banner
Статья

05.07.00 - АВИАЦИОННАЯ И РАКЕТНО-КОСМИЧЕСКАЯТЕХНИКА

Шифр специальности:

05.07.03 - Прочность и тепловые режимы летательных аппаратов

Формула специальности:

«Прочность летательных аппаратов» — область науки о сущности процессов обеспечения неразрушения и нормального функционирования всех силовых элементов и бортовых систем авиационной, ракетной и космической техники, включая планер, корпус, агрегаты и системы, в том числе и двигатель, а также пусковые катапультные устройства при действии статических и динамических нагрузок, характерных для всех этапов эксплуатации и применения летательного аппарата. Эта область науки является комплексной, включающей в себя как теоретические (численные и аналитические), так и экспериментальные методы, обеспечивающие создание высокопрочных конструкций при выполнении ряда зачастую противоречивых требований минимального веса, стоимости, ресурса функционирования, долговечности и стойкости к взаимодействию факторов внешней среды.

«Тепловые режимы летательных аппаратов» - как составляющая данной специальности, включает разработку теоретических и экспериментальных методов исследования тепломассообменных процессов в конструкциях, агрегатах и системах летательных аппаратов (ЛА), выбор проектных решений и параметров с учетом тепловых режимов аппарата (тепловое проектирование ЛА), создание систем обеспечения рационального теплового состояния, решение проблем отработки и диагностики тепловых режимов ЛА. Основным содержанием данной области науки являются комплексные исследования малоизученных тепло-физических процессов, сопровождающих работу ЛА, выбор теплозащитных материалов и покрытий, обоснование и выбор типа и параметров систем обеспечения теплового режима ЛА, методов диагностики и отработки теплового режима, определение и выбор рациональных в тепловом отношении схемных и компоновочных решений ЛА, а также конверсионное использование упомянутых методов и разработок. Значение решения научных и технических проблем данной специальности состоит в совершенствовании теоретической, методической, технической и экспериментальной базы, позволяющей повысить жизнестойкость, эффективность, качество, надежность, ремонтопригодность ЛА как технической системы, функционирующей в различных (как низко-, так и высокотемпературных) тепловых условиях, при одновременном снижении материалоемкости и энергопотребления систем, конструкций и устройств ЛА, обеспечивающих его рациональный тепловой режим.

Область исследования:

1.  Методы определения внешних нагрузок, действующих на объекты авиационной, ракетной и космической техники, включая: - нагрузки на этапах транспортировки объектов; - нагрузки на типовых этапах боевого применения и эксплуатации; - нормирование внешних нагрузок и разработка расчетных случаев нагружения; - создание директивных материалов, определяющих нормы статического нагружения летательного аппарата на всем его жизненном цикле; - разработка математических моделей внешних динамических нагрузок, действующих на летательный аппарат; - определение теплового нагружения конструкции аппарата, в том числе в полетных условиях; - вопросы комплексйрования нагрузок и проблемы локализации источников внешних нагрузок; - вопросы измерения и воспроизведения нагрузок, действующих на ЛА в условиях летных и наземных испытаний.

2.  Методы обеспечения статической прочности, включая: -создание аналитических методов, численных алгоритмов и программ по обеспечению прочности ЛА под действием статических и квазистатических нагрузок; - разработку расчетно-экспериментальных методов обеспечения статической прочности; - усовершенствование методов наземных испытаний на действие статических внешних нагрузок, включая методы задания нагрузок, методы измерений и обработки результатов испытаний; - создание директивных материалов, регламентирующих требования по обеспечению прочности ЛА; - разработку методов лабораторных испытаний по определению механических характеристик неметаллических материалов и деталей из композиционных материалов, в том числе деталей теплозащиты в условиях нормальных, повышенных и пониженных температур.

