Регистрация / Вход
Прислать материал

Проектирование анизогридных композитных конструкций фюзеляжа по условиям устойчивости и закритического деформирования

Номер контракта: 14.628.21.0002

Руководитель: Шаныгин Александр Николаевич

Должность руководителя: руководитель (заведующий

Докладчик: Кондаков Иван Олегович, руководитель

Организация: федеральное государственное унитарное предприятие "Центральный аэрогидродинамический институт имени профессора Н.Е.Жуковского"
Организация докладчика: Федеральное государственное унитарное предприятие "Центральный аэрогидродинамический институт имени профессора Н.Е.Жуковского"

Аннотация скачать
Постер скачать
Ключевые слова:
сетчатые композитные конструкции, сетчатый фюзеляж, композитный фюзеляж, весовой анализ, устойчивость композитных конструкций, закритическое поведение композитных конструкций, композиционные материалы, многодисциплинарное проектирование.

Цель проекта:
В процессе многолетней эволюции металлические авиационные конструкции практически достигли максимума своей эффективности, поэтому наиболее перспективным мероприятием по снижению веса конструкции планера рассматривается внедрение в силовые элементы конструкции композиционных материалов (КМ) на основе высокопрочных углеродных волокон. Опыт проектирования и создания композитных конструкций показал, что для получения значительных весовых выигрышей необходимо разрабатывать новые конструктивно-силовые схемы (КСС), позволяющие максимально реализовать преимущества и минимизировать недостатки современных КМ. К таким КСС относятся, в частности, сетчатые КСС на основе жесткого силового каркаса из однонаправленных композитных ребер. Цель проекта : Разработка методов проектирования сетчатых композитных конструкций фюзеляжа с учетом закритического деформирования с целью повышения технического уровня сетчатых композитных конструкций фюзеляжа, позволяющих реализовать снижение веса конструкции фюзеляжа на 12-16% по отношению к существующему уровню весов современных отечественных и зарубежных самолётов. Задачи проекта: Разработка надежного метода анализа прочности сетчатой композитной конструкции при потере устойчивости отдельных несущих элементов. Разработка проектировочного алгоритма поиска рациональных значений проектных параметров. Формирование рекомендаций по проектированию оптимальных по весу сетчатых композитных конструкций фюзеляжа и предложение по созданию единого программного модуля на основе разработанных методов и алгоритмов.

Основные планируемые результаты проекта:
новый метод анализа прочности для сетчатой конструкции с учетом нелинейного поведения конструкции после первичной потери устойчивости;
новый алгоритм проектирования;
научно-технические результаты:
область (области) дополнительных значений проектных параметров;
параметрические зависимости величины снижения веса конструкции фюзеляжа от значений основных проектных параметров;
новая техническая документация;
образцы силовых элементов и фрагментов натурной конструкции сетчатого фюзеляжа;
результаты экспериментальных исследований прочности;
рекомендации по проектированию сетчатых конструкций композитного фюзеляжа с минимальным весом;
российский патент на рациональную конструкцию композитного сетчатого фюзеляжа.

Краткая характеристика создаваемой/созданной научной (научно-технической, инновационной) продукции:
Создание методов проектирования сетчатой композитной конструкции фюзеляжа для летательных аппаратов нового поколения, удовлетворяющих требованиям к гражданским самолётам 2020-2025 г.г. по безопасности, экологии, комфорту.
Исследование закритического поведения является одной из важных задач прочности, необходимой для обеспечения эффективного проектирования сетчатой конструкции.
Предлагается разработать численные методы анализа устойчивости и закритического поведения сетчатых композитных конструкций фюзеляжа,
разработать экспериментальные образцы и фрагменты сетчатой композитной конструкции, провести экспериментальные исследования. Провести валидацию и обоснование новых подходов к методике проектирования сетчатых композитных конструкций фюзеляжа, разработанных с учетом компьютерных расчетов и результатов эксперимента.





Назначение и область применения, эффекты от внедрения результатов проекта:
Основные области применения результатов исследования
- силовые конструкции гражданских самолетов нового поколения,
вертолетные конструкции, строительные (ферменные и сетчатые) конструкции.
Подход к решению задач прочности позволит создать методическую основу для обучающих программ, предназначенных студентам и аспирантам авиационных и строительных учебных заведений, а также специалистам авиационно- строительных и конструкторских бюро. Результаты интеллектуальной деятельности проекта будут использованы в перспективных проектах по разработке отечественных и зарубежных самолетов.

Текущие результаты проекта:
Планируемые результаты работ:
Метод оценки общей устойчивости сетчатой композитной конструкции отсека фюзеляжа и локальной устойчивости силовых элементов сетчатой конструкции, а также алгоритмы на их основе;
Геометрические параметры фрагментов сетчатой конструкции для испытаний на устойчивость;
Граничные условия для приложения нагрузок на испытательном стенде;
Патентные исследования;
Оценка трудозатрат и временных затрат на процедуры анализа устойчивости и закритического поведения сетчатых композитных конструкций фюзеляжа в рамках существующих методов;
Анализ эффективности разработанных методов путем сравнения с альтернативными (существующими) методами анализа устойчивости.

Планируемые мероприятия:
- Общее годовое закрытое собрание по проекту FP7 PoLaRBEAR (Германия, декабрь 2015);