В дисертаційному дослідженні розв'язана актуальна науково-практична задача: підвищення якості та точності оцінки впливу військової діяльності на навколишнє природне середовище та людину за допомогою концепції екологічного ризику. Запропонована концепція оцінки екологічного ризику дозволить зменшити витрати на природоохоронні заходи. Розглянуті існуючі методи оцінки екологічної небезпеки із встановленням їх переваг та недоліків. Проведений аналіз можливості виникнення екологічного ризику за умови дії порогового та безпорогового стресора. Показано, що існуючі методи оцінки є надзвичайно не гнучкими, більш ресурсозберігаючим методом є концепція екологічного ризику. Проаналізовано та узагальнено методологічні основи детермінованої, ймовірнісної оцінки екологічного ризику на основі концепції екологічного ризику. Запропонована поетапна оцінка ризику впливу на людину і навколишнє природне середовище забруднення довкілля внаслідок військової діяльності за допомогою одновимірного та двомірного методу Монте-Карло. На основі досліджень, на прикладі колишньої ракетної бази у Житомирської області та Міжнародного центру миротворчості та безпеки (колишній Яворівський полігон), проведені розрахунки ступенів екологічного ризику для населення та природного середовища цих військових об'єктів. Ключові слова: екологічна безпека, ризик, небезпека, мінливість, необізнаність, канцерогенні ефекти, неканцерогенні ефекти, детермінована оцінка, ймовірнісна оцінка, метод Монте-Карло.^UThis research addresses an actual practical scientific task: improving the quality and accuracy of assessing the impact of military activity on the environment and individuals through the concept of environmental risk. The proposed concept of the environmental risk assessment will reduce the cost of environmental protection measures. The existing methods of environmental risks assessment with their advantages and disadvantages had been considered in this dissertation. The analysis of environmental risk possibility under the action of threshold and non-threshold stressor has been done. It is determined that the existing assessment methods are extremely inflexible, and the concept of environmental risk is more resource-efficient. Methodological basis of deterministic probabilistic environmental risk exposure estimation based on the concept of the environmental risk was analyzed and summarized. According to the one-dimensional and two-dimensional Monte-Carlo Method, a phased risk assessment of the environmental impact on humans and the environment due to military activities was proposed. Based on the case studies of the former missile base in the Zhytomyr region and the International Peacekeeping and Security Center (former Yavoriv Training Area), the level of environmental risk for the population and the environment of these military sites was estimated.

Об'єктом дослідження є процеси деформування та руйнування оболонкових конструкцій з технологічними особливостями геометричної форми. Предмет дослідження - напружено-деформований стан оболонкових конструкцій складної геометрії при комбінованому зовнішньому навантаженні в умовах, наближених до експлуатаційних. Мета роботи - розробка методів до аналізу напружено-деформованого стану оболонкових конструкцій складної конфігурації при статичному комбінованому навантаженні і експериментальне дослідження здатності виробів до сприйняття заданих зовнішніх силових навантажень. Методи дослідження: Метод скінченних елементів, експериментальний метод дослідження натурних конструкцій-свідків. Візуалізація процесу деформування та порівняння розрахунків з результатами проведених статичних випробувань показали якісну і кількісну відповідність, що підтверджує достовірність запропонованої математичної моделі дослідження та результатів чисельного аналізу. Отримані результати: Створено підхід визначення напружено-деформованого стану оболонкових конструкцій складної конфігурації на основі теорії Тимошенко-Міндліна. Запропонована математична модель деформації міжступеневого відсіку і паливних баків, що враховує зміну механічних характеристик матеріалу в результаті переходу в пластичний стан під дією силових навантажень. Вдосконалена методика експериментального визначення руйнівних деформацій конструкцій ракетно-космічної техніки на фрагментах-свідках, що дозволяє прогнозувати напружено-деформований стан оболонкових конструкцій з композиційних матеріалів розрахунковими методами без проведення дорогого і тривалого натурного експериментального відпрацювання. Проведено спрямовані випробування реальних конструкцій ракетної техніки при заданих видах комбінованого зовнішнього навантаження. Виявлено нові механічні ефекти, зумовлені особливостями геометричної форми конструкції, властивостями матеріалу і характеру навантаження. Наукова новизна полягає в тому, що на основі аналізу візуалізації полів деформацій і напружень по поверхні оболонок складної геометричної форми і цільового експериментального дослідження виявлені зони найбільш вірогідного руйнування конструкції. Описані підходи дозволяють з високою мірою вірогідності прогнозувати статичні руйнівні навантаження оболонок обертання складної конфігурації в умовах, наближених до експлуатаційних. Результати дослідження впроваджені в практику ДП "КБ "Південне" ім. М.К. Янгеля. Область застосування - ракетно-космічна техніка.^UThe object of research is the processes of deformation and destruction of shell structures with technological features of a geometric shape. The subject of the study is the stress-strain state of shell structures of complex geometry with combined external loading in conditions close to operational ones. The purpose of the work is the development of methods for analyzing the stress-strain state of shell structures of complex configuration with static combined loading and an experimental study of the ability of products to perceive the given external force effects. Research methods: the finite element method, an experimental method for the study of full-scale structures-witnesses. The visualization of the deformation process and the comparison of calculations with the results of static tests showed a qualitative and quantitative convergence, confirming the accuracy of the proposed mathematical model of the study and the results of numerical analysis. Results obtained: an approach has been created to determine the stress-strain state of shell structures of complex configuration based on the Tymoshenko-Mindlin theory. A mathematical model for the deformation of the inter-step compartment and the fuel tanks is proposed, which takes into account the change in the mechanical characteristics of the material as a result of the transition to the plastic state under the action of load factors. The technique of experimental determination of destructive deformations of rocket-space equipment structures using witness fragments has been improved, which allows predicting the stress-strain state of shell structures made of composite materials using computational methods without carrying out expensive and long-term experimental testing. Directed tests of real structures of rocket technology were carried out for specified types of combined external loading. New mechanical effects due to the peculiarities of the geometrical shape of the structure, material properties and the nature of the load have been discovered. The scientific novelty lies in the fact that, based on the analysis of the visualization of the deformation and stresses fields along the surface of the shells of complex shape and a targeted experimental study, the zones of the most likely destruction of structures are identified. The described approaches allow to predict with a high degree of probability a static destructive loads of shells of rotation of complex configuration under conditions close to operational ones. Research results drawn on in practice of the Yuzhnoye State Design Office. The field of application is rocket and space technology.

