Диссертация (1025947), страница 20
Текст из файла (страница 20)
(продолжение).Наименование, разработчик,страна, год начала проекта,назначение, источник«Одуванчик», МГТУим. Н.Э. Баумана, 2000,туристический, [26, 29, 30]«CosmopolisXXI»(C-21),ОКБ им. В.М. Мясищева и«Space Adventures», Россия,2002, туристический,[7, 26, 27]«М-91», ОКБ им.В.М. Мясищева и «НПОМолния», Россия, 2007,туристический,[31]Числоступеней22Названия блоковМассыблоков,тМКА3,50РН6,50МКА3,50СтартоваямассасистемыM0, тКонечнаямасса Мк/ полезныйгруз Мпг, тμк=(Мк/М0)10-3Суммарнаятяга ДУ Р,тс (кН)ТяговооруженностьР/ M0, тс/т10,003,50/0,6035090,0(882)9,006,3(62)1,8010,0(98)0,3590(883)3,0044(431)0,1828,50СН М-55«Геофизика»25,00МКА «КМ-91»~30СН ВМ-Т2102~2403,50/-~30/-123125157Таблица П.2.Основные характеристики и относительная масса ДУ носителей и МКА.Наименование,разработчик, страна, годначала разработки,источникX-15A, North AmericanAviation, США, 1954НазваниеблокаРакетопланСН NB52МКА«Dynasoar»(X-20A), Spaceplane,США, 1957РН«Титан3С»*Марка маршевого двигателя,разработчик, время созданияЖРД XLR-99,Reaction Motors Inc, 1956, [7]ТРД J57-19,Pratt and Whitney, 1959 (первыйполет) [7]Нет данныхЖРД AJ10-138,«TitanAerojet,Trantage»1958, [32]ЖРД LR-91-11(AJ23-140),«Titan 3AAerojet, 19552»(указан год началаразработки«Титана»), [9]ЖРД LR-87-11(AJ23-139),«Titan 3AAerojet, 19551»(указан год началаразработки«Титана»), [9]ЧислодвигателейКомпонентытоплива:горючее/окислительТяга ДУ ввакууме/ науровне моряP, тс (кН)Удельныйимпульс ввакууме/на уровнеморя, сМассаДУ, тγДУ=(МДУ/Р)∙10-3,т/тс1NH3/ж O226,70 (26)/23,20 (227)276/2390,415168К/В5,50 (54)/5,00 (49)5142--------2N2O4/Аэрозин-503,60 (35)3110,01131N2O4/Аэрозин-5046,90(460)316/160П.20,589132N2O4/Аэрозин-50124,30(1218)302/2500,7586158Таблица П.2.
(продолжение).Наименование,разработчик, страна, годначала разработки,источник«Space Shuttle», NorthAmerican Rockwell,США, 1969«Альбатрос»,ОКБ им. П.О. Сухого,ЦКБ им. Р.Е. Алексеева,СССР, 1974ЧислодвигателейКомпонентытоплива:горючее/окислительМКАЖРД RS-24 (SSME),Rocketdyne,1972, [7-10]3ж H2/ж O2МКАЖРД, тип не указан4ж H2/ж O2СНЖРД РД-0120,КБХА,1976, [7, 10]4ж H2/ж O2НазваниеблокаМарка маршевого двигателя,разработчик, время созданияМКА«Буран-Энергия», НПО«Молния» (МКА), НПО«Энергия» (РН), СССР,1976«HOTOL», BritishAerospace,Великобритания, 1982РН«Энергия»МКАТяга ДУ ввакууме/ науровне моряP, тс (кН)232,00(2274)/185,00(1813)200,00(1960)200,00(1960)/154,00(1509)8,80(86)ЖРД 17Д12, НПО «Энергия»,1976-1988, [7, 10, 11]ЖРД 17Д15 (управляющий),НПО «Энергия»,1976-1988, [7, 10, 11]ЖРД РД-170/171,КБ «Энергомаш», 1976, [7, 8, 10]2К/O238Синтин/O20,38(4)1К/O2ЖРД РД-0120, КБХА, 1976, [7,10]4ж H2/ж O2806,43(7903)200,00(1960)/154,00(1509)Турбопрямоточный ВРД+ЖРДRB545, Rolls Royce, 1985, [7]3ж H2/ж O2/В107,00(1049)Удельныйимпульс ввакууме/на уровнеморя, сМассаДУ, тγДУ=(МДУ/Р)∙10-3,т/тс3,1809455/337--455/3593,450223620,23026180--3379,75012455/3593,45022700--453/363159Таблица П.2.
