Анализ новых подходов к обеспечению статической и ударной прочности интегральной метало-композитной конструкции перспективного пассажирского самолета

Проектирование элементов летательных аппаратов из полимерных композиционных материалов


Авторы

Ведерников Д. В.1, Гальперин С. Б.2*, Дубовиков Е. А.1**, Зиченков М. Ч.1***, Фомин Д. Ю.1****, Шаныгин А. Н.1*****

1. Центральный аэрогидродинамический институт имени профессора Н.Е. Жуковского (ЦАГИ), ул. Жуковского, 1, Жуковский, Московская область, 140180, Россия
2. НИЦ «Институт имени Н. Е. Жуковского», ул. Жуковского, 1, Жуковский, Московская область, 140180, Россия

*e-mail: galperinsb@nrczh.ru
**e-mail: evgeny.dubovikov@tsagi.ru
***e-mail: mikhail.zichenkov@tsagi.ru
****e-mail: danil.fomin@tsagi.ru
*****e-mail: alexander.shanygin@tsagi.ru

Аннотация

Представлены результаты расчетно-экспериментальных исследований конструкции планера для обоснования нового подхода к обеспечению прочности на примере перспективного пассажирского самолета с интегральной компоновочной схемой и металлокомпозитной каркасной силовой схемой. В ходе проведения исследований обоснованы основные преимущества интегральной компоновки и новой силовой схемы в обеспечении ударной и статической прочности. Для подтверждения реализуемости и оценки эффективности предложенных инноваций приведены результаты расчетно-экспериментальных исследований запасов прочности и устойчивости металлокомпозитной конструкции натурного демонстратора центральной части планера перспективного магистрального самолета с интегральной компоновкой. Обосновано снижение массы конструкции планера с интегральной компоновкой до 10% по сравнению с конструкциями традиционных компоновочных и силовых схем.

Ключевые слова:

интегральная компоновочная схема, металлокомпозитные стыки, однонаправленные композиты, сетчатые панели крыла, параметрические прочностные МКЭ-модели

Список источников

  1. Бабин А.Н. Связующие для полимерных композиционных материалов нового поколения // Труды ВИАМ. 2013. № 4. Ст. 11. URL: http://www.viam-works.ru

  2. Vasiliev VV, Barynin VA, Razin AF. Anisogrid composite lattice structures–Development and aerospace applications. Composite Structures. 2012;94(3):1117-1127. DOI: 10.1016/j.compstruct.2011.10.023

  3. Склезнев А.А. Сетчатые композитные конструкции – текущее состояние исследований и разработок в России и мире // Космические аппараты и технологии. 2024. Т. 8. № 4(50). С. 222-232.

  4. Hühne C, Niemann S. Anisogrid Design for Fuselage Primary Structures – Results of EU/RU Projects ALaSCA and PoLaRBEAR. 5th Aircraft Structural Design Conference (October 4–6, 2016; Manchester, Great Britain). URL: https://elib.dlr.de/106672/

  5. Liu D, Lohse-Busch H, Toropov V, et al. Detailed design of a lattice composite fuselage structure by a mixed optimization method. Engineering Optimization. 2016;48(10):1707-1720. DOI: 10.1080/0305215X.2015.1125262

  6. Бунаков В.А., Лебедев И.К. Динамическая устойчивость оболочек сетчатой структуры из композитных материалов // Научный вестник МГТУ ГА. 2000. № 29. С. 45–50.

  7. Склезнев А.А., Бабичев А.А. К вопросу расчета жесткостных характеристик сетчатых композитных конструкций с металлическими обшивками // Вестник Московского авиационного института. 2022. Т. 29. № 2. С. 220-227. DOI: 10.34759/vst-2022-2-220-227

  8. Бабичев А.А., Васильев В.В., Разин А.Ф. и др. Исследование сопротивления композитных сетчатых конструкций ударному повреждению // Конструкции из композиционных материалов. 2021. № 3(163). С. 3-6. DOI: 10.52190/2073-2562_2021_3_3

  9. Кондаков И.О. Разработка и валидация методики расчетного анализа прочности сетчатых композитных конструкций фюзеляжа // Научный Вестник МГТУ ГА. 2016. Т. 19. № 6. С. 137-146.

  10. Chernyshev SL, Dubovikov EA, Ionov AA, et al. Basic principles for creating light, efficient and safe structures for the next generation supersonic transport. Acta Astronautica. 2023;204:728–737. DOI: 10.1016/j.actaastro.2022.10.035

  11. Васильев В.В., Разин А.Ф., Азаров А.В. Композитные сетчатые конструкции – проектирование, расчет и изготовление. М.: Инновационное машиностроение, 2023. 488 с.

  12. Vedernikov DV, Shanygin AN, Mirgorodsky YS, et al. Strength Analysis of Alternative Airframe Layouts of Regional Aircraft on the Basis of Automated Parametrical Models. Aerospace. 2021;8(3):80. DOI: 10.3390/aerospace8030080

  13. Болсуновский А.Л., Брагин Н.Н., Бузоверя Н.П. и др. Аэродинамическое проектирование перспективного дальнемагистрального самолета интегральной схемы // Ученые записки ЦАГИ. 2023. Т. 54. № 6. С. 45-53.

  14. Брагин Н.Н., Волков А.И., Заварзина Е.А. и др. Об особенностях обтекания наплыва магистрального самолета интегральной компоновки // Ученые записки ЦАГИ. 2024. Т. 55. № 5. С. 3-10.

  15. Брагин Н.Н., Заварзина Е.А., Волков А.И. и др. Особенности обтекания механизированного крыла в схеме «среднеплан» // Труды МАИ. 2026. № 146. URL: https://trudymai.ru/published.php?ID=187447

  16. Брагин Н.Н., Бузоверя Н.П., Заварзина Е.А. и др. Аэродинамическое проектирование законцовок крыла магистрального самолета, выполненного в схеме «среднеплан» // Ученые записки ЦАГИ. 2024. Т. 55. № 6. С. 87-96.

  17. Final Report Summary - NACRE (New aircraft concepts research). 2024. URL: https://cordis.europa.eu/project/id/516068/reporting

  18. Фомин В.П. Поперечный изгиб слоистых пластинок // Труды ЦАГИ. 2004. № 2664. С. 122-135.

  19. Левченков М.Д., Дубовиков Е.А., Миргородский Ю.С. и др. Весовая эффективность сетчатой конструкции с нерегулярной структурой для отсека фюзеляжа пассажирского самолета // Вестник Московского авиационного института. 2023. Т. 30. № 4. С. 98–108. URL: https://vestnikmai.ru/publications.php?ID=177610

  20. Vasiliev VV, Morozov EV. Advanced mechanics of composite materials and structures. 4th edition. Elsevier, 2018. 882 p.

mai.ru — информационный портал Московского авиационного института

© МАИ, 1994-2026