Отработка перспективных конструктивных решений с применением аддитивных технологий в изделиях ракетно-космической техники

Авиационная и ракетно-космическая техника


Авторы

Алифанов О. М.1*, Лукомский Д. К.2**, Половников Д. Е.1***

1. Московский авиационный институт (национальный исследовательский университет), 125993, г. Москва, Волоколамское шоссе, д. 4
2. Корпорация «Московский институт теплотехники», Березовая аллея, 10, Москва, 127273, Россия

*e-mail: o.alifanov@yandex.ru
**e-mail: onion13@mail.ru
***e-mail: depolovn@gmail.com

Аннотация

Показаны актуальные конструкторские проблемы применения перспективных методов создания силовых конструкций. Предложен аддитивно сварочный подход к изготовлению заготовок крупногабаритных конструктивных элементов, который может существенно уменьшить их стоимость сократить и сроки изготовления благодаря минимизации механической обработки и исключению трудоемких сборочных операций. Отработан процесс изготовления облегченных ячеистых структур заполнения, интегрированных в корпусную деталь, на этапе послойного синтеза заготовки, с целью его дальнейшего применения при изготовлении конструкций с заполнителем.


Ключевые слова:

аддитивные технологии, 3D-печать, аддитивное производство, оптимизация конструкции, ячеистая структура, технологическая отработка, снижение массы конструкции, снижение трудоемкости производства

