Отзыв ведущей организации (Разработка методики проектирования теплонагруженных элементов конструкций крыльев суборбитальных многоразовых космических аппаратов)

Несмотря на то, что к настоящему времени накоплен значительный опытразработки МКА, информация о конкретных методах проектирования такихаппаратов представлена в открытых источниках весьма ограничено, поэтомувозникает необходимость создания единой методики проектированияконструкции крыла МКА ТК. Данная методика должна носить комплексныйхарактер и принимать во внимание особенности проектирования и созданиякомпозитных конструкций. Так, например, из-за большого числа проектныхпеременных ГПКМ (углы укладки, расположение и толщины монослоев и др.)количество различных комбинаций структуры таких материалов чрезвычайновелико.

Поэтому, при создании конструкций из ГПКМ необходимоиспользовать методы оптимизации.Ввиду того, что параметры монослоев ГПКМ чаще всего ограниченыдискретным набором значений, а задача оптимизации ГПКМ являетсямногокритериальной,целесообразновоспользоватьсягенетическимиалгоритмами (ГА) оптимизации, преимущества которых подтверждены рядомисследований.ПосколькуполетМКАТКватмосфересопровождаетсяаэродинамическим нагревом, конструкция крыла МКА ТК является«горячей», что также должно учитываться при разработке указанной вышеметодикипроектирования.Поэтимпричинамвыбраннаяавторомдиссертации тема исследования несомненно актуальна.Цель диссертации заключается в оптимизации весовых, стоимостных ижесткостных показателей конструкции крыла МКА ТК за счет рациональногоприменения гибридных полимерных композиционных материалов.Структура и содержание диссертационной работы.

Диссертационнаяработа состоит из введения, пяти глав, выводов к каждой главе, общихвыводов, заключения, списка литературы из 244 наименований и приложения.Общий объем диссертационной работы составляет 179 страниц, включая 73рисунка и 27 таблиц.Во введении автор достаточно убедительно формулирует проблему, нарешение которой направлена диссертация, обосновывает целесообразностьразработки методики оптимального проектирования крыла МКА ТК из ГПКМи ее программной реализации.

Во введении также сформулированы цель изадачи диссертационного исследования.Первая глава носит обзорный характер. В ней обобщены сведенияпараметрах конструктивно-технологического совершенства различных МКА.Проведена классификация ГПКМ, рассмотрены различные синергетическиеэффекты, которые можно получить, применяя гибридные композиты. Крометого, рассмотрены различные подходы к расчету температурного инапряженно-деформированного состояния композитных конструкций.Необходимо отметить большой объем исследований, проведенныхавтором в части сбора и обобщения информации о существующих проектахМКА, в том числе туристического класса.Во второй главе диссертации описан объект исследования –суборбитальный МКА ТК, а также представлены результаты определенияпараметровеготраектории.Приведенырезультатычисленногомоделирования аэродинамического обтекания крыла во время полета МКА ТКв атмосфере.

Кроме того, предложена комплексная методика оптимальногопроектирования крыла из ГПКМ.Третья глава посвящена расчетно-теоретическим и экспериментальнымисследованиям теплофизических и оптических характеристик ГПКМ,необходимых для проведения теплового проектирования конструкции крылаМКА ТК. Автором исследованы температурные зависимости эффективныхкоэффициентов теплопроводности ГПКМ различных составов. Разработанныеметодики были реализованы как с помощью современных стандартныхизмерительных приборов, так и с помощью оригинального испытательногооборудования. Эта часть работы интересна тем, что в литературе практическинетникакойинформацииохарактеристикахГПКМ.Посколькуконструктивная схема крыла предусматривает использование подкрепленныхсотами обшивок из ГПКМ был проведен выбор материала сотовогозаполнителя для обшивки крыла.В четвертой главе рассмотрена методика оптимизации обшивки крылаМКА ТК из ГПКМ с применением ГА, а также выполнена программнаяреализация ГА и его взаимная увязка с конечно-элементной моделью крыла вFemap в единый комплекс, осуществляющий поиск оптимальной структурыобшивки.

В главе также предложен подход к определению весовыхкоэффициентов критериев, входящих в оптимизируемую целевую функцию.Данный подход основан на методе экспертных оценок. В главе выявленыоптимальные структуры обшивки крыла в зависимости от различных набороввесовых коэффициентов, иными словами, предпочтений проектировщиков.В пятой главе проведено численное моделирование теплового режимакрыла суборбитального МКА ТК. Выполнены предложения по тепловойзащите кромки крыла МКА ТК.Научнаяновизнарецензируемойдиссертациизаключаетсявследующем:- разработана методика оптимального (по массе, стоимости и жесткости)проектирования крыла из ГПКМ для суборбитального МКА ТК.- решена задача оптимального проектирования обшивки крыла из ГПКМс использованием ГА, выявлены области рационального применения ГПКМ (взависимости от предпочтений проектировщиков);- впервые экспериментально комплексно определены теплофизическимииоптическимихарактеристикамиГПКМсостава«стеклопластик-углепластик».- выполнена программная реализация ГА для оптимизации обшивкикрыла МКА ТК из ГПКМ.Практическая значимость диссертации определяется:- разработанными конечно-элементными моделями крыла МКА ТК,пригодными для проектных исследований аналогичных конструкции без учетауноса массы;- выполненным сравнительным анализом вариантов структуры обшивкикрыла МКА ТК, и определением областей рационального применения ГПКМ;- полученными экспериментальными данными по теплофизическим иоптическим характеристикам пяти вариантов ГПКМ вида «УП-СП»;Агеевой Т.Г.

