Планер ОК "Буран"
Основой конструкции ОК является планер, который образует аэродинамические обводы, воспринимает нагрузки на всех участках полета, служит корпусом корабля, оснащаемым в процессе его сборки, и имеет в своем составе системы и элементы, обеспечивающие спуск и посадку. Его масса, включая собственные системы, составляет около 40% стартовой массы ОК
| Конструкция планера (без теплозащитного покрыти - ТЗП) обеспечивает размещение и защиту экипажа, полезного груза и различных систем и оборудования от воздействия окружающей среды на всех этапах полета. Конструкция планера включает (см.рис.): | |
| - | герметичный модуль кабины (МК) экипажа; |
| - | носовую часть фюзеляжа (НЧФ) с носовым коком, остеклением и входным люком; |
| - | среднюю часть фюзеляжа (СЧФ) со створками отсека полезного груза (ОПГ), вентиляционными створками, узлами связи с РН и нишей передней опоры шасси; |
| - | хвостовую часть фюзеляжа (ХЧФ) с узлами крепления вертикального оперения, узлами связи РН, узлами крепления ОДУ и вентиляционными створками; |
| - | балансировочный щиток (БЩ); |
| - | консоли крыла с аэродинамическими органами управления (элевонами с элевонными щитками), передней кромкой, наплывом и нишами основных опор шасси; |
| - | вертикальное оперение с рулем направления - воздушным тормозом; |
| - | элементы крепления аппаратуры, оборудования, трубопроводов, жгутов и т.п. |
|
Конструкция планера: |
 |
| Силовая схема конструкции планера выбрана с учетом создания единого силового каркаса, способного воспринимать аэродинамические, вибрационные и инерционные нагрузки, сосредоточенные силы и моменты от полезного груза, бортового оборудования, узлов связи с РН, двигательной установки и посадочных устройств. Основными силовыми элементами конструкции планера служат следующие: | |
| - | панели, усиленные продольным набором, замыкающие и образующие внешний контур планера; |
| - | продольные силовые элементы (балки), воспринимающие нагрузки при изгибе фюзеляжа; |
| - | шпангоуты с несущими поясами и фермами; |
| - | лонжероны и нервюры крыла и вертикального оперения. |
| Наличие в средней части фюзеляжа и в корневой части крыла больших вырезов для ОПГ и шасси нарушило целостность силовой схемы и потребовало введения дополнительных силовых элементов. | |
Детальное технологическое членение фюзеляжа рассматривается по-агрегатно: носовая часть фюзеляжа (НЧФ) Ф-1, модуль кабины (МК), средняя и хвостовая части фюзеляжа (СЧФ + ХЧФ) Ф-2, не используемая на летных изделиях воздушно-реактивная двигательная установка (ВРДУ):
 |
В процессе сборки ОК на планер устанавливаются необходимые для космического полета системы и агрегаты, составляющие около 20 % стартовой массы ОК, а также универсальнное оборудование для работы с полезной нагрузкой (ПН) и сменные отсеки, составляющие до 11% стартовой массы ОК. Слева показана сборка планера в сборочном цехе. (Copyright╘ ОАО "НПО Молния" 1998, инв. ╧2919/4) |
При создании ОК была принята концепция теплозащищенной относительно "холодной" внутренней конструкции планера (-130╟ ...+160╟С), при этом носовое затупление (кок) фюзеляжа и передняя кромка крыла, выполненные из жаростойкого композиционного углерод-углеродного материала, потребовали создания тепловых барьеров в стыках с основной конструкцией.
Создание планера ОК потребовало и решения
проблемы интенсивных акустических нагрузок,
которая непосредственно связана с динамической
прочностью конструкции и многоразового ТЗП, надежностью функционирования
оборудования и с жизнеобеспечением экипажа.
Экстремальные нагрузки на конструкцию
наблюдаются при старте и при прохождении
трансзвукового диапазона скоростей на этапах
выведения и спуска с орбиты.
При старте и на начальном участке полета
акустические нагрузки определяются шумом
сверхзвуковых струй двигательных установок РН, а на участках полета с
трансзвуковыми скоростями, когда реализуются
максимальные скоростные напоры,- пульсациями
давления в пограничном слое, причем в зонах
образования нестанционарных скачков уплотнения
и отрывных течений наблюдаются их максимальные
уровни.
Элевон крыла состоит из двух секций (внешней и внутренней), подвешенных на трех узлах к хвостовой части крыла. Каждая секция имеет автономный привод, размещенный в крыле, обеспечивающий отклонение элевона на 35╟ вверх и на 20╟ вниз. В зазоре между элевоном и хвостовой частью крыла во избежание проникновения плазмы установлен эластичный жгут.
| Для получения минимальной массы конструкции планера и его элементов были использованы программы ЦАГИ, реализующие метод конечных элементов. Проведенные численные исследования позволили решить принципиальные вопросы определения напряженного и деформированного состояния конструкции: | |
| - | деформации фюзеляжа и створок ОПГ при различных условиях нагружения; |
| - | напряженного состояния конструкции при воздействии сосредоточенных нагрузок; |
| - | деформации и температурных нагрузок, вызываемых неравномерным нагревом или различными коэффициентами линейного расширения материалов, и т.п. |
| Кроме расчетов статического нагружения были проведены расчеты: | |
| - | динамической прочности при нестационарных нагрузках во время старта, полета по траектории на этапах вывода на орбиту, разделения ОК и РН, функционирования на орбите, входа в плотные слои атмосферы и посадки; |
| - | устойчивости элементов конструкции к явлениям аэроупругости как в режиме больших скоростных напоров при выведении на орбиту, так и на участке спуска с нее; |
| - | прочности при воздействии акустических нагрузок на старте, на этапах вывода на орбиту и спуска в атмосфере; |
| - | дополнительного нагружения от неравномерности температурного поля, достигающей на отдельных элементах до 50 ╟С. |
В расчетах учитывалась повторяемость нагрузок при многократном применении ОК. |
|
Конструкция планера хорошо представлена на примере каркаса головного модифицированного ОК второй серии (изделие ╧2.01)
|
В декабрьском номере журнала "Новости космонавтики" к
десятилетию запуска
"Бурана" помещены две статьи: |
Web-master: ╘Вадим Лукашевич
1998-2002
