Российские ученые рассчитали порог прочности лопастей для самолетов
Новая методика расчета, разработанная отечественными специалистами, открывает путь для создания более легких и надежных авиационных двигателей.
Юлия УгловаАвтор Hi-Tech Mail
Авиаконструкторы разрабатывают инновационные методы снижения веса самолетов, поскольку уменьшение массы воздушного судна способствует сокращению расхода топлива, уменьшению эксплуатационных расходов и увеличению числа пассажирских кресел. Одна из приоритетных целей — замена стандартных титановых лопастей в турбовентиляторных двигателях ПД-35 на легкие и высокопрочные композиты, говорится на сайте Десятилетия науки и технологий в России.
Ученые Южно-Уральского государственного университета (ЮУрГУ) изучили перспективы применения полимерных композитных материалов в авиационной промышленности. Используя программу ANSYS, они выполнили численное моделирование процесса разрушения композитного крепления типа «ласточкин хвост» под воздействием растяжения. Название данного типа соединения связано с характерной формой замкового механизма, визуально напоминающей хвост птицы ласточки.
По словам экспертов, существующие расчетные оценки для полимерных композитов часто приводят к ошибкам в определении запаса прочности. Наиболее распространенный подход основан на применении линейно-упругих моделей, игнорирующих многие важные факторы. Такой подход обеспечивает надежность конструкций, но сопровождается потерей легкости деталей.
«В нашу же расчетную оценку мы добавили такие параметры, как вид напряженного состояния и нелинейное поведение композита при межслоевом сдвиге; это значительно повышает точность оценки прочности замкового соединения из композитных материалов, чтобы не допустить его расслоения при инерционной (растягивающей) нагрузке. Учет нелинейной работы композита позволяет обосновать увеличение допускаемой на него нагрузки. Важно, чтобы прочность лопатки в зоне крепления была достаточной для безопасного полета, и сама деталь при этом получилась не чрезмерно тяжелой», — комментирует разработчик методики аспирант кафедры «Техническая механика» ЮУрГУ Кирилл Гусейнов.
Применение композитных материалов в двигателе способно облегчить его конструкцию на десятки процентов, что повысит грузоподъемность самолета до уровня около 35 тонн. Вместе с этим снижается потребление топлива и уменьшается размер самого двигателя. Экономия каждого процента массы конструкции самолета приносит дополнительные 5% прибыли.
Ожидается, что алгоритм расчета предельной прочности композитного соединения типа «ласточкин хвост», разработанный отечественными учеными, позволит авиаконструкторам эффективно применять его в программе ANSYS при создании элементов авиационных двигателей.
Ранее стало известно, что Южная Корея пополнит флот самолетом дальнего радиолокационного обнаружения.
Поделиться