(продолжение).Наименование,разработчик, страна, годначала разработки,источник«Interim HOTOL»,British Aerospace,Великобритания, 1991ЧислодвигателейКомпонентытоплива:горючее/окислительМКАЖРД РД-0120КБХА, 1976, [7, 10]4ж H2/ж O2СН АН225ТРД Д-18Т, МКБ «Прогресс»им. А.Г. Ивченко,1970, [7, 8]6К/ВМКАЖРД ATCRE,на стадии разработки1985, [7, 33]1H2/O2СНТурбопрямоточный ВРД + ЖРД,на стадии разработки1985, [33]6H2/ВМКАПрямоточный ВРД, [7, 16]1H2/ВНазваниеблокаМарка маршевого двигателя,разработчик, время создания«Saenger 2», DaimlerBenz Aerospace AG,Германия, 1985«ТУ-2000», ОКБим.
А.Н. Туполева,СССР, 1986Тяга ДУ ввакууме/ науровне моряP, тс (кН)200,00(1960)/154,00(1509)23,00(225)/21,00(206)131,00(1284)/109,00(1068)26,00(255)/77,00(755)140,00(1372)Удельныйимпульс ввакууме/на уровнеморя, сМассаДУ, тγДУ=(МДУ/Р)∙10-3,т/тс455/3593,450229000/80004,500196490/409--1200/3600--1550--160Таблица П.2.
(продолжение).Наименование, разработчик, страна, годначала разработки,источник«Hermes-Ariane»,CNES, Aérospatiale иAvions Marcel DassaultBreguet Aviation (AMDBA),Франция,1984НазваниеблокаМКАРН«Ариан-5»Марка маршевого двигателя,разработчик, время созданияЧислодвигателейКомпонентытоплива:горючее/окислительТяга ДУ ввакууме/ науровне моряP, тс (кН)Нет данных---1НДМГ/ N2O42,79(27)1ж H2/ж O2110,00(1078)/78,00(764)2EPSЖРД,«Aestus»,Friedrichshafen, 1988 [7-10]EPCЖРД,«Vulkain»,SnecmaMoteurs,1988 [7-10]ЕАРРДТТ P230,SNPE, 1966[7-10]1МКА«МАКС», НПО«Молния», СССР, 1988СН АН2252ЖРД РД-701,НПО «Энергомаш», 1988 [7, 8]1ТРД Д-18Т,МКБ «Прогресс»им.
А.Г.Ивченко,1970 [7, 8]6ТТК, H2/ж О2К/В660,00(6468)/598,00(5860)408,00(3998)Удельныйимпульс ввакууме/на уровнеморя, с-МассаДУ, тγДУ=(МДУ/Р)∙10-3,т/тс--3240,10033431/3260,6006286/25934,005241593,700160,00(1568)46023,00(225)9000234,500196161Таблица П.2. (продолжение).Наименование, разработчик, страна, годначала разработки,источникНазваниеблокаМарка маршевого двигателя,разработчик, время созданияЧислодвигателейКомпонентытоплива:горючее/окислительТяга ДУ ввакууме/ науровне моряP, тс (кН)Удельныйимпульс ввакууме/на уровнеморя, сМассаДУ, тγДУ=(МДУ/Р)∙10-3,т/тсЖРД RL-10, «Pratt & WhitneyRocketdyne», начало 1970-х [7, 8]1ж H2/ж O266,70(654)410/100,1301,9ТРД FJ44, «Rolls-Royce WilliamsInternational», 1988 (указан годпервого полета на самолете«Scaled Composites Triumph») [17,34]2К/В0,86(8)---«Ascender», BristolSpaceplanes Ltd.,Великобритания, 1991МКА«Astroliner», Kelly Spaceand Technology, США,1993МКАРД-120 (11Д123), НПО«Энергомаш» 1976, [7]3K/ж O285,00(833)3501,13013«Clipper Graham» DC-X,McDonnell Douglas,США, 1993МКАRL-10A-5, Pratt and Whitney 1993(указан год первого полета) [7]4ж H2/ж O25,60(55)373/3160,14026«Clipper Graham» DC-Y,McDonnell Douglas,США, 1993МКАRL-10A-5, Pratt and Whitney, 1993(указан год первого полета), [7]16ж H2/ж O25,60(66)373/3160,14026МКАSABRE (Synergic Air BreathingEngine), Reaction Engines Limited,1980, [7, 23]2ж H2/ж O2,В300,00(2940)/200,00(1960)450/28004,80011«Skylon», ReactionEngines Ltd.,Великобритания, 1993162Таблица П.2.
