Работа выполнена специалистами Московского авиационного института (МАИ) в рамках программы «Приоритет-2030». Практическое применение технологии сделает конструкцию новых самолетов безопаснее и в разы ускорит проектирование перспективных моделей, в частности создаваемых по схеме «летающее крыло» — одной из самых многообещающих в авиатехнике будущего.
Новый метод расчета аэроупругости композитного крыла в разы повысит безопасность выпускаемых самолетов
Инженеры предложили новый программный комплекс для расчета аэроупругости крыла самолетов из композитных материалов. Он позволяет еще на стадии проектирования выявлять и устранять потенциальные опасные явления, которые могут привести к разрушению конструкции. Например, флаттер (самовозникающие и быстро нарастающие колебания) или дивергенцию — неконтролируемое закручивание крыла под нагрузкой.
Magnific
«Полимерные композиты — углепластики и стеклопластики — легче и прочнее алюминия, но, в отличие от металлов, обладают анизотропией, то есть что их свойства зависят от направления деформации. Например, материал может быть жёстким вдоль укладки волокон, но легко расслаивается или ломается при воздействии сбоку. Это усложняет расчеты», — говорит Станислав Коваль, разработчик, начальник бригады аэроупругости и внешних нагрузок лаборатории № 2 НИО-101 МАИ.
В отличие от традиционных подходов, новый объединяет методики расчета статистической и динамической аэроупругости на ранних этапах проектирования. Это дает более полную картину аэроупругих свойств конструкции и значительно сокращает время и ресурсы на конструкторские работы.
Продолжение ниже
Видео
Продолжение
«Раньше сначала проектировали крыло, проверяли его на статическую прочность — как изгибается под нагрузкой — и только потом анализировали динамическую упругость — как вибрирует. Если, к примеру, находили проблемы с флаттером, то возвращались к началу и переделывали конструкцию. Новый метод позволяет избегать этого и рассматривать все аспекты в единой модели, что значительно ускоряет процесс. При этом большая точность результатов достигается за счет включения в анализ множества дополнительных параметров», — добавляет инженер.
По словам разработчика проекта, практическое значение инновации — в ускорении и удешевлении процесса создания новых самолетов за счет сокращения этапов проектирования. Новый метод позволяет рассчитывать аэроупругость композитных конструкций в едином цикле.
Разработка востребована для сверхзвуковой авиации, где из-за высоких скоростей угрозы, связанные с динамической упругостью, особенно актуальны. Также инновация полезна при проектировании простых беспилотных летательных аппаратов самолётного типа. Их создают из менее прочных и жестких материалов, однако они должны выдерживать большие эксплуатационные нагрузки.
Помимо этого, новый программный комплекс позволит оптимизировать конструкции возвращаемых космических аппаратов, которые испытывают значительное сопротивление атмосферы при входе в ее плотные слои.
Загружаем