесткости лейнера при намотке водой или воздухом.При создании облегченного комбинированного композитногобаллона с цилиндрическим сверхтонким лейнером сварные швыгерметизирующего лейнера выведены из зоны воздействия моментныхнапряжений, т.е. выведены из изотензоидной (сферической) части баллонав цилиндрическую часть, что позволило значительно уменьшить массусконструированного баллона относительно баллонов аналогичного типа.Результаты работы внедрены в ОАО «Композит» в видетехнологической и проектно-конструкторской документации по разработкеи созданию сверхлегких и сверхпрочных баллонов высокого давления дляизделий спецтехники, что подтверждено заключением экспертнойкомиссии о состоятельности технологического процесса.Рекомендации по использованию результатов и выводовдиссертационной работы.Актуальность диссертационной работы определяет необходимостьеёрасширенноговнедрениянапредприятияхпроизводстваэнергоустановоклетательныхаппаратов.Представляется,чтодиссертационнаяработаС.В.Евстратоваоткрылаинтересныеперспективы для использования методических рекомендаций выбораоборудования намотки металлкомпозитных баллонов для ракетныхдвигателей и методики проектирования и расчета силовой оболочкикорпуса баллона.Сформулированные соискателем выводы и практическиерекомендации могут быть учтены и использованы ведущимипредприятиями ракетно-космического комплекса при проектированииэлементов конструкции двигателей.Разработанные автором методики проектирования и расчетасиловой оболочки корпуса баллона (вывод 3), а также технологическихпрограмм их производства (вывод 2) и полученные данные поразрушению металлкомпозитных баллонов могут быть использованы вучебных пособиях для подготовки бакалавров и магистров понаправлен?1ям«Ракетныекомплексыикосмонавтика»,«Материаловедение и технология материалов», а также на курсахповышенияквалификацииипереподготовкиспециалистовавиационной и ракетно-промышленной отрасли.Подтверждение публикации основных результатов работы в научныхпечатных изданиях.Основные материалы диссертационной опубликованы в 2 печатныхработах и Зх докладах на международном симпозиуме.Соответствие содержания автореферата основным положениямДиссертации.Содержание автореферата полностью соответствует основнымположениям диссертации и совместно с опубликованными работами вполной мере отражает её содержание.Замечания по работе.1.

Автор не выделил в отдельную главу объекты и методыисследования, рассмотрев этот материал в главе 5. Кроме этого глава2 перегружена материалом, носящим общеобразовательный характер.2. В работе недостаточно экспериментальных исследований с позицииоптимизации технологических параметров изготовления лейнеров,намотки силовой оболочки на поверхность лейнера и отверждениясвязующего, которые в совокупности обеспечивают качество инадежность работы баллонов в период эксплуатации.3. Автор не объясняет необходимость исследования различных мароксталей для изготовления корпусов баллонов из ПКМ разного состава— углепластики и стеклопластики.

В работе не рассмотрена стадияподготовки поверхности лейнеров перед намоткой препрегов.4. По содержанию диссертации следует отметить некоторуюнебрежность: на стр.2 «Содержание» не указаны номера страницыотдельных глав диссертации. В табл. 4.3.1 и других автор нерасшифровал параметры показателей свойств волокон и жгутовотдельные, термины используемые автором, не соответствуютобщеизвестным в материаловедении, например, термоустойчивостьсвязующих (стр. 101) «сухая» намотка (стр. 29), поликонденсацияполиэфирных смол (стр.