Адаптивный заполнитель и 3D-печать: в МАИ разработали технологию создания более лёгких конструкций БЛА

В Московском авиационном институте разработали новую технологию проектирования и изготовления компонентов конструкций БЛА. Она позволит на треть снизить массу изделий без потери их прочности и существенно ускорить производство. Её суть – в особой структуре заполнителя панелей, которые применяют в обшивке, элементах оперения, фюзеляжа и механизации беспилотников, а также в использовании 3D-печати.

– В производстве обшивки и других элементов БЛА распространены так называемые трёхслойные панели. Они состоят из двух внешних слоев и заполнителя между ними. Традиционные методики предполагают использование однородного заполнителя, похожего на пчелиные соты: его делают одинаковым по всей площади, ориентируясь в запасе прочности на наиболее нагруженную ячейку. В результате возникает переупрочнение, а конструкция получается тяжелее, чем нужно. Мы предлагаем иной подход – адаптировать заполнитель так, чтобы размер каждой ячейки соответствовал воздействующей на неё нагрузке. Это даёт выигрыш по массе при сохранении требуемой прочности, – рассказал соавтор проекта, инженер кафедры 204 «Авиационно-космическая теплотехника» Илья Котович. 

Для автоматической оптимизации структуры заполнителя был создан специальный программный комплекс. Также инженеры изготовили опытный образец на 3D-принтере и провели его экспериментальную проверку по разработанному алгоритму. На данный момент жизнеспособность технологии подтверждена на фотополимерном композите – материале, который затвердевает под воздействием ультрафиолетового излучения. Команде удалось снизить массу изделия, изготовленного из этого материала, на 20–30% без потери его прочности. При этом благодаря 3D-печати новая технология существенно сокращает время разработки «от идеи до готового продукта» по сравнению с традиционными методами.

Разработка может найти применение не только в производстве беспилотников, но и в авиационной, ракетно‑космической и других отраслях, где критически важны масса и надёжность. Сейчас специалисты МАИ работают над расширением базы материалов для промышленного использования, а также вместе с индустриальными партнёрами ведут исследования по применимости технологии в условиях вакуума и при циклических нагрузках.