(продолжение).Наименование, разработчик, страна, годначала разработки,источник«Venture Star»,Lockheed-Martin, США,1993Х-33, Lockheed-Martin,США, 1993X-34, Orbital SciencesCorporation, США, 1995«Клипер», РКК«Энергия», Россия,2000НазваниеблокаМарка маршевого двигателя,разработчик, время созданияМКАRS-2200, «Rocketdyne», 19601990, [7, 9, 19]МКАМКАРН«АнгараА3»XRS-2200 (RS-69), Rocketdyne,1960-1990, [19]«Fastrac», Marshall Space FlightCenter, 1995-1998, [9]РД-0124А(14D23),2-я ступеньКБХА, 1993,[7, 8]РД-191, НПО«Энергомаш»1-я ступеньим.
В.П. Глушко, 1996, [7, 8]ЧислодвигателейКомпонентытоплива:горючее/окислитель7ж H2/ж O2Тяга ДУ ввакууме/ науровне моряP, тс (кН)Удельныйимпульс ввакууме/на уровнеморя, сМассаДУ, тγДУ=(МДУ/Р)∙10-3,т/тс455/347--439/339--310--ж H2/ж O2К/ж O2224,00(2195)/196,00(1921)121,00(1186)27,00(265)1К/ж O2294,00(2881)359/3310,48023К/ж O2196,00(1921)/213,00(2087)311/3372,2001121163Рис. П.1. МКА «Ascender», Bristol Spaceplanes, ВеликобританияРис. П.2. МКА Х-15, North American Aviation, США164Рис.
П.3. Суборбитальный МКА «Aerospace Rally System», МАИ, РоссияРис. П.4. Суборбитальный МКА ТК «CosmopolisС-XXI»,ЭМЗ им. В.М. Мясищева, Россия165Рис. П.5. Суборбитальный МКА ТК «Одуванчик»,МГТУ им. Н.Э. Баумана, РоссияРис. П.6. Модель космической транспортной системы «М-91» в составеСН ВМ-Т (3М-Т) и МКА ТК «КМ-91», ЭМЗ им. В.М. Мясищева,НПО «Молния», Россия166Таблица П.3.Усредненные стоимости армирующих наполнителей для ПКМ различнойхимической природы.Тип материалаТекстильнаяформаОрганическиеволокнаНить (ровинг)ПроизводительDuPont [49]Русар [50]ТканьУглеродныеволокнаНить (ровинг)Aksa Acrylic Chemical [51]Formosa PlasticsCorporation [52]Toray industries Inc. [53]Toxo Tenax Europe Gmbh[54]Аргон [55]Усредненнаястоимость(2014 г.),долл.