Один із перспективних напрямків розвитку ракетно-космічного двигунобудування – розробка детонаційних двигунів. Теоретичні розрахунки показують, що вони мають більшу ефективність порівняно з традиційними рідинними ракетними двигунами. Додатковою перевагою детонаційних двигунів є можливість використання простіших конструктивних схемних рішень при проектуванні. На ряду з цим конструкція камери детонаційного двигуна під час роботи піддається значно вищому тепловому навантаженню.Для забезпечення надійної роботи ракетного двигуна на етапі проектування необхідно вирішити низку складних технічних завдань. Однією з пріоритетних задач є розробка системи надійного охолодження камери двигуна.У першому розділі проведено аналіз публікацій за проблематикою дисертації та визначено внесок досліджень інших авторів у розвиток цієї теми. Процес горіння у камері двигуна являється основним механізмом, що визначає її роботоздатність. Розрізняють два основні типи процесу горіння: дефлаграційне (дозвукове) та детонаційне (надзвукове). У більшості сучасних ракетних та авіаційних двигунів, які працюють за циклом Брайтона, згоряння палива відбувається саме у дефлаграційному режимі. Детонаційний двигун – тип двигуна, в якому горіння паливної суміші відбувається у детонаційному режимі.Перед початком розробки системи охолодження необхідно визначити та оцінити рівень теплового навантаження на камеру детонаційного двигуна. У фаховій літературі існує не так багато робіт присвячених дослідженню цієї теми. Тому кожне нове дослідження вносить свій вагомий вклад у розвиток цього питання.Проведено аналіз існуючих способів охолодження камери детонаційного двигуна, серед яких: внутрішнє та зовнішнє повітряне охолодження, внутрішнє завісне охолодження та зовнішнє проточне охолодження. Результати аналізу показали, що для детонаційних двигунів необхідно розробляти та застосовувати нові перспективні способи охолодження. Пошук ефективної системи охолодження камери ракетного детонаційного двигуна – це складна задача, яка потребує комплексного підходу з урахуванням багатьох факторів, які впливають на роботоздатність камери.Другий розділ присвячений дослідженню процесів, що протікають у камері імпульсного детонаційного двигуна. Експериментальне дослідження детонації – це складний процес, який потребує складного високоточного обладнання для отримання достовірних результатів. Тому найкращім способом дослідження детонаційних двигунів є метод математичного моделювання з використанням сучасних пакетів прикладних проблемно-орієнтованих програм. Це спрощує процес дослідження та розробки детонаційних двигунів. Використання інструментів математичного моделювання може допомогти виявити та усунути ряд недоліків перед проведенням фізичного експерименту.Для проведення обчислювального експерименту обраний програмний комплекс Ansys Fluent. Розглядалось застосування k-ε та k-ω моделей турбулентності з їх модифікаціями і finite-rate та eddy-dissipation concept моделей горіння. Використання k-ω моделі турбулентності з SST модифікацією та методу eddy-dissipation concept для процесу горіння дозволяють отримати найближчий до відомих експериментальних даних результат. Інші комбінації моделей не дозволяють отримати результати, що відповідають фізичній картині детонації. Використання запропонованого поєднання розрахункових моделей дозволяє проводити обчислювальні експерименти для подальшого дослідження характеристик процесів, що протікають у камері імпульсного детонаційного двигуна.У ході чисельного дослідження виявлено особливості детонаційної течії, які впливають на процеси теплообміну у камері імпульсного детонаційного двигуна. За фронтом детонації утворюються поперечні хвилі, які сприяють значній турбулізації пристінкового шару. Турбулізація призводить до інтенсифікації теплообміну між продуктами детонації та стінками каналу.Аналізуючи результати моделювання визначено, що процес спорожнення камери починається у той час, коли зворотна хвиля розрідження прямує до тягової стінки. У цей момент починається поступове збільшення швидкості газового потоку у зоні сталих параметрів. Після відбиття хвилі розрідження від тягової стінки відбувається прискорення продукті детонації до рівня місцевої швидкості звуку.У третьому розділі проведено чисельний повний факторний експеримент для дослідження впливу конструктивних параметрів та режимних факторів на роботу камери детонаційного двигуна. Режимним параметром впливу виступав початковий тиск у детонаційній камері. Розглядались такі конструктивні фактори, як відносна довжина камери, відношення площі поперечного перерізу камери до мінімальної площі поперечного перерізу сопла та геометрична ступінь розширення сопла. За р^UDevelopment of detonation engines is one of the promising areas of development of rocket and space propulsion. Theoretical calculations show that they have greater efficiency compared to traditional liquid rocket engines. An additional advantage of detonation engines is the possibility of using simpler constructive schematic solutions in the design. Along with this, the design of the chamber of the detonation engine during operation is exposed to a much higher thermal load.To ensure the reliable operation of the rocket engine at the design stage, it is necessary to solve a number of complex technical tasks. One of the priority tasks is the development of a reliable engine chamber cooling system.In the first chapter, an analysis of publications on the issues of the dissertation was carried out and the contribution of research by other authors to the development of this topic was determined. The combustion process in the engine chamber is the main mechanism that determines its efficiency. There are two main types of combustion process: deflagration (subsonic) and detonation (supersonic). In most modern rocket and aircraft engines, which operate according to the Brayton cycle, fuel combustion occurs precisely in the deflagration mode. A detonation engine is a type of engine in which the combustion of the fuel mixture takes place in the detonation mode.Before starting the development of the cooling system, it is necessary to determine and evaluate the level of thermal load on the detonation engine chamber. In the professional literature, there are not so many works dedicated to the study of this topic. Therefore, each new study makes a significant contribution to the development of this issue.The existing methods of cooling the detonation engine chamber were analyzed, including: internal and external air cooling, internal curtain cooling and external flow cooling. The results of the analysis showed that it is necessary to develop and apply new promising methods of cooling for detonation engines. Finding an effective cooling system for the chamber of a rocket detonation engine is a complex task that requires an integrated approach, taking into account many factors that affect the performance of the chamber.The second chapter is devoted to the study of processes taking place in the chamber of a pulse detonation engine. Experimental detonation research is a complex process that requires sophisticated, high-precision equipment to obtain reliable results. Therefore, the best way to study detonation engines is the method of mathematical modeling using modern packages of applied problem-oriented programs. This simplifies the process of research and development of detonation engines. The use of mathematical modeling tools can help identify and eliminate a number of shortcomings before conducting a physical experiment.The Ansys Fluent software package was chosen for the computational experiment. The use of k-ε and k-ω turbulence models with their modifications and finite-rate and eddy-dissipation concepts of combustion models were considered. The use of the k-ω turbulence model with SST modification and the eddy-dissipation concept method for the combustion process allow obtaining the closest result to the known experimental data. Other combinations of models do not allow obtaining results corresponding to the physical picture of detonation. The use of the proposed combination of computational models allows conducting computational experiments for further investigation of the characteristics of the processes taking place in the chamber of the impulse detonation engine.During the numerical study, the features of the detonation flow were revealed, which affect the heat exchange processes in the chamber of the pulse detonation engine. Transverse waves are formed behind the detonation front, which contribute to significant turbulence of the wall layer. Turbulization leads to intensification of heat exchange between detonation products and channel walls.Analyzing the simulation results, it was determined that the process of emptying the chamber begins at the time when the return rarefaction wave goes to the traction wall. At this moment, a gradual increase in the gas flow rate begins in the zone of constant parameters. After the rarefaction wave is reflected from the traction wall, the detonation product is accelerated to the level of the local speed of sound.In the third chapter, a numerical full factorial experiment was conducted to study the influence of design parameters and mode factors on the operation of the detonation engine chamber. The initial pressure in the detonation chamber was the mode parameter of influence. Such design fact

