На основе сформулированных в первой части работы требований по ограничению параметров неоднородности механических характеристик в зоне скрепления «топливный элемент - корпус» разработаны методы обеспечения указанных требований и работоспособности топливного элемента твердотопливной энергетической установки ракетно-космических систем.

В работе обсуждаются принципы оценки и обеспечения эксплуатационной работоспособности твердотопливных энергетических установок, активно используемых в настоящее время в ракетно-космических системах. Основное внимание уделяется выявлению наиболее опасных областей топливных элементов, где при эксплуатации могут образовываться аномалии и дефекты структурной целостности, выяснению факторов, вызывающих эти явления, и разработке методов их устранения. Дана общая характеристика проблемы, изложены закономерности механического поведения высокоэнергетических конденсированных материалов в зоне скрепления топливного элемента с корпусом энергетической установки, обсуждены особенности реализуемого напряженно-деформированного состояния и соответствующие подходы к оценке работоспособности исследуемой зоны топливного элемента.

Приведены основные характеристики топлива, материалов и оборудования тепловых и атомных электростанций, электрических и тепловых сетей, в том числе: паровых котлов и турбин, турбогенераторов, трансформаторов, электродвигателей, коммутационных аппаратов, преобразовательных устройств и пр. Для инженеров, техников и мастеров, работающих в области эксплуатации энергетических установок.

В справочнике приведены виды и марки материалов, используемых в криогенной технике; рассмотрены их состав, физические и механические свойства, области применения, стоимость. Описаны методики испытаний материалов, применяемых при низких температурах, и конструкции криостатов системы охлаждения для проведения таких испытаний. Справочник предназначен для инженерно-технических работников, связанных с конструированием и эксплуатацией машин, работающих при низких температурах.

Изложены основные положения науки о трении, износе и смазке машин. С позиций материаловедения рассмотрены процессы взаимодействия поверхностей, изменений структуры и свойств зоны пластической деформации при трении и разрушении. Рассмотрены наиболее распространенные методы трибологических исследований, включающие определение площади фактического контакта, микрогеометрических характеристик поверхностей трения, а также структуры и свойств приповерхностных микрообъемов материалов пар трения. Даны примеры комбинирования методов трибологических исследований с методом мультифрактальной параметризации структур. Приведены сведения о наиболее часто используемых стандартизованных методах испытаний на трение и износ, об основных схемах испытаний, критериях и способах оценки триботехнических характеристик. а также о часто используемых нестандартизованных методах испытаний, их возможностях и конкретных областях применения. Для инженерно-технических работников, занятых конструированием, испытанием и эксплуатацией машин, научных сотрудников, преподавателей вузов, а также для студентов и аспирантов соответствующих специальностей.

Исследованы возможность получения наноструктурных дисперсноупрочненных композиционных материалов на основе меди и титана с применением методов интенсивной пластической деформации, их структура, физические и механические свойства.

Опыт штатной эксплуатации целой группы высокоэнергетических конденсированных материалов в течение 15–20 лет свидетельствует, что при их компоновке успешно решена одна из фундаментальных рецептурных проблем — обеспечение стабильности механических свойств высокоэнергетических конденсированных материалов. Однако на практике необходимо решать проблему стабильности не только высокоэнергетических конденсированных материалов, но и системы «высокоэнергетические конденсированные материалы – корпус энергетической установки». В этом случае высокоэнергетические конденсированные материалы являются элементом более сложной системы твердых и газообразных сред, взаимодействующих между собой. Природа этого взаимодействия при длительной эксплуатации определяет работоспособность энергетической установки в целом. Физико-химические аспекты проблемы изменения структуры и свойств энергетических установок из различных типов высокоэнергетических конденсированных материалов в процессе длительной эксплуатации являются предметом представленных ниже исследований. В России и за рубежом наименее изученной стороной указанной проблемы в настоящее время становится длительный натурный эксперимент в масштабе реального времени. Приведенные в статье результаты, являясь уникальными по длительности и информативности испытаний, в значительной мере восполняют этот недостаток.

В работе рассмотрены физически обоснованные модели пластической деформации и разрушения. Иерархическое моделирование подразумевает явный учет внутренней структуры композита как возможности введения масштабного фактора, введение различных моделей механического поведения пластичных матриц и подложек, хрупких и квазихрупких включений и т.д. для описания разных физических процессов и их взаимовлияния. Проведена серия численных экспериментов по нагружению металлов и сплавов, которые используются в качестве подложки и матрицы при разработке материалов с покрытиями и композитов на металлической основе, в широком диапазоне температур и скоростей деформирования. Предложен критерий разрушения типа Хубера, который учитывает различия в критических величинах для разных типов локальных состояний: растяжение и сжатие. Исследованы процессы разрушения мезообъемов композита Al–Al2O3 и материалов, поверхностно упрочненных методами электронно-лучевой наплавки и диффузионного борирования, в том числе с градиентным подслоем. Показано, что комплексное механическое поведение композиции как целого контролируется взаимосвязанными процессами формирования полос локализованного сдвига в матрице/подложке и растрескивания включений/покрытий.