Процедура проектировочных расчетов динамически подобной модели крыла по кессонной схеме из композиционных материалов

Авторы

Комиссарова А. О.^*, Ишмуратов Ф. З.^**

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

*e-mail: Vyacheslav.chedric@tsagi.ru
**e-mail: fanil.ishmuratov@tsagi.ru

Аннотация

Изложена методика проектировочного расчета жесткостных характеристик динамически подобной модели крыла по кессонной схеме. Расчетная модель базируется на балочной схематизации и классической теории слоистых пластин. Разработан алгоритм многовариантного подбора углов укладки и толщин пакета, обеспечивающий выполнение требований по изгибной и крутильной жесткости на ранних этапах проектирования. Выполнена верификация алгоритма путем сравнения с конечно-элементным моделированием на примере кессона модели крыла большого удлинения.

Ключевые слова:

динамически подобная модель крыла, композиционные материалы, жесткостные характеристики крыла, проектировочный расчет кессона

Список источников

1. Карклэ П.Г. (ред.). Аэроупругость. М.: Инновационное машиностроение, 2019. 652 с.

2. Азаров Ю.А., Зиченков М.Ч., Парышев С.Э. и др. Развитие технологии моделирования явлений динамической аэроупругости в аэродинамических трубах. М.: Физматлит, 2018. 148 с.

3. Черноволов Р.А., Гарифуллин М.Ф., Козлов С.И. Валидация процедур проектирования и изготовления динамически подобных моделей летательных аппаратов с применением полимерных композиционных материалов // Вестник Московского авиационного института. 2019. Т. 26. № 3. С. 102-112. URL: https://vestnikmai.ru/publications.php?ID=107557

4. Амирьянц Г.А., Вермель В.Д., Ишмуратов Ф.З. и др. Проектирование упругоподобной модели, изготавливаемой с использованием современных цифровых технологий // Ученые записки ЦАГИ. 2012. Т. 43. № 3. С. 88–104.

5. Дудченко А.А. Прочность и проектирование элементов авиационных конструкций из композиционного материала. М.: Изд-во МАИ, 2007. 199 с.

6. Солошенко В.Н., Попов Ю.И. Концептуальное проектирование конструкции кессона крыла из композиционных материалов среднемагистрального самолета // Вестник Московского авиационного института. 2013. Т. 20. № 1. С. 16-30. URL: https://vestnikmai.ru/publications.php?ID=42038

7. Митрофанов О.В., Торопылина Е.Ю. Определение толщин ортотропных панелей кессона крыла при закритическом состоянии с учётом мембранных и изгибных напряжений // Вестник Московского авиационного института. 2024. Т. 31. № 1. С. 82-92. URL: https://vestnikmai.ru/publications.php?ID=179110

8. Лыщинский В.В. Моделирование флаттера в аэродинамических трубах. М.: Физматлит, 2009. 80 с.

9. Азаров Ю.А., Зиченков М.Ч., Ишмуратов Ф.З., Чедрик В.В. Методы проектирования композиционных динамически подобных моделей агрегатов самолета // Ученые Записки ЦАГИ. 2006. Т. XXXV. № 4. С. 42-53.

10. Flippou E, Kilimtzidis S, Kotzakolios A, et al. Towards Structural and Aeroelastic Similarity in Scaled Wing Models: Development of an Aeroelastic Optimization Framework. Aerospace. 2024;11(3):180. DOI: 10.3390/aerospace11030180

11. Li X, Quan W, Xiao L, et al. Optimized Design and Test of Geometrically Nonlinear Static Aeroelasticity Model for High-Speed High-Aspect-Ratio Wing. Aerospace. 2024;11(12):1015. DOI: 10.3390/aerospace11121015

12. Coelho M, Afonso F, Lau F., et al. Nonlinear Aeroelastic Scaling Studies of High Aspect-Raio Wings. 6th EASN International Conference on Innovation in European Aeronautics Research (October 18-21, 2016; Porto, Portugal). p. 18-21. URL: https://scholar.google.com/citations?view_op=view_citation&hl=en&user=GKe1FCAAAAAJ&a...

13. Stodieck O, Francois G, Heathcote D, et al. Experimental validation of tow-steered composite wings for aeroelastic design. 17th International Forum on Aeroelasticity and Structural Dynamics (IFASD 2017; June 25-28, 2017; Como, Italy). p. 518-533. URL: https://researchportal.bath.ac.uk/en/publications/experimental-validation-of-tow-steered-composite-w...

14. Brooks TR, Martins JRRA, Kennedy GJ. High-fidelity Aerostructural Optimization of Tow-steered Composite Wings. Journal of Fluids and Structures. 2019;88(7):122-147. DOI: 10.1016/j.jfluidstructs.2019.04.005

15. Вождаев В.В., Теперин Л.Л., Чан Ван Хынг. Метод определения жесткостных характеристик аэроупругих моделей крыльев большого удлинения // Авиационная промышленность. 2014. № 3. С. 4-12. EDN TQJOPV

16. Войтышен В.С., Данилова З.К. Методика расчета жесткостных характеристик крыльев большого удлинения с анизотропными панелями при удовлетворении требованиям прочности и эффективности элеронов // Ученые записки ЦАГИ. 1988. Т. XIX. № 6. с. 65-72.

17. Костин В.А., Валитова Н.Л., Филясова В.И. Об одном подходе к определению жесткости крыла по заданным деформациям // Вестник Московского авиационного института. 2024. Т. 31. № 4. С. 123-130. URL: https://vestnikmai.ru/publications.php?ID=183590

18. Евсеев Д.Д., Чедрик В.В., Уськов В.М. и др. Система многодисциплинарного проектирования силовых конструкций самолетов (АРГОН). Свидетельство о гос. регистрации программы для ЭВМ №2010617478, 12.11.2010.

19. Moore H. Matlab for Engineers. 5th ed. Pearson; 2021. 688 p.

20. Кристенсен Р.М. Введение в механику композитов / Пер. с англ. А.И. Бейля, Н.П. Жмудя. М.: Мир, 1982. 334 с.

21. Чжо А.Л., Артемьев А.В., Рабинский Л.И. и др. Идентификация свойств монослоя в углепластике с наномодифицированной матрицей // Вестник Московского авиационного института. 2017. Т. 24. № 2. С. 197-208. URL: https://vestnikmai.ru/publications.php?ID=79984

22. Черняев А.В. Применение генетических алгоритмов при проектировании авиационных конструкций из композиционных материалов // Полет. Общероссийский научно-технический журнал. 2009. № 7. С. 50-55.

23. Cui D, Xiu Y. Optimization for Composite Wing Using Genetic Algorithm and Grid Technology. 24th Congress of International Council of the Aeronautical Sciences (August 29 - September 3, 2004; Yokohama, Japan). Paper ICAS 2004-5.8.2.