Інтерес до вивчення неоднорідної структури іоносфери Землі ґрунтується на щохвилинному використанні у повсякденному житті радіозв'язку та освоєнні навколоземного космічного простору. Іоносфера використовується людством для радіозв'язку на великих відстанях. Для правильного використання того чи іншого частотного діапазону радіохвиль варто враховувати особливості іоносфери, її просторову та часову мінливість. Крім того, кожна область іоносфери характеризується процесами фонової іонізації, що залежать від пори року, доби, сонячної активності, географічного розташування та геомагнітної активності. Відомо, що атмосфера та іоносфера Землі знаходяться під впливом зовнішніх процесів як природного так і техногенного походження. Серед них важливу роль відіграють сонячний термінатор (СТ), сонячні затемнення, магнітні бурі, землетруси, цунамі, вибухи, старти ракет, потужне радіовипромінювання і т. ін. Основним механізмом поширення енергії та імпульсу від таких збурень в атмосфері є акустико-гравітаційні хвилі (АГХ). В свою чергу АГХ, що генеруються в нижній атмосфері та забезпечують зв'язок з верхньою, на висотах іоносфери часто мають прояви у вигляді рухомих іоносферних збурень (РІЗ). РІЗ призводять до спотворень радіохвиль, що впливає на роботу засобів радіолокації, радіозв'язку та супутникової навігації (погіршуючи точність геопозиціонування). Дослідження генерації АГХ і РІЗ, особливостей їхнього поширення та руйнування, сприяють покращенню прогнозування плазмових збурень та врахування їх дії на функціонування радіосистем різного призначення. Саме тому вивчення і моніторинг АГХ і РІЗ є актуальною задачею радіофізики та фізики атмосфери і геокосмосу, що має не тільки фундаментальне, а й велике прикладне значення. Одним з найбільш інформативних вимірювальних інструментів для іоносферної діагностики є радар некогерентного розсіяння (НР). В обсерваторії Інституту іоносфери НАН і МОН України (м. Харків) розташований єдиний у центральній Європі радар НР. Радар дозволяє отримувати дані про стан іоносфери в діапазоні висот від 100 до 1500 км. Більш повну інформацію про її параметри, на висотах нижче максимуму іонізації, одержують завдяки використанню іонозонду. Метою дисертаційної роботи є виявлення РІЗ, які викликані високоенергійними природними процесами, та аналіз їх параметрів за даними радарів НР; порівняльний аналіз параметрів РІЗ над різними довготними секторами для різних геофізичних умов та рівнів сонячної активності; фізичне тлумачення спостережуваних іоносферних ефектів.Наукова новизна дисертаційної роботи визначається поставленими завданнями та вперше отриманими результатами і полягає у наступному. 1. Вперше отримано характеристики РІЗ над Україною у діапазоні періодів 5 - 125 хв протягом багаторічного моніторингу стану іоносфери методом НР з 2006 р. по 2018 р. у спокійних умовах. Продемонстровано, що найбільша кількість РІЗ спостерігалася поблизу зимового сонцестояння та осіннього рівнодення.2. Оцінено основні параметри РІЗ поблизу характерних геофізичних періодів та під час геокосмічної бурі 1 – 3 вересня 2016 р. Встановлено взаємозв'язок низки РІЗ зі змінами магнітного поля в високих широтах.3. Вперше за даними радара НР Інституту іоносфери встановлено наявність ВМ РІЗ протягом усього року, що вказує на відсутність чітко вираженої залежності появи таких структур відносно рівня геомагнітної активності. 4. Проведено порівняння фонових параметрів іоносфери в періоди весняного рівнодення та літнього сонцестояння у 2016 р. за даними радарів НР Інституту іоносфери та обсерваторії Хейстек МТІ. Практична значимість отриманих результатів полягає у наступному.Дані, про варіації характеристик РІЗ над Східною Європою необхідні для поглиблених знань фізики процесів, що протікають в іоносфері та механізмів взаємодії між різними шарами атмосфери. Отримані результати параметрів СМ та ВМ РІЗ можуть бути використані при розробці моделі неоднорідної структури середньоширотної іоносфери, а також дозволять уточнити глобальні іоносферні моделі. Також, отримані результати дозволять більш точно прогнозувати ступінь нестабільності каналів радіозв'язку та налаштовувати їх параметри за різних геофізичних умов. Нарешті, такого роду дослідження, важливі для розвитку методів прогнозування та оцінки помилок геопозиціонування з використанням глобальних навігаційних супутникових систем.^UThe interest in studying the inhomogeneous structure of the Earth's ionosphere is based on every minute use of radio communications in everyday life and the exploration of outer space. Depending on the properties, the ionosphere is used by human civilization to establish long-distance radio communication. For the correct use of radio waves frequency range it is necessary to take into account the features of ionosphere, its spatial distribution and temporal variability. In addition, each region of the ionosphere is characterized by background ionization processes that depend on the season, day, solar activity, geographical location and geomagnetic activity. It is known that the external processes of both natural and anthropogenic origin impact on the Earth's atmosphere and ionosphere. Among them, the solar terminator (ST), solar eclipses, magnetic storms, earthquakes, tsunamis, explosions, rocket launches, powerful radio emission, and others play an important role. The main mechanism of energy and momentum transfer of such perturbations in the atmosphere is acoustic-gravity waves (AGW). AGW generated in the lower atmosphere and providing the energy transfer to the upper atmospheric layers manifest themselves at the ionospheric heights as traveling ionospheric disturbances (TIDs). TIDs lead to distortions of radio waves that impact on operation radars, radio communication and satellite navigation (deteriorating the accuracy of positioning). Studies of the generation of AGW and TIDs, features of their propagation and destruction, help to improve the prediction of plasma perturbations and take into account their effect on the functioning of different radio systems. That is why the study and monitoring of AGW and TIDs is an urgent task of radio physics and physics of the atmosphere and geospace, which is not only fundamental but also of great applied importance.One of the most informative measuring instrument for ionospheric diagnostics is incoherent scatter (IS) radar. It is the only radar in Central Europe which is located in the observatory of the Institute of Ionosphere of the National Academy of Sciences of Ukraine and the Ministry of Education and Science of Ukraine (Kharkiv). Radar allows to obtain the data on the ionospheric conditions in the range from 100 to 1500 km. More complete information about ionosphere parameters, at altitudes below the maximum of ionization, is obtained using the traditional ionosonde technique. The thesis aims to identify and analyze TIDs parameters caused by high-energy natural processes using data of IS radars; comprehensive analysis of TIDs parameters over different longitudinal sectors for different geophysical conditions and levels of solar activity; physical interpretation of the observed effects in the ionosphere.The scientific novelty of the dissertation is determined by the tasks and the results obtained for the first time and is as follows.1. For the first time the TIDs characteristics over Ukraine in the range of periods 5 - 125 min during long-term monitoring of the ionosphere from 2006 to 2018 in calm conditions were obtained using IS technique. 2. The main TIDs parameters near the characteristic geophysical periods and during the geocosmic storm on September 1 – 3, 2016 are estimated. The relationship of TIDs number with magnetic field changes at high latitudes is established.3. For the first time, according to the IS radar of Institute of Ionosphere, the presence of large-scale TIDs was established throughout the year. This indicates the lack of a clear dependence of such structures appearance with geomagnetic activity level.4. A comparison of background ionospheric parameters in the periods close to the vernal equinox and the summer solstice in 2016 was performed. Information about TIDs characteristics over Eastern Europe has a big importance for extending the knowledge about the physics of processes occurring in the ionosphere and the mechanisms of interaction between different atmosphere layers. The obtained results of the parameters of medium-scale and large-scale TIDs can be used for improving the local model of the mid-latitude inhomogeneouse ionosphere, as well as allow to upgrade the global ionospheric models. Also, the obtained results will allow to more accurately predict the degree of instability of radio channels and adjust their parameters under different geophysical conditions. Finally, the obtained results are important for the development of techniques for predicting and estimating the geopositioning errors of global navigation satellite systems.

