ЦАГИ применяет аддитивные технологии для исследования обледенения

Обледенение летательного аппарата – одна из важнейших проблем при эксплуатации воздушного судна, напрямую влияющая на безопасность полета. Исследования этой темы ведутся в Центральном аэрогидродинамическом институте имени профессора Н.Е. Жуковского (входит в НИЦ «Институт имени Н.Е. Жуковского»). В настоящее время специалисты работают над проектом в рамках конкурса Российского фонда фундаментальных исследований, практическим результатом которого станут модели обледенения аэродинамических поверхностей самолета. Для изготовления имитаторов льда ученые ЦАГИ применяют аддитивные технологии.

Специальные накладки, имитирующие лед на поверхностях аэродинамической модели воздушного судна, специалисты института разрабатывают в технологии стереолитографии. В качестве основного конструктивного материала используется жидкий фотополимер, затвердевающий под воздействием ультрафиолетового облучения.

Поскольку поверхность наледи имеет достаточно сложную форму, для разработки имитаторов ученые применяют как расчетные, так и экспериментальные данные, полученные в аэрохолодильной трубе ЦАГИ. В свою очередь, результаты проекта позволят в дальнейшем уточнить и усовершенствовать цифровые математические модели расчетных случаев обледенения, используемые специалистами.

«Накладки позволяют нам изучить влияние льда на аэродинамические характеристики летательного аппарата. Имитаторы обледенения наносятся на те поверхности модели воздушного судна, которые наиболее уязвимы перед этим нежелательным явлением – например, передняя кромка крыла. Далее экспериментально определяется воздействие льда на параметры устойчивости и управляемости. В результате мы можем пополнить банк аэродинамических данных по влиянию обледенения, а в перспективе – дать актуальные рекомендации пилотам, как избежать его негативных последствий в полете», – пояснил начальник отдела научно-технического центра научно-производственного комплекса ФАУ «ЦАГИ» Прокопий Николаев.

Стереолитография доказала свою эффективность для решения задач, которыми традиционно занимается ЦАГИ, и успешно используется в институте. Ее достоинствами являются скорость и экономичность изготовления. Еще один фактор «за» использование технологии – точность: порядка 20 микрон (0,02 мм).

Среди других примеров применения стереолитографии в центре авиационной науки – создание моделей для гидродинамических труб. Особенности технологии изготовления деталей из фотополимера позволяют изготавливать сложную внутреннюю конструкцию модели с сетью магистралей для вывода красителей. Благодаря этому удается оперативно проводить подготовку экспериментов по изучению картины обтекания с использованием окрашивающих жидкостей. Другим важным свойством стереолитографии является возможность изготавливать тонкостенные легкие детали из фотополимера и использовать их в производстве динамически подобных моделей самолетов.