получены акты внедрения результатов диссертации в НИРООО «НЦК», г. Москва и в учебный процесс кафедры СМ-13 МГТУим. Н.Э. Баумана.Достоверностьрезультатов,полученныхавторомдиссертации,подтверждается адекватностью используемых математических моделей,основанных на фундаментальных законах механики и теплофизики, хорошимсогласием результатов исследований с результатами других научных работ ивысокимуровнемметрологическогообеспеченияэкспериментальныхисследований.Публикации. Основные результаты диссертации представлены дляобсуждения научной общественностью и опубликованы в 15 научных работах,из которых 4 работы опубликованы в изданиях, входящих в перечень ВАК.Автореферат и опубликованные работы полностью отражают основноесодержание диссертации.Замечания:1. При определении условий аэродинамического обтекания и нагревакрыла на траектории спуска в атмосфере автор недостаточно внимания уделилисследованиюзависимостимеждутемпературой,возникающейнаповерхности крыла и скоростью движения МКА ТК.2.

При формулировании многокритериальной задачи оптимальногопроектирования обшивки крыла МКА ТК автор вводит в целевую функциюлокальные критерии массы, стоимости и жесткости крыла, не затрагивая приэтом критерий прочности.3. В описании предложенной автором методики не раскрыт вопроспроцедуры обоснования выбора рациональной конструктивно-силовой схемыкрыла. Наличие аэродинамических органов управления на крыле и возможныхузлов крепления взлетно-посадочных устройств (шасси) обуславливает болеесложную конфигурацию обшивки (наличие вырезов) и силового набора, вотличие от рассмотренной однолонжеронной схемы крыла.4.

Исследование теплофизических характеристик ГПКМ в направлении,перпендикулярном плоскости армирования, проводится в температурномдиапазоне от минус 50 до плюс 150°С. При этом температуры, возникающиена поверхности крыла суборбитального МКА ТК при спуске в атмосфересущественно выше и достигают 464°С.Сделанные замечания тем не менее не снижают высокой оценкидиссертации Агеевой Т.Г.Заключение.Тема диссертации Агеевой Т.Г. соответствует паспорту специальности05.07.03 «Прочность и тепловые режимы летательных аппаратов» (по пункту 1«методыопределениявнешнихнагрузок,действующихна объектыавиационной, ракетной и космической техники», по пункту 5 «организация,экономика и оптимизация процессов обеспечения прочности ЛА» и по пункту6 «разработка методов теплового проектирования летательных аппаратов»);2.

Содержание автореферата соответствует содержанию рукописидиссертации.3. РезультатыдиссертацииАгеевойТ.Г.достаточнополнодокладывались на научных конференциях различного уровня (включаямеждународные)иВАК МинобразованияопубликованывРФМГТУ(«Вестникжурналах,им.рекомендованныхН.Э. Баумана.Сер.«Машиностроение», «Вестник НПО им.

С.А. Лавочкина», «Инженерныйжурнал: наука и инновации. Электронное научно-техническое издание» и«Известия высших учебных заведений. Машиностроение».4. Опираясь на содержание рукописи и автореферата диссертацииАгеевой Т.Г. можно сделать вывод о том, что диссертационная работасоответствует требованиям п. 9 Положения о порядке присуждения ученыхстепеней, утвержденного Постановлениями Правительства РФ № 725 от30.07.2014 г. и № 335 от 21.04.2016 г., так как является законченной научноквалификационной работой, в которой решена актуальная для теории ипрактики проектирования многоразовых космических аппаратов задачаоптимизации весовых, стоимостных и жесткостных показателей конструкциикрылазасчетрациональногоприменениягибридныхполимерныхкомпозиционных материалов.Учитывая вышеизложенное, считаю, что Агеева Т.Г.

заслуживаетприсуждения ученой степени кандидата технических наук по специальности05.07.03 – Прочность и тепловые режимы летательных аппаратов.Заместитель генерального директорапо науке, доктор технических наук,профессорЕгоров Виталий НиколаевичОАО«Национальныйинститутавиационных технологий»Адрес: 117587 Москва, Кировоградская ул., д. 3Телефон 495 312-25-08E-mail: info@niat.ru.