Библиографический список

  1.  Башин К.А., Торсунов Р.А., Семенов С.В. Методы топологической оптимизации, применяющиеся в аэрокосмической отрасли // Вестник ПНИПУ. Аэрокосмическая техника. 2017. № 51. С. 51-61. DOI: 10.15593/2224 9982/2017.51.05
  2.  Сорокин Д.В., Бабкина Л.А., Бразговка О.В. Проектирование элементов конструкций различного назначения на основе топологической оптимизации // Космические аппараты и технологии. 2022. Т. 6. № 2(40). С. 61 82. DOI: 10.26732/j.st.2022.2.01
  3.  Чжо Й.К., Соляев Ю.О. Топологическая оптимизация подкрепленных панелей, нагруженных сосредоточенными силами // Труды МАИ. 2021. № 120. DOI: 10.34759/trd-2021-120-07
  4.  Боровиков А.А., Леонов А.Г., Тушев О.Н. Методика определения расположения межпанельных кронштейнов корпуса космического аппарата с использованием топологической оптимизации // Вестник МГТУ им. Н.Э. Баумана. Сер. Машиностроение. 2019. № 4(127). С. 4-19. DOI: 10.18698/0236-3941-2019-4-4-19
  5.  Железнов Л.П., Лапердина Н.А. Исследования синтеза бионических тонкостенных конструкций типа отсека фюзеляжа самолета // Известия вузов. Машиностроение. 2023. № 4(757). С. 62-71. DOI: 10.18698/0536-1044-2023-4-62-71
  6. Болдырев А.В., Павельчук М.В., Синельникова Р.Н. Развитие методики топологической оптимизации конструкции фюзеляжа в зоне большого выреза // Вестник Московского авиационного института. 2019. Т. 26. № 3. С. 62-71.
  7.  Боровиков А.А., Тененбаум С.М. Топологическая оптимизация переходного отсека КА // Аэрокосмический научный журнал. МГТУ им. Н. Э. Баумана. Электрон. журн. 2016. № 05. С. 16–30. DOI: 10.7463/aersp.0516.0847780
  8.  Боровиков А.А., Тушев О.Н. Разработка силовой конструкции космического аппарата с использованием топологической оптимизации для двух вариантов технологии изготовления // Инженерный журнал: наука и инновации. 2018. № 9. DOI: 10.18698/2308-6033-2018-9-1807
  9.  Фролов А.В., Шаповалов П.А., Сигалева П.Н. и др. Уменьшение массы БИНС с применением топологической оптимизации при заданной жесткости // Известия ТулГУ. Технические науки. 2021. № 1. С. 105-117.
  10.  Фролов А. В., Шаповалов П. А. Синтез несущей системы БИНС с применением топологической оптимизации, ячеистых структур и аддитивного производства // Известия ТулГУ. Технические науки. 2022. № 1. С. 55-73. DOI: 10.24412/2071-6168-2022-1-55-73
  11.  Хитрин А.М., Ерофеева М.М., Туктамышев В.Р. и др. Топологическая оптимизация корпусных деталей вертолетного редуктора // Bестник ПНИПУ. Аэрокосмическая техника. 2018. № 53. С. 43-51. DOI: 10.15593/2224-9982/2018.53.04
  12.  Васильев Б.Е., Магеррамова Л.А. Анализ возможности применения топологической оптимизации при проектировании неохлаждаемых рабочих лопаток турбин // Вестник Самарского университета. Аэрокосмическая техника, технологии и машиностроение. 2015. Т. 14. № 3-1. С. 139-147.
  13.  Болдырев Г.И., Кренев А.С. Оптимизация силовой конструкции рулевого шпангоута. Аддитивная технология // Вестник Концерна ВКО «Алмаз Антей». 2022. № 1. С. 51–57. DOI: 10.38013/2542-0542-2022-1-51-57
  14.  Акбулатов Э.Ш., Назаров В.П., Герасимов Е.В. Исследование характеристик ракетного двигателя малой тяги, изготовленного методом аддитивной SLM-технологии // Сибирский аэрокосмический журнал. 2023. Т. 24. № 4. С. 682 696. DOI: 10.31772/2712-8970-2023-24-4-682-696
  15.  Астапов В.Ю., Хорошко Л.Л., Дудков К.В. Оценка применения аддитивных технологий для создания аэродинамических моделей космических головных частей // Труды МАИ. 2018. №101. URL: https://trudymai.ru/published.php?ID=96683
  16.  Борщев Ю.П., Сысоев В.К. Оценка технико-экономической эффективности применения аддитивных технологий при изготовлении деталей космических аппаратов // Инженерный журнал: наука и инновации. 2023. № 10. DOI: 10.18698/2308-6033-2023-10-2310
  17.  Магеррамова Л.А., Ножницкий Ю.А., Васильев Б.Е. и др. Применение аддитивных технологий для изготовления деталей перспективных газотурбинных двигателей // Технология легких сплавов. 2015. № 4. С. 7-13.
  18.  Магеррамова Л.А., Ножницкий Ю.А., Волков С.А. и др. Перспективы применения аддитивных технологий для создания деталей и узлов авиационных газотурбинных двигателей и прямоточных воздушно-реактивных двигателей // Вестник Самарского университета. Аэрокосмическая техника, технологии и машиностроение. 2019. Т. 18. №3. С. 81-98. DOI: 10.18287/2541-7533-2019-18-3-81-98
  19.  Khan N., Riccio A. A systematic review of design for additive manufacturing of aerospace lattice structures: Current trends and future directions // Progress in Aerospace Sciences. 2024. Vol. 149. No. 2: 101021. DOI: 10.1016/j.paerosci.2024.101021
  20.  Taşçl M., Erdaş M.U., Kopar M. et al. Optimum design of additively manufactured aerospace components with different lattice structures // Materials Testing. 2024. Vol. 66. No. 6, pp. 876-882. DOI: 10.1515/mt-2023-0364
  21.  Быков А.Н., Попов В.В., Синицин Е.А. и др. Программа для топологической оптимизации конструкций с использованием ячеистых (решётчатых) структур // Супервычисления и математическое моделирование: Сборник XVII Международной конференции (15–19 октября 2018; Саров). Саров: Изд-во Российский Федеральный ядерный центр – ВНИИ экспериментальной физики, 2019. С. 114-123. DOI: 10.53403/9785951504418_114

mai.ru — информационный портал Московского авиационного института

© МАИ, 1994-2025