В XXI сторіччі було виокремлено три основні фактори, які формують розвиток ракетно-космічної техніки. Перший фактор – активна комерціалізація космосу. Це означає, що створення ракети-носія (РН) обґрунтовується не вимогами забезпечення престижу країни, як це було в XX сторіччі, а виключно вимогами ринку. Очевидно, що вони породжують конкурентну боротьбу, що змінює розуміння ефективності ракетно-космічного комплексу (РКК). У ринковому аспекті, ефективність РКК визначається мінімальною ціною за виконання пускової місії із забезпеченням загальноприйнятої надійності, мобільністю надання пускових послуг, можливістю адаптації до специфічних вимог ринку.Другим суттєвим фактором, що формує напрямок розвитку ракетно-космічної техніки, є мініатюризація електроніки. Цей фактор збільшує запит на запуск малих ракет-носіїв. Очевидно, що концепція малої ракети-носія повинна передбачати максимальну автономію від підрозділів космодрому для зменшення ціни експлуатації та забезпечення мобільності надання пускових послуг.Третім важливим фактором є вимоги до екологічності та безпеки експлуатації ракетної техніки. Цей фактор формує необхідність пошуку та використання компонентів палива, які були б безпечними не тільки у процесі експлуатації, а й у процесі їх виготовлення.Перші два фактори роблять актуальними розробку двигунних установок на висококиплячому паливі. Проте третій фактор робить неможливим використання «класичних» висококиплячих компонентів палива, таких як несиметричний диметилгідразин та азотний тетроксид. Єдиним паливом, яке сьогодні задовольняє більшості вимог, є пара: перекис водню – керосин. Таке паливо має ряд переваг над класичними кріогенним компонентами. По-перше, у випадку затримки пуску немає необхідності зливати компоненти палива, що забезпечує мобільність пускової місії. По-друге, немає необхідності постійної дозаправки ракети-носія, що збільшує незалежність ракети-носія від космодрому. По-третє, немає необхідності у складних системах термостатування, захолоджування агрегатів, температурного компенсування трактів. Метою дисертаційної роботи є визначення закономірностей процесів в тракті охолодження, внутрішньобакових процесів, в системах запуску та регулювання двигуна, що працює на парі компонентів: висококонцентрований перекис водню – керосин, визначення методів виготовлення основних вузлів двигуна на основі сучасних технологій;Для досягнення поставленої мети потрібно було вирішити ряд науково-технічних задач:- уточнення відомої методики розрахунку трактів охолодження камери згоряння двигуна перекисом водню в умовах значного надлишку окислювача з врахуванням особливостей технології виготовлення;- визначення впливу параметрів регулюючих елементів на режим роботи ракетного двигуна на компонентах палива: перекис водню – керосин в умовах значного надлишку окислювача;- визначення ключового термодинамічного співвідношення, яке виключає об'ємну конденсацію робочого тіла під час наддування бака окислювача продуктами розкладання перекису водню, та математичне моделювання внутрішньобакових процесів; - визначення впливу характеристик сучасних адитивних технологій на конструкцію основних вузлів ракетного двигуна. Об'єкт дослідження – процеси, що відбуваються у тракті охолодження камери ракетного двигуна, внутрішньобакові процеси та динамічні процеси запуску та регулювання ракетних двигунних установок, що працюють на компонентах палива висококонцентрований перекис водню – керосин.Предмет дослідження – параметри та характеристики ракетних двигунних установок, що працюють на компонентах палива висококонцентрований перекис водню – керосин.^UIn the XXI century, three main factors, that make the development of rocket and space technology, were identified. The first factor is the active commercialization of space. It means that the creation of a launch vehicle is not based on the requirements of ensuring the prestige of the country, as it was in the XX century, but only on the requirements of the market. It is obvious that market interactions give a rise to competition, which changes the understanding of the effectiveness of the rocket and space complex (RSC). In the market aspect, the effectiveness of the RSC is determined by the mobility of launch services, the ability to adapt to specific market requirements, as well as the minimum price for the launch mission.The second significant factor that forms the direction of development of rocket and space technology is the miniaturization of electronics. This factor increases the demand for the launch of small launch vehicles. Obviously, the concept of a small launch vehicle should provide maximum autonomy from the spaceport to reduce the cost of operation and ensure the mobility of launch services.The third important factor is the requirements for environmental friendliness and safety of missile technology. This factor creates the need to find and use fuel components that would be safe not only during operation, but in the process of their manufacturing.The first two factors make the development of storable propellant launch vehicles relevant. However, the third factor makes it impossible to use classic storable propellant such as unsym-dimethylhydrazine and dinitrogen tetroxide. The only fuel that meets all the requirements is a match of hydrogen peroxide - kerosene. This fuel has a number of advantages over the classic cryogenic components. First, in the event of a start delay, there is no need to drain the fuel components, which ensures the mobility of the launch mission. Secondly, there is no need for constant refueling of the launch vehicle, which increases the independence of the launch vehicle from the spaceport. Third, there is no need for a complex system of thermostating and cooling units.The purpose and objectives of the study – to investigate the throttling and launch processes of the rocket engine running on hydrogen peroxide - kerosene, as well as the formation of recommendations for the design of modern rocket propulsion systems, taking into account trends in the market of the launch services.The object of the study is rocket engines running on fuel components hydrogen peroxide – kerosene.The subject of the study is a method of rocket engines thrust chamber manufacturing; processes of thrust chambers (TCh) cooling organization; static and dynamic processes occurring in rocket propulsion systems. Also the internal tank processes that occur during the inflation of the engine fuel tanks are the subject of the study.

Розглянуто різні способи розрахунку навантажень, що діють на ракету під час стоянки: детерміністський, спектральний та новий метод прогнозованого навантаження. Розроблено систему контролю навантажень, яка дозволяє на підставі показників датчиків про поточні значення параметрів вітру і хитавиці стартової платформи оцінити навантаження, що діють на ракету під час її стоянки перед пуском для прийняття рішення про можливість продовження передпускових операцій або припинення пуску. Проведено порівняння результатів розрахунків, одержаних різними методами. Доведено необхідність переходу від погодного критерію можливості пуску, що враховує лише кілька параметрів (обмеження за швидкістю вітру і висотою хвилі, які введені за результатами розрахунків навантажень на етапі проектування за аналогією з наземним стартом) до нового критерію здійснення пуску, що враховує безпосередньо навантаження, які діють на ракету. Підтверджено результати теоретичних розрахунків шляхом порівняння з даними двох експериментальних систем.

  Скачати повний текст

Встановлено особливості комбінованої токсичної дії 1,1 діметилгідразину й азотного тетраоксиду на організм обслуговуючого персоналу з іншими негативними факторами виробничого процесу - підвищеними фізичними навантаженнями, змінами теплообміну, нервово-емоційною напругою. Розроблено комплекс профілактичних заходів щодо поліпшення умов праці військовослужбовців під час демонтажу ракетних комплексів. Апробовано гігієничні заходи, що складаються з дій, спрямованих на поліпшення захищеності органів дихання, проведення превентивної реалібітації, використання засобів профілактики та лікування.

  Скачати повний текст

Встановлено, що комплексний вплив на організм військовослужбовців 43 Ракетної армії, робота яких пов'язана з рідкими компонентами ракетного палива відповідних факторів - токсичних, виробничо-технологічних і ситуативно-середовищних, призводить до збільшення рівня захворюваності за класами хвороб органів кровообігу, дихання та травлення. Доведено, що професійно зумовленими хворобами є виразкова хвороба шлунка та 12-палої кишки, гіпертонічна хвороба, хронічна ішемічна хвороба серця. Розроблено пропозиції щодо доповнення існуючої системи медичного контролю та реабілітації, основою яких визначено комплексний підхід до вивчення стану здоров'я військовослужбовців з урахуванням умов праці, оцінки їх фізичних і функціональних резервів, духовного та соціального комфорту, що дозволяють зберегти високий рівень працездатності та професійного довголіття.