США /кг22-5010060-10075263260-100694542200ЛентаоднонаправленнаяCytec Engineered Materials[56]Sika [57]SGL Carbon Gmbh [58]Hexcel [59]АргонТканьCytec Engineered MaterialsPorcher Industries150119Toxo Tenax Europe GmbhSaertex Gmbh & Co.Аргон17058400-4504753722-3ПрепрегСтеклянныеволокна-Cтоимость(2014 г.),долл. США /кгTencate Advanced Composite[60]Препрег-СКМ26077140150450215180Нить (ровинг)Owens Corning [61]2702-3ЛентаоднонаправленнаяТканьМатПрепрег-2-32-33,5-53-470-1003,5-53-470-100BauTex [52]BauTexПрепрег-СКМ167Таблица П.4.Усредненные физико-механические характеристики армирующих волокон,различных по химической природе.Производитель УВТип волокнаПрочностьприрастяжении,МПаМодульупругостиприрастяжении,ГПаПредельнаядеформация, %Плотность,кг/м3УВToho Tenax Co. Ltd Высокомодульные(Япония)Высокопрочные3 200-4 600400-5400,8-1,14200 – 5 800240-2951,6-2,0Group Высокомодульные3 820 – 4 200436-5880,7-1,04 200- 5 880230-3921,2-2,13 450- 4 900230-2901,5-1,94 6004 410-5 6804 300- 6 964455235-395220-3001,01,0-2,11,7-2,12 000450-1 600 – 3 500200-270-76-814,5-5,02 800-410062 -1801,9 – 4,0730 – 2 7002 500 – 3 0007068-853,5 – 4,04 100- 4 500135-1452,6 – 3,6Toray(Япония)ВысокопрочныеFormosaPlastics ВысокопрочныеGroup (Китай)Mitsubishi Rayon Co Высокомодульные(Япония)ВысокопрочныеHexcel Corporation Высокопрочные(США)Аргон,ЗУКМ Высокомодульные(Россия)Высокопрочные1 700 1 900СВOwens(США)Corning E, ECR3 100 – 3 5002 500 2 700ОВDuPont (США)KevlarNomexTeijinAramid Twaron(Нидерланды)Русар (Россия)-1 370 1 500168Таблица П.5.Некоторые теплофизические характеристики материалов, используемых дляизготовления сотовых панелей.ОбозначениехарактеристикиХарактеристикаЕд.
изм.293Алюминиевый сплав АМг2-НВт/(м·К)155159λТеплопроводностьcУдельная теплоемкостьДж/(кг·К)-αКоэффициент линейноготермическогорасширения (КЛТР)Излучательнаяспособность10-6·1/К-εТемпература Т, К373473573673773163164167169963100510471089-2323242525-0,0250,0280,0320,040,050,0620191817λТеплопроводностьТитановый сплав ВТ152221Вт/(м·К)cУдельная теплоемкостьДж/(кг·К)528530555576605627αКоэффициент линейноготермическогорасширения (КЛТР)Излучательнаяспособность10-6·1/К7,78,18,59,210,010,4-0,24-----εСталь 12Х18Н10ТλТеплопроводностьВт/(м·К)151618192122cУдельная теплоемкостьДж/(кг·К)462462496517538550αКоэффициент линейноготермическогорасширения (КЛТР)Излучательнаяспособность10-6·1/К15,916,61717,217,5--0,0180,0180,0180,0190,019------εСПλcαxТеплопроводностьУдельная теплоемкостьКоэффициент линейноготермическогорасширения (КЛТР) впродольномнаправленииВт/(м·К)Дж/(кг·К)10-6·1/К0,4840От 3,3до 5,6169Таблица П.5.
