Работа аспирантки МАИ повысит ресурс самолётов с композитными элементами

Широкое применение композиционных материалов при создании самолётов нового поколения — один из главных трендов авиационной индустрии. Композиты можно использовать для изготовления фюзеляжа, крыльев, хвостового оперения и других элементов самолёта, что позволяет снизить его вес и повысить прочность. Однако нет ничего идеального: со временем механические и прочностные свойства композиционных материалов ухудшаются, что связано с накоплением повреждений при эксплуатации. Рассчитать, как именно происходит этот процесс, крайне важно для повышения ресурса авиационных изделий. Работу над алгоритмом, позволяющим проводить такие расчёты, ведёт аспирантка института № 6 «Аэрокосмический» Анна Маскайкина.

Цель работы Анны Маскайкиной — повышение усталостной долговечности и ресурса авиационных конструкций за счёт создания оптимальных стыковых металло-композитных узлов: например, стык композитного крыла самолёта с центропланом, узел крепления композитной лопасти вертолёта и т. д. Для этого аспирантка МАИ разрабатывает алгоритм расчёта накоплений повреждений, влияющих на ресурс таких узлов, занимается моделированием деградации свойств однонаправленных слоистых композитов и прогнозированием изменения их характеристик с ростом повреждённости при нагружении. Работа ведётся уже три года под руководством профессора кафедры 602 «Проектирование и прочность авиационно-ракетных и космических изделий» Александра Александровича Дудченко.

— Механизмы накопления повреждений в композиционных материалах значительно более разнообразны, чем в металлах, — говорит Анна. — Алгоритм расчёта свойств композиционного материала учитывает уровень напряжённого состояния в отдельных монослоях и параметры структуры. В рамках работы была создана модель комлевой части лопасти вертолёта, адекватно описывающая явление деградации для различных структур и позволяющая исследовать зависимость ресурса конструкции от степени повреждённости. Также разработана программа для расчёта накопления повреждений.

Работа выполняется по гранту РФФИ. Также проект был отмечен на конференции «Ломоносов» и Международной молодёжной научной конференции «Гагаринские чтения». Анна уверена, что применять результаты исследования можно будет не только в авиации, но и в других отраслях, для которых актуально использование металло-композитных соединений, например в судостроении.