  Скачати повний текст

Дисертація на здобуття наукового ступеня кандидата технічних наук (доктора філософії) за спеціальністю 05.23.17 «Будівельна механіка» (19 – архітектура та будівництво). – Державний вищий навчальний заклад «Придніпровська державна академія будівництва та архітектури», Міністерство освіти і науки України, Дніпро, 2021.Вивчення деформування та стійкості пологих тонкостінних конічних оболонок та сферичних сегментів при зовнішньому тиску та неоднорідному напружено-деформованому стані (НДС), що обумовлено періодично дискретним закріпленням краю оболонки, наявністю дії комбінації двох та більше зовнішніх навантажень або нерівномірністю прикладеного навантаження, має великий практичний інтерес у зв'язку з проблемою складності розрахунків конструкцій даного типу в реальних умовах. Розрахунок багатьох таких конструкцій, наприклад огороджувальної конструкції силосу (кришка, днище), елементів авіатехніки та ракетобудування, вимагає застосування методики для аналізу процесу геометрично нелінійного деформування, що приводить до необхідності застосування великої комп'ютерної потужності для моделювання та розрахунку процесу деформування конструкції. У зв'язку з вищевказаним, особливий інтерес представляє дослідження ефекту статичного резонансу та вдосконалення методики для прогнозування небезпечних моделей навантаження оболонок при періодичному в окружному напрямку неоднорідному НДС або при суттєво неоднорідному НДС.У даній роботі досліджуються три чинники неоднорідного НДС пологих тонкостінних оболонок, які представлені наступними умовами: 1) наявність періодичного в окружному напрямку дискретного закріплення краю оболонки (шарнірне рухоме закріплення чергується з шарнірно нерухомим на рівновеликих ділянках) при дії зовнішнього однорідного нормального до поверхні оболонки тиску (задача №1); 2) наявність комбінації дій зовнішнього однорідного нормального до поверхні тиску q та прикладеної у точці сили F при шарнірному нерухомому закріпленню краю оболонки (задача №2); 3) моделювання впливу вітрового навантаження з нелінійною залежністю значення прикладеного нормального до поверхні оболонки тиску в окружному напрямку (задача №3). Отримано у результаті рішення задачі №1 дані та їх аналіз підтверджують та вдосконалюють раніше отримані залежності для прогнозування ефекту статичного резонансу у пологих тонкостінних конічних оболонок. Отримана залежність чітко детермінує змінюваність періодично неоднорідного в окружному напрямку НДС оболонки, яка дорівнює половині суми змінюваності першого тону власних коливань ненавантаженої оболонки та змінюваності першої форми втрати стійкості при біфуркації. В обох випадках, рішення виконується у лінійній постановці.Отримано у результаті рішення задачі №2 дані та їх аналіз дозволили визначити межі впливу розташування точки прикладання сили вздовж утворюючої оболонки. Отримані нелінійні залежності «qcr – L/R» чітко виділяють три основні зони впливу сили на загальну модель процесу деформування та втрати стійкості оболонки – від поступового падіння несучої здатності оболонки з розповсюдженням хвиль по всій поверхні оболонки при втраті стійкості до різкого падіння несучої здатності з локалізацією хвиль в районі точки прикладання сили. Загалом, аналізуючи та осереднюючи отримані дані, перехід від поступового до різкого падіння несучої здатності спостерігається при розташуванні точки прикладання сили у інтервалі L/R = 0,25…0,75.Отримано у результаті рішення задачі №3 дані та їх аналіз дозволили створити наближену до реальності модель вітрового навантаження оболонки, що дозволяє прогнозувати характер деформування та форму втрати стійкості для даного типу навантаження.Результати рішення трьох зазначених раніше задач дозволяють проводити аналіз НДС збудованих або споруд, що проектуються, у широкому спектрі умов їх експлуатації. Завдяки цьому можливо точно прогнозувати небезпечні з точки зору зниження значень несучої здатності оболонки комбінації умов, що спричиняють неоднорідний НДС, та надавати рекомендації щодо зменшення впливу таких факторів, як періодично дискретне закріплення краю, комбінація дії зовнішнього однорідного тиску та прикладеної у точці сили, а також дія вітрового навантаження. При цьому, для прогнозування таких небезпечних ситуацій, стало можливим спиратись на результати рішення лише лінійних задач стійкості без необхідності застосовувати машинні потужності для рішення задач деформування у геометрично нелінійній постановці.Ключові слова: пологі тонкостінні оболонки, розрахунковий комплекс ANSYS, неоднорідний напружено-деформований стан, комбіноване навантаження, вітрове навантаження, періодично дискретне закріплення краю.^UThe thesis for the scientific degree of a candidate of technical sciences (Doctor of Philosophy) in specialty 05.23.17 “Structural mechanic” (19 – architecture and engineering). – State Higher Educational Establishment “Prydniprovs'ka State Academy of Civil Engineering and Architecture”, Ministry of Education and Science of Ukraine, Dnipro, 2021.An abrupt decrement of load-bearing capacity was noticed in result of study of deformation and stability of thin-walled closed cylindrical shells and this phenomenon was named “static resonance”. The essence of static resonance consists in next. An abrupt decrement of load-bearing capacity with increment of pre-critical displacements happens when variability of non-uniform in circumferential direction SSS coincides or is equal to the variability of first tone of Eigen oscillations of unloaded shell.In this work next factors of non-homogeneous SSS for thin-walled shallow shells are investigated: 1) presence of periodical in circumferential direction discrete border fixation (mobile hinge was changed by immobile hinge) under action of external uniform normal to the surface of shell pressure (task 1); 2) presence of combination of external uniform normal to the surface pressure q and applied in the point force F in case of immobile hinge fixation of shell's border (task 2); 3) modeling of wind load in form of non-linear distribution in circumferential direction (task 3).An investigation of deformation process and stability of thin-walled shallow shells in case of presence of each factor of non-homogeneous SSS has been conducted by to ways. From one side, a numerical model of thin-walled shallow shell was created using software environment ANSYS and finite element FE SHELL 281 that let obtain a spatial shell model and investigate a variability of non-homogeneity of SSS in circumferential direction. From another side, a row of physical experiments of study of thin-walled shallow conical shell of small scale has been made for task 1 – shell under action of external normal pressure and periodically discrete border fixation.Obtained due to the solving of task 1 results and their analysis approve and improve obtained earlier dependencies for static resonance phenomenon forecasting for than-walled shallow conical shells. Obtained dependency clearly determines the variability of periodically non-homogeneous in circumferential direction SSS of shell that is equal to the half-sum of variability of either first tone of Eigen oscillations of unloaded shell or first tone of bifurcation. Solution was made for linear problem in both cases.Obtained due to the solving of task 2 results and their analysis helped to determine limits influence of point of force application along shell generatrix. Obtained non-linear dependencies “qcr – L/R” clearly determines three main area of force influence on general model of stability loss and deformation process – from slow decrement of load-bearing capacity with wave propagation along all the shell surface to the abrupt decrement of load-bearing capacity with wave localization around point of force application. In general, after analysis of obtained data, the transition from slow to abrupt decrement of load-bearing capacity happens in case when point of force application lays in interval L/R = 0.25 … 0.75. Obtained due to the solving of task 3 results and their analysis helped to create model of wind load that is close to reality that let to forecast the way the shell deformation process happens. In general, shallow thin-walled shells can bear wind calculative loads with large preserve coefficient according to the first and second limit calculation state. Created numerical models let investigate a deformation process and stress-strain state of construction on each state of loading.Due to that it is possible to forecast the dangerous combinations of loads that cause non-homogeneous SSS, and to give recommendations of decrease of influence of factors like periodically discrete border fixation, combination of loads or action of wind load. In addition, such a forecast is possible to do because of solution of linear problems only without a necessity of use of large computational power to solve geometrically non-linear problem of deformation.Key words: shallow thin-walled shells, software ANSYS, non-homogeneous stress-strain state, combined load, wind load, periodically discrete border fixation.

Розроблено метод розрахунку повзучості і тривалої міцності, що дозволяє на етапі проектування елементів відповідальної машинобудівної, авіаційної та ракетно-космічної техніки ефективно і з достатньою мірою вірогідності оцінити їхній напружено-деформований стан та з урахуванням встановлених закономірностей надати пруктичні рекомендації щодо забезпечення міцності. Алгоритм методу, що пропонується, реалізовано у вигляді комплексу програм для розрахунку тонких положистих оболонок та пластин при їхньому статичному та циклічному навантаженні, його вірогідність підтверджена розв'язанням тестових прикладів та ряду практичних задач, а також порівнянням з експериментальними даними.

  Скачати повний текст

Розглянуто питання створення волокнистих і волокнисто-шаруватих високотемпературних композиційних матеріалів, доцільності використання економнолегованого нікелевого сплаву та шаруватої ніобієво-титанової композиції як матриць, зміцнених вольфрамо-ренієвими волокнами, для виготовлення деталей ракетних двигунів. Встановлено, що за температур, які циклічно змінюються протягом декількох годин, доцільно використовувати менш сумісний з вольфрамо-ренієвими та більш міцний за підвищених температур сплав ЕК64, ніж термодинамічно більш сумісний з зазначеними волокнами, і менш міцний за підвищених температур сплав ВЖ98. Доведено, що в шаруватій ніобієво-титановій матриці найбільш ймовірною причиною знеміцнення вольфрамо-ренієвих волокон за умов термічної дії є дифузія вуглецю із матеріалу волокон до титанового прошарку. Розроблено рекомендації щодо усунення даного дефекту, визначено технологічні режими одержання композиційних матеріалів, які використано на підприємствах для виготовлення насадків радіаційного охолодження.

