В Московском авиационном институте разрабатывается методика раннего прогнозирования живучести самолётов с элементами конструкции из полимерно-композиционных материалов. Основная задача исследований – дать возможность инженерам выявлять на этапе проектирования потенциальные зоны повреждений деталей из ПКМ под воздействием переменных нагрузок. Результатом работы учёных МАИ станет оптимизация ресурса авиационной техники и снижение совокупных издержек на её жизненный цикл. Об этом рассказали в пресс-службе МАИ.
Композитные материалы широко применяются в современном авиастроении благодаря их высокой удельной прочности и малому весу. Однако регулярные циклические нагрузки, возникающие при каждом полёте, приводят к накоплению усталостных повреждений. Помимо этого, в процессе эксплуатации формируются малозаметные дефекты, которые могут стать причиной развития критических разрушений. В российской практике отсутствует унифицированная система расчёта живучести композитных конструкций, что затрудняет объективную оценку их надёжности и остаточного ресурса.
Разрабатываемая в МАИ методика базируется на компьютерном моделировании. Создаётся упрощённая цифровая модель конструкции, позволяющая прогнозировать скорость и характер развития дефектов, а также выявлять наиболее опасные сценарии повреждений. Такой инструмент даёт возможность конструкторам на ранних этапах проектирования принимать решения, минимизирующие риски разрушения. По данным института, ошибки, допущенные на стадии проектирования, приводят к существенным финансовым потерям, особенно при разрушении планера во время сертификационных испытаний.
В проекте задействованы специалисты НИО-101, лабораторий Центра аэрокосмических материалов и технологий, а также Центра композитных конструкций МАИ. К работе привлекаются консультанты с опытом в испытаниях, технологии производства и материаловедении. На текущем этапе параметры расчётной модели откалиброваны, получен патент на программное обеспечение. Проводится верификация результатов моделирования на основе данных реальных испытаний агрегатов. Завершение работ запланировано в течение двух лет.
Внедрение подобной методики позволит повысить точность оценки ресурса композитных конструкций, а также ускорит процессы проектирования и сертификации новых образцов авиационной техники. Это особенно актуально в условиях расширения применения композитов в гражданской и военной авиации.
