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.