  Скачати повний текст

  Скачати повний текст

Дисертація присвячена розробці та обґрунтуванню схемних рішень ракетного двигуна з використанням детонаційного процесу для підвищення енергомасових характеристик установки в цілому. Визначено структуру поля течії компонентів палива в кільцевій детонаційній камері згоряння біля форсуночної головки, яка також впливає на ефективність проходження детонаційного фронту. Проведено комп'ютерне моделювання течії суміші через форсунки різних схем з метою оптимізації за критерієм мінімального масштабу турбулентності, що в свою чергу веде до зменшення часу дифузійного вирівнювання. На основі отриманих даних було зроблено висновок про не можливість забезпечення оптимального для детонації сумішоутворення в існуючих схемах, та запропоновано перехід до форкамери. Розроблено схему детонаційного ракетного двигуна з ініціацією імпульсів ротаційною детонацією. На її основі розроблено пристрій допалювання відпрацьованого турбінного газу в детонаційному режимі для двигуна типу РД861К. Проведено експериментальні випробування на моделях елементів цього пристрою для верифікації технічних рішень. Розроблено твердопаливний шнуровий детонаційний двигун для відведення стулок головного обтікача, що відділяється від ракети при польоті в приземних щільних шарах атмосфери з надзвуковою швидкістю. В результаті комп'ютерного моделювання виявлено особливості обтікання стулок набігаючим потоком, що сприяють процесу їх розділення і відведення. Проведено експериментальні дослідження паливних композицій на основі нітрату гідроксиламонію, що можуть використовуватись для детонаційних пристроїв в ракетній техніці.^UThe thesis is devoted to development and substantiation of rocket engine circuit decisions with use of detonation process for increase of energy and mass characteristics of installation as a whole. The structure of the fuel component flow field in the annular detonation chamber of the combustion near the injector head is determined, which also affects the detonation front moving efficiency. Computer simulation of the mixture flow through the nozzles of different schemes for optimizing according the criterion of the turbulence minimum scale was conducted which in turn leads to decrease in the diffusion equalization time. Based on the obtained data, it was concluded that it is not possible to provide the optimal mixture for detonation in the existing schemes. The transition to the prechamber was proposed. The scheme of the detonation rocket engine with initiation of impulses by rotational detonation is developed. Based on it, a device for combustion of exhaust turbine gas in the detonation mode for the engine of type RD861K was developed. Experimental tests on this device element models for verification of technical decisions are carried out.A solid-fuel cord detonation engine has been developed to divert the wings of the main fairing separated from the rocket during flight in the surface dense layers of the atmosphere with supersonic speed. As a result of computer simulation of the wing flow by the oncoming flow, the effects contributed to the process of their separation and removal are revealed.Experimental studies of fuel compositions based on hydroxyl ammonium nitrate, which can be used for detonation devices in rocket technology, have been carried out.

Дисертація присвячена розробці та обґрунтуванню схемних рішень ракетного двигуна з використанням детонаційного процесу для підвищення енергомасових характеристик установки в цілому. Визначено структуру поля течії компонентів палива в кільцевій детонаційній камері згоряння біля форсуночної головки, яка також впливає на ефективність проходження детонаційного фронту. Проведено комп'ютерне моделювання течії суміші через форсунки різних схем з метою оптимізації за критерієм мінімального масштабу турбулентності, що в свою чергу веде до зменшення часу дифузійного вирівнювання. На основі отриманих даних було зроблено висновок про не можливість забезпечення оптимального для детонації сумішоутворення в існуючих схемах, та запропоновано перехід до форкамери. Розроблено схему детонаційного ракетного двигуна з ініціацією імпульсів ротаційною детонацією. На її основі розроблено пристрій допалювання відпрацьованого турбінного газу в детонаційному режимі для двигуна типу РД861К. Проведено експериментальні випробування на моделях елементів цього пристрою для верифікації технічних рішень.Розроблено твердопаливний шнуровий детонаційний двигун для відведення стулок головного обтікача, що відділяється від ракети при польоті в приземних щільних шарах атмосфери з надзвуковою швидкістю. В результаті комп'ютерного моделювання виявлено особливості обтікання стулок набігаючим потоком, що сприяють процесу їх розділення і відведення. Проведено експериментальні дослідження паливних композицій на основі нітрату гідроксиламонію, що можуть використовуватись для детонаційних пристроїв в ракетній техніці.^UThe thesis is devoted to development and substantiation of rocket engine circuit decisions with use of detonation process for increase of energy and mass characteristics of installation as a whole. The structure of the fuel component flow field in the annular detonation chamber of the combustion near the injector head is determined, which also affects the detonation front moving efficiency. Computer simulation of the mixture flow through the nozzles of different schemes for optimizing according the criterion of the turbulence minimum scale was conducted which in turn leads to decrease in the diffusion equalization time. Based on the obtained data, it was concluded that it is not possible to provide the optimal mixture for detonation in the existing schemes. The transition to the prechamber was proposed. The scheme of the detonation rocket engine with initiation of impulses by rotational detonation is developed. Based on it, a device for combustion of exhaust turbine gas in the detonation mode for the engine of type RD861K was developed. Experimental tests on this device element models for verification of technical decisions are carried out.A solid-fuel cord detonation engine has been developed to divert the wings of the main fairing separated from the rocket during flight in the surface dense layers of the atmosphere with supersonic speed. As a result of computer simulation of the wing flow by the oncoming flow, the effects contributed to the process of their separation and removal are revealed.Experimental studies of fuel compositions based on hydroxyl ammonium nitrate, which can be used for detonation devices in rocket technology, have been carried out.

В межах єдиної варіаційної проблеми розглянуті задачі оптимізації параметрів, вибору траєкторій польоту і оптимального керування рухом і роботою системи забезпечення життєдіяльності (СЗЖ) космічних апаратів, призначених для здійснення пілотованих міжпланетних експедицій. Досліджується ефективність активного скидання відходів СЗЖ за рахунок енергії реактивного струменя ракетних двигунів великої тяги у порівнянні з частковою регенерацією робочих речовин СЗЖ. Підтверджено принципову можливість здійснення перших пілотованих експедицій на Марс до розробки перспективних біорегенеративних СЗЖ.

  Скачати повний текст

На підставі аналізу опублікованих документів, а також архівних і статистичних матеріалів досліджено розвиток протичовнової зброї надводних кораблів Радянського Союзу у післявоєнний період (1945 - 1991 рр). Висвітлено основні фактори, що вплинули на розвиток бомбової, торпедної та ракетної протичовнової зброї надводних кораблів, а також мінної протичовнової зброї. Значну увагу приділено тенденціям розвитку вітчизняної протичовнової зброї. Вивчено її параметри, прогнозовані для найближчих 10 - 15-ти років.