(продолжение).ОбозначениехарактеристикиαyελcαxαyεХарактеристикаКоэффициент линейноготермического расширения(КЛТР) в поперечномнаправленииИзлучательнаяспособностьТеплопроводностьУдельная теплоемкостьКоэффициент линейноготермического расширения(КЛТР) в продольномнаправленииКоэффициент линейноготермического расширения(КЛТР) в поперечномнаправленииИзлучательнаяспособностьЕд. изм.СП10 ·1/К-6УПВт/(м·К)Дж/(кг·К)10-6·1/К10-6·1/К-Температура Т, К293373473573673773От10,4до12,60,5-----0,63930Отминус 0,6до 0От 12до 270,691434-----0,85-----170Таблица П.6.Геометрические, физико-механические и теплофизические характеристики рассматриваемых сотовых заполнителей.Обозначе Название характеристикиниехарактеристики-Тип ячейкиahδdhlhAРазмер ячейкиТолщина стенки ячейкиДиаметр ячейкиВысота сотовой панелиПлощадь поперечногосечения сотовой ячейкиПлощадьтеплопроводящегоматериала сотовойячейкиПлотность материала, изкоторого изготовленасотовая панельПлотность сотовойпанелиΔАρmatρcoreЕд.измер.Материал сотовой панелиАМг2-Н-5,0- Сталь SSH-30140СтеклотканьЭ3-100 +фенолформальдегидноесвязующееССП-1-5,0ГексагональнаяУглеродная лентаЭЛУР+фенолформальдегидное связующееУСП-5-117-ЭЛУРЭНФБГексагональнаяОрганопластик5,00,124,332564,955,00,174,332564,95Гексагональная5,00,074,332564,95мммммммммм2Гексагональная5,00,044,332564,95Гексагональная9,50,024,332564,95мм21,20,63,65,42,10кг/м3268048907800177014001435кг/м31811139811748-171аб172вРис.
П.7. Зависимость коэффициента поглощения RS образцов ГПКМот длины волны с различным содержанием СП/УП: а – Образец №1 – 100/0;Образец №2 – 25/75; Образец №3 – 50/50; б – Образец №4 – 75/25; в –Образец №5 – 100/0173аб174вг175дРис. П.8. Зависимость коэффициента отражения RS образцов ГПКМ от угларегистрации сигнала: а – Образец №1 – 100/0; б – Образец №2 – 25/75;в – Образец №3 – 50/50; г – Образец №4 – 75/25; д – Образец №5 – 100/0176Листинг программы, реализующей ГАusingusingusingusingusingusingusingusingSystem;System.Collections.Generic;System.Linq;System.Text;System.ComponentModel;System.Threading;System.Threading.Tasks;System.Diagnostics;namespace Lorelei{public class Population{// Stop criteriapublic int last_best_score_max_gen_count = 10;public double last_best_score = -1000000000000000000.0;public int last_best_score_age = 0;public Sample best_option = null;// Initial population sizeprivate int max_samples = 10;// New population paramsprivate byte mutation_count = 1;private byte crossingover_points = 1;// Last generation indexprivate int last_generation_index = -1;// Sample listprivate Dictionary<int, List<Sample>> generations;private Dictionary<int, List<Sample>> full_generations;// Stage score crosssectionprivate Dictionary<int, List<double>> generations_scoring;// Random number generatorprivate Random r;private Stopwatch main;public Population(){this.generations = new Dictionary<int, List<Sample>>();this.full_generations = new Dictionary<int, List<Sample>>();this.generations_scoring = new Dictionary<int, List<double>>();this.r = new Random();}public void setMaxSamples(int max) { this.max_samples = max; }public int getLastScorableGenerationIndex() { return last_generation_index; }public List<Sample> getCurrentScorableGeneration(){returnthis.full_generations[this.last_generation_index];}private List<Sample> getBestSamples(){return this.full_generations[last_generation_index].OrderByDescending(x =>x.score).Take(this.max_samples).ToList();}177public void getFirstGeneration(){this.last_generation_index = 0;List<Sample> t = new List<Sample>();List<string> dnas = new List<string>();string tscode = "";for (int i = 0; i < this.max_samples; i++){Sample ts = new Sample(r);tscode = ts.getSampleDNAchain();while (dnas.Contains(tscode))ts = new Sample(r);ts.index = i;t.Add(ts);dnas.Add(tscode);}this.generations.Add(last_generation_index, t);for (int i = 0; i < this.generations.Count; i++)for (int j = 0; j < this.generations[i].Count; j++)Console.WriteLine(this.generations[i][j].getSampleDNAchain());this.full_generations.Add(last_generation_index, t);}public