3.  Методы обеспечения динамической прочности объектов авиационной, ракетной и космической техники, включая: - разработку аналитических методов, численных алгоритмов и программ по обеспечению динамической прочности ЛА под действием стационарных и нестационарных нагрузок; - решение задач аэро- и аэроавтоупругости; - разработку методов натурного и полунатурного моделирования динамического состояния ЛА на всем его жизненном цикле.

4.  Методы и средства повышения ресурса и долговечности ЛА и его элементов, включая: - конструкторско-технологические решения, позволяющие обеспечить повышение ресурса и долговечности; - оценки весовой отдачи конструкции; - разработку методов расчетной оценки ресурса и долговечности; - создание методов ускоренных испытаний; - разработку технических средств задания, измерения и обработки результатов нагружения ЛА и его элементов, включая элементы из композиционных материалов.

5.  Организация, экономика и оптимизация процессов обеспечения прочности ЛА, включая: - разработку облика и состав экспериментальных баз для оценки прочности, вибронадежности и виброустойчивости ЛА; - создание методов многокритериальной оптимизации ЛА по критериям прочности, стоимости, весовой отдачи и т.д.; - технологические процессы контроля, испытаний и метрологического обеспечения прочности ЛА, их систем и агрегатов.

6.  Разработка методов теплового проектирования летательных аппаратов, включая: - создание эффективных методов математического моделирования различных тепломассообменных процессов, сопровождающих работу теплонагруженных агрегатов и систем ЛА; - выбор параметров этих систем и определение с учетом теплового режима проектного облика и компоновочного решения ЛА; - создание, испытания и отработку новых теплозащитных и теплоизоляционных материалов и покрытий; - разработку новых методов обеспечения теплового режима ЛА, использующего на борту криогенные рабочие тела и компоненты топлива.

7.  Теоретические и экспериментальные исследования теплофизических и тепломассообменных процессов в системах и агрегатах ЛА, а также при движении ЛА в различных средах, включая: - разработку методов теоретических и экспериментальных исследований, отработки и диагностики тепловых режимов в процессе создания и эксплуатации ЛА; - теоретическое обоснование, создание, эксплуатацию и модернизацию экспериментальной базы, необходимой для решения проблем обеспечения тепловых режимов ЛА; - комбинаторный анализ, диагностику и оптимизацию тепловых условий функционирования ЛА.

8. Термодинамический синтез, проектный анализ и отработку систем обеспечения теплового режима ЛА.как технической системы, включая: - исследование и анализ закономерностей, разработку способов интенсификации процессов теплообмена в агрегатах, системах и устройствах ЛА; - разработку научных основ функционирования многоуровневых систем обеспечения теплового режима энергоемких ЛА; - разработку новых методов тепловой защиты ЛА, работающих в экстремальных тепловых условиях; - внедрение научных, технологических и технических достижений в области исследования и отработки тепловых режимов ЛА в другие сферы науки, техники и технологии.

Смежные специальности:

01.02.06 — «Динамика, прочность машин, приборов и аппаратуры», 05.02.02 — «Машиноведение, системы приводов и детали машин», 05.07.01 — «Аэродинамика и процессы теплообмена летательных аппаратов». Смежные специальности не охватывают вопросов, связанных с оценкой прочности летательных аппаратов, представляющих собой сложные, тонкостенные, крупногабаритные, зачастую уникальные конструкции, изготовленные из дорогостоящих материалов, характерных для авиационной и ракетно-космической техники. Кроме того, к прочности и теплонагруженности летательных аппаратов и их двигателей предъявляются особые требования, связанные с низкими коэффициентами запасов прочности, снижением массы и сверхжесткими условиями нагружения. Специальность 05.07.01 в части раздела «процессы теплообмена ЛА» составляет, отчасти, теоретическую базу данной специальности, обеспечивая ее сведениями о тепломассообменных процессах, обусловливаемых взаимодействием ЛА, его агрегатов и систем с внешней средой.

Отрасль наук:

технические науки