  Скачати повний текст

Дисертаційна робота спрямована на розвиток наукових основ і уявлень щодо отримання радіопрозорих керамічних матеріалів на основі системи RO – Al2O3 – SiO2 (RО – SrО, BaО) та дослідження їх електродинамічних та експлуатаційних властивостей.Об’єкт дослідження – процеси спікання та фазоутворення керамічних матеріалів з комплексом діелектричних властивостей, здатних забезпечити максимальне пропускання електромагнітних хвиль радіочастотного діапазону.Предмет дослідження – фізико-хімічні закономірності формування, властивості, фазовий склад і структура радіопрозорих керамічних матеріалів на основі композицій системи RO-Al2O3-SiO2; (RО = SrО, BaО) та технологічні параметри виготовлення захисних конструкцій радіотехнічних систем авіаційних об’єктів.Дисертацію присвячено вирішенню науково-практичної задачі – створенню технології виготовлення носових обтічників та елементів захисних конструкцій антенних систем авіаційних об’єктів з використанням розроблених радіопрозорих керамічних матеріалів, які володіють комплексом заданих функціональних та високих експлуатаційних властивостей.Проаналізовано переваги та недоліки існуючих радіопрозорих матеріалів і технології виробництва антенних обтічників з них. Детально розглянуто сполуки, здатні забезпечити низькі показники діелектричних властивостей, високу жаростійкість, термічну та хімічну стійкість.Обґрунтовано вибір оксидних композицій для отримання цельзіанової та славсонітової кераміки. Досліджено вплив добавок MgO, Cr2O3, ZrSiO4, TiO2, CaCO3, B2O3, MoO3 та евтектичної композиції Li2O : SnO2 на процеси структуро- та фазоутворення цельзіанової кераміки за умови зниженої температури синтезу. Доведено ефективність дії евтектичної добавки Li2O : SnO2 на утворення та синтез фази цельзіану.Визначено оптимальні технологічні параметри синтезу цельзіану та славсоніту (температура випалу, витримка за максимальної температури). Встановлено раціональну тривалість помелу продуктів синтезу за результатами досліджень зміни дисперсності продуктів синтезу при подрібненні. Визначено, що найкращих показників фізико-механічних властивостей розроблені керамічні матеріали набувають в умовах ізотермічної витримки впродовж 4 год за температури випалу 1350 °С. Встановлено структурно-фазові особливості отриманої кераміки методами рентгенофазового аналізу та скануючої електронної мікроскопії: отримані керамічні матеріали є високооднорідними монофазними щільноспеченими. Кристалічна фаза представлена дисперсними сполуками цельзіану або славсоніту, що забезпечують комплекс заданих функціональних та експлуатаційних властивостей.Представлено розроблені технології виготовлення носових обтічників для захисту антенного обладнання авіаційних об’єктів, отриманих із розроблених радіопрозорих керамічних матеріалів із заданими функціональними та високими експлуатаційними властивостями.З використанням термодинамічного аналізу обґрунтовано вірогідність взаємодії розробленої кераміки з кислотними (Н2SO4, HСl, HNO3) та лужними (NaОН, Na2CO3) реагентами та експериментально підтверджено, що радіопрозорі керамічні матеріали на основі цельзіану та славсоніту мають підвищену хімічну стійкість до стандартних розчинів луг (NaОН, Na2CO3) та хлороводневої кислоти. Враховуючи значення енергії Гіббса, показано, що більш негативний вплив на керамічні матеріали вказаного складу має нітратна кислота.Проведено розрахунки параметрів газодинаміки та напружено-деформованого стану керамічних антенних обтічників, на основі розроблених складів цельзіанової та славсонітової кераміки та показано, що обтічник виготовлений з кераміки зазначених складів імовірно зберігатиме цілісність в усіх розглянутих температурних режимах. Експериментально встановлено температуру плавлення розроблених керамік цельзіанового та славсонітового складу.Експериментально підтверджено доцільність виготовлення виробів та деталей конструкцій для захисту радіоелектронного обладнання у ракетній, авіаційній та космічній галузях за розробленими технологічними параметрами з використанням отриманих радіопрозорих керамічних матеріалів із стабільно низькими у міліметровому діапазоні частот 26 – 37,5 ГГц показниками діелектричних (ε = 4,5‒5,3; tgδ = 0,008‒0,015) та електродинамічних (kпер = -5,5…-2,0 дБ; kвідб = - 1,8 … - 6,1 дБ) характеристик, що задовольняє вимоги щодо їх функціональності.^UThe dissertation is aimed at the development of scientific foundations and concepts for obtaining radio-transparent ceramic materials based on the RO – Al2O3 – SiO2 (RO – SrО, BaО) system and researching their electrodynamic and operational properties.The object of the study – the processes of sintering and phase formation of ceramic materials with a complex of dielectric properties capable of ensuring maximum transmission of electromagnetic waves in the radio frequency range.The subject of the study – the physicochemical regularities of formation, properties, phase composition and structure of radiotransparent ceramic materials based on compositions of the RO-Al2O3-SiO2 system (RO = SrО, BaО) and technological parameters of manufacturing protective structures of radio engineering systems of aviation facilities.The dissertation is dedicated to the solution of a scientific and practical problem - the creation of a technology for manufacturing nose fairings and elements of protective structures of antenna systems of aviation objects using developed radio-transparent ceramic materials that possess a set of specified functional and high operational properties.The advantages and disadvantages of existing radio-transparent materials and the technology of manufacturing antenna fairings from them are analyzed. The most promising compounds capable of providing low dielectric properties, high heat resistance, thermal and chemical resistance are considered in detail.Substantiates the choice of oxide compositions for obtaining celsian and slawsonite ceramics. The influence of additives MgO, Cr2O3, ZrSiO4, TiO2, CaCO3, B2O3, MoO3 and the eutectic composition Li2O : SnO2 on the processes of structure and phase formation of celsian ceramics under conditions of reduced synthesis temperature was studied. The effectiveness of the eutectic additive Li2O : SnO2 on the formation and synthesis of the celsian phase in the studied temperature range has been proven.Optimal technological parameters for the synthesis of celsian and slawsonite (firing temperature, exposure at the maximum temperature) were determined. The rational duration of grinding synthesis products was established based on the results of research on the change in the dispersion of synthesis products during grinding. It was determined that the best indicators of physical and mechanical properties of the developed ceramic materials are obtained in conditions of isothermal aging for 4 hours at a firing temperature of 1350 °C. The structural and phase features of the obtained ceramics were established by the methods of X-ray phase analysis and scanning electron microscopy: the obtained ceramic materials are highly homogeneous monophase densely sintered. The crystalline phase is represented by dispersed compounds of celsian or slawsonite, which provides a set of specified functional and operational properties.The developed technologies for the production of nose fairings for the protection of aerial equipment of aviation facilities, obtained radio-transparent ceramic materials based on celsian and slawsonite with specified functional and high operational properties are presented.Using thermodynamic analysis, the probability of the interaction of the developed ceramics with acidic (Н2SO4, HСl, HNO3) and alkaline (NaОН, Na2CO3) reagents is substantiated, and it is experimentally confirmed that radio-transparent ceramic materials based on celsian and slawsonite have increased chemical resistance to standard alkali solutions (NaОН, Na2CO3) and hydrochloric acid. Taking into account the value of the Gibbs energy, it is shown that nitric acid has a more negative effect on ceramic materials of the specified composition.Calculations of the parameters of gas dynamics and the stress-strain state of fairings were carried out, based on the developed compositions of celsian and slavsonite ceramics, and it was shown that the fairing made of ceramics of the specified compositions will maintain its integrity in all considered temperature regimes. The melting temperature of the developed ceramics of celsian and slawsonite composition was determined experimentally.The expediency of manufacturing parts of protective structures of radio-electronic equipment in the missile and aerospace industries according to the developed technological parameters using the obtained radio-transparent ceramic materials with consistently low dielectric and electrodynamic characteristics in the millimeter frequency range of 26-37.5 GHz has been experimentally confirmed.