void getNewGeneration(){List<Sample> new_gen_init_list = null;List<string> dnas = new List<string>();if (this.full_generations[this.last_generation_index].Count <=this.max_samples)new_gen_init_list = this.full_generations[this.last_generation_index];elsenew_gen_init_list = this.getBestSamples();List<Sample> children = new List<Sample>();for (int i = 0; i < new_gen_init_list.Count; i++)for (int j = i + 1; j < new_gen_init_list.Count; j++){int index = r.Next(0, DNAHelper.allowed_dna_break_indices.Length);KeyValuePair<Sample, Sample> pair = DNAHelper.simple_crossingover(DNAHelper.allowed_dna_break_indices[index],new_gen_init_list[i],new_gen_init_list[j]);if (dnas.Contains(pair.Key.getSampleDNAchain())){Sample t = pair.Key;while (dnas.Contains(t.getSampleDNAchain()))t = new Sample(this.r);children.Add(t);dnas.Add(t.getSampleDNAchain());}else{children.Add(pair.Key);dnas.Add(pair.Key.getSampleDNAchain());178}if (dnas.Contains(pair.Value.getSampleDNAchain())){Sample t = pair.Value;while (dnas.Contains(t.getSampleDNAchain()))t = new Sample(this.r);children.Add(t);dnas.Add(t.getSampleDNAchain());}else{children.Add(pair.Value);dnas.Add(pair.Value.getSampleDNAchain());}}for (int i = 0; i < children.Count; i++){Sample t = DNAHelper.simple_mutate(this.r, children[i]);while (dnas.Contains(t.getSampleDNAchain()))t = new Sample(this.r);t.index = i;children[i] = t;dnas[i] = t.getSampleDNAchain();}this.last_generation_index++;this.full_generations.Add(this.last_generation_index, children);}private double scoring_function(double Mass, double Price, double Bend){double WeightMass = 0.4;double ScaleMass = 602.00;double WeightPrice = 0.1;double ScalePrice = 2187120.00;double WeightBend = 0.50;double ScaleBend = 600.00;double target = WeightMass * (1 - Mass / ScaleMass) +WeightPrice * (1 - Price / ScalePrice) + WeightBend * (1 - Bend /ScaleBend);return target;}public void score_current_population(){List<Sample> section = this.full_generations[last_generation_index];List<double> scores = new List<double>();for (int i = 0; i < section.Count; i++){double rc = this.scoring_function(section[i].getMass(),section[i].getPrice(), section[i].getBend());section[i].score = rc;Console.WriteLine("Score " + i.ToString() + ": " + rc.ToString());scores.Add(rc);}179this.generations_scoring.Add(last_generation_index, scores);}public void saveGeneration(List<Sample> t){string rc = "";for (int i = 0; i < t.Count; i++)rc += t[i].getSampleDNAchain() + ";bend=" + t[i].getBend() +";mass=" + t[i].getMass() + ";price=" + t[i].getPrice() +"\r\n";// Write the string to a file.System.IO.StreamWriter file = new System.IO.StreamWriter("generations\\gen" +this.last_generation_index + ".txt");file.WriteLine(rc);file.Close();}public void saveBestOption(Sample t){string rc = "Best option: " + t.getSampleDNAchain();// Write the string to a file.System.IO.StreamWriter file = newSystem.IO.StreamWriter("generations\\best_option.txt");file.WriteLine(rc);file.Close();}public void loadGeneration(List<Sample> t){this.last_generation_index = 0;this.generations.Add(this.last_generation_index, t);this.score_current_population();}// false - alg shoudn't stop yet// true - alg should stoppublic bool check_stop_criteria()if (this.last_best_score < current_best_score){this.last_best_score = current_best_score;this.last_best_score_age = 0;this.best_option =this.full_generations[last_generation_index][best_score_index];}elsethis.last_best_score_age++;if (this.last_best_score_age == this.last_best_score_max_gen_count){rc = true;this.saveBestOption(this.best_option);}return rc;}180ОТЗЫВнаучного руководителя на диссертациюАгеевой Татьяны Геннадьевны«Разработка методики проектирования теплонагруженных элементовконструкций крыльев суборбитальных многоразовых космическихаппаратов», представленную на соискание ученой степени кандидататехнических наук по специальности 05.07.03 – Прочность и тепловыережимы летательных аппаратовАгеева Татьяна Геннадьевна окончила МГТУ им.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
