Ученые ЦАГИ выступили на конференции "Механика деформируемого твердого тела в проектировании конструкций"

Одно из наиболее перспективных направлений развития современной гражданской авиации – внедрение прокомпозитных конструктивно-силовых схем. Основные преимущества этого подхода – облегчение конструкции летательного аппарата и повышение его прочности. Последние достижения в сфере применения композитов в авиастроении обсудили представители отрасли на конференции «Механика деформируемого твердого тела в проектировании конструкций». Ее организаторами выступили Научный центр мирового уровня «Сверхзвук» и Институт механики сплошных сред Уральского отделения Российской академии наук – филиал Пермского федерального исследовательского центра Уральского отделения Российской академии наук (ПФИЦ УрО РАН).

Специалисты Центрального аэрогидродинамического института имени профессора Н.Е. Жуковского (входит в НИЦ «Институт имени Н.Е. Жуковского») приняли участие в мероприятии и представили ряд докладов.

Начальник лаборатории перспективных конструкций научно-исследовательского центра прочности летательных аппаратов ФАУ «ЦАГИ», член научного комитета конференции Александр Шаныгин выступил с пленарным докладом, посвященным исследованию эффективности использования пробионических конструкций для сверхзвукового пассажирского самолета (СПС) с низким уровнем звукового удара (соавторы: С.Л. Чернышев, В.П. Матвеенко, М.Ч. Зиченков, Е.А. Дубовиков). Ученые работают над развитием концепции гибридной конструкции планера СПС, где на основе прокомпозитных конструктивно-силовых схем (КСС) формируется ряд ответственных высоконагруженных отсеков. При этом КСС позволяют максимизировать преимущества современных композитов и нивелировать их недостатки.

Расчетные и экспериментальные исследования показали, что такие КСС могут стать основой для создания пробионической конструкции планера СПС. При этом она дает как защиту ответственных силовых элементов от ударных и климатических воздействий, так и встроенную систему мониторинга нагруженности и технического состояния конструкции. Кроме того, такая конструкция имеет потенциал в снижении веса планера, а также может быть более эффективной по сравнению с конструкцией на основе традиционных КСС.

Ученые ЦАГИ принимали участие в работе и других секций конференции. Младший научный сотрудник научно-исследовательского центра прочности летательных аппаратов ФАУ «ЦАГИ» Дмитрий Ведерников (соавтор И.Г. Башкиров) представил метод поиска критических случаев нагружения конструкции СПС, который позволяет значительно снизить трудоемкость и время определения критических параметров нагружения. В его основе лежит использование принципов декомпозиции как для допустимой области режимов полета (высота, число Маха, вес), так и для случаев нагружения. Метод показал высокую эффективность для поиска критических полетных случаев нагружения конструкции планера с нетрадиционными компоновочными и конструктивно-силовыми схемами.

Об исследовании нерегулярных прокомпозитных сетчатых КСС для конструкции отсеков фюзеляжа рассказал инженер научно-исследовательского центра прочности летательных аппаратов ФАУ «ЦАГИ» Михаил Левченков (соавторы: Е.А. Дубовиков, И.О. Кондаков). Он представил разработанную в институте методику, благодаря которой ученые могут получить рациональные конструктивные параметры самолета, чтобы в дальнейшем минимизировать его вес.

Младший научный сотрудник научно-исследовательского центра прочности летательных аппаратов ФАУ «ЦАГИ» Иван Марескин (соавтор В.И. Гришин) в своем докладе продемонстрировал потенциал в снижении веса планера до 10–15% за счет применения гибридной конструкции крыла с силовыми элементами на основе осесимметричных композитных однонаправленных стержней.

Метод, позволяющий с максимальной точностью оценивать напряженно-деформированное состояние исследуемой конструкции, благодаря учету физической и геометрической нелинейностей в сетчатых конструкциях, представил младший научный сотрудник научно-исследовательского центра прочности летательных аппаратов ФАУ «ЦАГИ» Юрий Миргородский. Его доклад объединил результаты работ, полученные в рамках проекта НЦМУ «Сверхзвук» и гранта РФФИ («Пространственно-армированная композитная структура прочных и эластичных обшивочных панелей для нового поколения авиаконструкций»), в которых участвуют сотрудники ЦАГИ.

Всего в конференции «Механика деформируемого твердого тела в проектировании конструкций» приняли участие представители 20 организаций из Перми, Москвы, Санкт-Петербурга, Нижнего Новгорода, Челябинска, Комсомольска-на-Амуре, Казани, Сургута и др. Они представили 70 докладов по направлениям: вычислительная механика деформируемого твердого тела, механика композиционных и функциональных материалов, аэроупругость, электроупругость, мониторинг деформационного поведения конструкций.

«Конференция прошла в рамках программы научных исследований НЦМУ «Сверхзвук». Ее основной задачей стало обсуждение и валидация новых результатов по перспективным композитным конструкциям и методам их исследования, в том числе результатов, полученных в рамках работы лаборатории №3 НЦМУ «Сверхзвук» «Прочность и интеллектуальные конструкции», возглавляемой академиком РАН В.П. Матвеенко. В конференции приняли участие представители всех секторов, входящих в лабораторию №3 НЦМУ «Сверхзвук», – ФАУ «ЦАГИ», ПФИЦ УрО РАН и Московского авиационного института. Также сотрудники ФАУ «ЦАГИ» и ПФИЦ УрО РАН согласовали план дальнейшей разработки сетчатых композитных конструкций фюзеляжа с встроенной системой мониторинга на основе оптоволоконных датчиков. Кроме того, сформировали предложения по изготовлению демонстратора конструкции отсека фюзеляжа на основе совместных разработок по данному направлению ученых обеих организаций», – подвел итоги совместной работы на конференции Александр Шаныгин.