У дисертації визначено загальні проблеми оцінки польотної безпеки під час пусків ракет-носіїв (РН) і бойових ракет (БР) з метою підвищення безпеки персоналу та об'єктів ракетних комплексів, а також населення і об'єктів уздовж трас польоту (є складовою частиною загальної проблематики забезпечення безпеки бойових і космічних ракетних комплексів). Проаналізовано недоліки традиційних моделей оцінки безпеки при штатному польоті та у разі аварії РН (БР). Для штатного польоту в районах падіння відокремлюваних частин (ВЧ) вдосконалення моделей пов'язане з урахуванням можливої фрагментації. Розроблені моделі дозволяють врахувати апріорну інформацію щодо фрагментації ВЧ ракет-аналогів, а також невизначеність висоти початкового руйнування ВЧ. Для аварійного польоту побудова більш досконалих моделей покликана врахувати особливості систем безпеки польоту (СБП), якими обладнані РН і БР розробки ДП «КБ «Південне» для виявлення аварійного стану і аварійного вимкнення двигуна (АВД). Узагальнення побудованих моделей дозволяє врахувати можливі блокування АВД (насамперед, на початковій ділянці польоту) і фрагментацію аварійної РН на ділянці пасивного падіння. Запропоновано більш точне зображення зон ураження об'єктів в моделях оцінки безпеки з використанням багатокутників, що значно підвищує адекватність розроблених моделей польотної безпеки. Вирішено ряд практичних задач, пов'язаних з побудовою небезпечної зони для людей і оцінкою колективного ризику для населених пунктів, вибором часу блокування АВД на початковій ділянці польоту, оцінкою ризиків для лінійних об'єктів. Розглянуто теоретичні питання оцінки ймовірності відсутності аварії на борту РН, оснащеної СБП, яка забезпечує виявлення і запобігання аварійних ситуацій, а також впливу такої системи на виконання РН основного завдання. Побудовано моделі оцінки безпеки для бойових тактичних і оперативно-тактичних ракет, оснащених касетної бойовою частиною в разі проведення випробувань на території України.Підвищення надійності РН є одним з головних чинників підвищення польотної безпеки. У зв'язку з цим побудовані більш досконалі моделі оцінки надійності систем РН і її ступенів, придатні для різних етапів розробки. Зокрема, такі моделі дозволяють врахувати використовувані в процесі проектування коефіцієнти безпеки, та доопрацювання, що проводяться в процесі випробувань. Окрему увагу приділено параметричним моделям надійності і безпеки, для яких рекомендовано використовувати універсальні розподіли: узагальнений лямбда-розподіл в одновимірному випадку та нормальну зв'язку на його основі для випадків більшої розмірності. Розроблені моделі знайшли практичне застосування для визначення надійності ступенів ракети-носія сімейства «Зеніт», визначення параметричної надійності та достатності палива.Ключові слова: ракета-носій, польотна безпека, нештатна ситуація, аварія, аварійне вимкнення двигуна, відокремлювана частина, індивідуальний ризик, колективний ризик, зона ураження об'єкта; польотна надійність^UThe dissertation defines general problems in evaluating flight safety for launch vehicles (LV) and missile launches in order to increase the safety of space launch system facilities and personnel as well as people living along the line of flight (the described problems are a part of the general issue of ensuring the safety of combat missile systems and space launch systems). Shortcomings of traditional safety evaluation models were analyzed for the cases of LV (missile) normal flight and emergency. For normal flight, the model improvement is related to the consideration of possible fragmentation in areas of separating parts (SP) fall. The developed flight safety evaluation model allow taking into account the prior information on fragmentation of analogue vehicles and the uncertainty of SP initial destruction altitude. For emergency flight, the specifics of flight safety systems (FSS) installed on Yuzhnoye launch vehicles and missiles to identify emergency conditions and emergency engine shutoff (EES) should be taken into account in creating more advanced flight safety evaluation models. The models that are built consider different characteristics of abnormal situations occurring due to a system failure during LV flight and a corresponding FSS reaction to those abnormal situations. Generalization of created models allows taking into account possible EES blocking (first of all, in the initial flight phase) and emergency LV fragmentation in the passive fall phase. Using polygons is proposed for more precise representation of damage areas in safety evaluation models, which significantly increases the adequacy of the developed flight safety models. A number of practical tasks are solved in relation to designing the areas that are dangerous for people, assessing a collective risk for settlements, selecting the ESS blocking time in the initial flight phase, and assessing risks for linear objects. Theoretical questions are considered in relation to the assessment of zero emergency probability for an LV equipped with the FSS that identifies and prevents emergencies and the analysis of influence of this system on the LV basic mission performance. Safety evaluation models are built for the case of testing combat tactical and short-range missiles with cluster warheads on the territory of Ukraine.The enhancement of launch vehicle reliability is one of the basic factors of increasing flight safety. Hence, more advanced models for evaluating the reliability of LV and its stages are built to be applied in different development phases. In particular, these models allow taking into account safety factors applied during design phase and improvements adopted during development tests. Special attention is paid to the parametric reliability and safety models in which it is recommended to use universal lambda-distribution and normal copula on its basis.Key words: launch vehicle, flight safety, abnormal situation, accident, emergency engine shutoff, separating part, individual risk, collective risk, damage area, flight reliability.

Дисертаційна робота присвячена матеріалознавчим питанням стабілізації структури і підвищення комплексу фізико-механічних властивостей жароміцних нікелевих сплавів для деталей ракетних та реактивних двигунів.Мета роботи – підвищення фізико-механічних і корозійних властивостей жароміцних нікелевих сплавів для деталей ракетних та реактивних двигунів на основі встановлених закономірностей формування структури в результаті модифікування нанодисперсними композиціями.Проведений аналіз сучасних напрямків підвищення властивостей жароміцних нікелевих сплавів, їх хімічних складів, структурної стабільності і фазового складу, режимів термічної обробки, приведена класифікація нікелевих сплавів I, II, III, IV покоління.Не дивлячись на велику кількість наукових робіт, присвячених різноманітним аспектам матеріалів і сучасним технологіям виготовлення деталей авіаційно-космічної техніки, існує проблема підвищення фізико-механічних властивостей ЖНС. Це викликано тим, що деталі ракетних і авіаційних двигунів під час експлуатації схильні до дії агресивного середовища палива при підвищених температурах. Найкращим способом підвищення якості сплавів – є спосіб модифікування тугоплавкими сполуками. Також розглянуті способи отримання нанодисперсних композицій. З існуючих методів, інтерес представляє плазмохімічний синтез, який дозволяє отримувати нанодисперсні порошки з заданим складом і фракціями різних металів і сполук.Підвищення якості сплавів модифікуванням наноматеріалами залишається не повністю вивченим, хоча наявні розробки і попередні дослідження інших учених свідчать про надзвичайну перспективність методу. Таким чином, дослідження по розробці жароміцних нікелевих сплавів на якісно новому рівні шляхом модифікування нанодисперсними матеріалами мають актуальне значення.^UThe dissertation work is devoted to material science issues of stabilization of structure and increase of complex of physical and mechanical properties of heat - resistant nickel alloys for details of rocket and jet engines.The purpose of the work is to increase the physico-mechanical and corrosion properties of heat-resistant nickel alloys for parts of rocket and jet engines based on the rules of structure formulation as a result of modified nanodisperse compounds.The analysis of modern directions of increase of properties of heat-resistant nickel alloys, their chemical compositions, structural stability and phase composition, modes of heat treatment is carried out, the classification of nickel alloys of I, II, III, IV generation is resulted.Despite the large number of scientific papers on various aspects of materials and modern technologies for the manufacture of aerospace parts, there is a problem of improving the physical and mechanical properties of the railway. This is because the parts of rocket and aircraft engines during operation are exposed to aggressive fuels at elevated temperatures.The best way to improve the quality of alloys is to modify the refractory compounds. Also considered are methods for producing nanodispersed compositions. Of the existing methods, of interest is plasma chemical synthesis, which allows obtaining nanodispersed powders with a given composition and fractions of various metals and compounds.Improving the quality of alloys by modifying nanomaterials remains not fully understood, although the available developments and previous studies of other scientists indicate the extreme prospects of the method. Thus, research on the development of heat-resistant nickel alloys at a qualitatively new level by modifying nanodispersed materials is of great importance.

Вдосконалено математичну модель теплових процесів в областях з рухомими межами шляхом врахування наступних теплофізичних ефектів, зокрема, термічного опору на межі контакту тіл і поверхневого випаровування через некласичні граничні умови, джерел і стоків тепла за рахунок хімічних реакцій і газовиділення в утворюваних фазах. Виконано математичне моделювання затвердіння масивного злитка, теплових процесів з фазовими переходами ускладених елементах конструкцій, руйнування композиційних матеріалів, прогріву та відновлення залізорудних матеріалів, теплових процесів під час обробки покриттів лазерним випромінюванням, затвердіння злитків прямокутного перетину в процесі безперервної розливці сталі. Розглянуто, що в ході дослідження цих моделей одержали подальший розвиток методи розв'язання задач стефанівського типу, серед яких метод малого параметра, метод степеневих рядів, неявний різнецевий метод з дробовими кроками фронтів, комбінований сітковий метод з явним виділенням границь фаз. Розроблено математичну модель процесів телопровідності з урахуванням релаксації теплового потоку на основі двох диференціальних рівнянь у частинних похідних першого порядку відносно щільності теплового потоку та температури, яка може бути застосована, наприклад, для дослідження теплових процесів у разі лазерного термічного зміцнення. Розроблені математичні моделі, побудовані для них розрахункові схеми та розв'язання дозволяють одержати розрахункові дані для аналізу теплових процесів в областях з рухомими межами, що є складовими технологічних процесів у металургії, теплоенергетиці, ракетобудуванні.

  Скачати повний текст