Импортозамещение в авиационной промышленности требует не только разработки новых материалов, но и совершенствования методов их исследования. В частности, для ускорения процесса создания новых самолетов важно минимизировать время и затраты на натурные испытания. Специалисты лаборатории № 2 «Композиционные материалы» НИО-101 МАИ разработали комплексную методологию расчетов усталостной прочности агрегатов планера Superjet-100 из полимерно-композиционных материалов (ПКМ), которая позволит ускорить процесс обоснования их долговечности.
«Методология базируется на зарубежной математической модели поведения композиционного материала, широко признанной в мировой практике. Исходная модель была валидирована специалистами Гентского университета на экспериментальных данных японской корпорации Honda Ltd. В МАИ ее адаптировали для применения к композитным агрегатам Superjet-100, самолёта с другим уровнем ответственности и более крупной размерностью», – рассказали в МАИ.
Адаптация потребовала разработки рядацифровых решений. Специалисты МАИ создали программу для обработки экспериментальных данных и авторские программы нагружения для испытаний специальных образцов из ПКМ на серво-гидравлической машине, которые были запатентованы. Разработанная методика позволяет оценить долговечность не только исходных конструкций из ПКМ, но и их ремонтов, в том числе с использованием клеевых и болтовых соединений. В настоящее время в России отсутствует аналогичная методика, как расчётная, так и экспериментальная, для оценки долговечности ремонта композитных агрегатов.
«Для обоснования усталостной прочности агрегатов из ПКМ Superjet-100 проводятся ресурсные испытания, в ходе которых конструкции подвергают циклическим нагрузкам, подобным тем, какие самолёт испытывает в ходе полёта. Количество циклов нагрузки должно превышать реальное вплоть до соотношения 1:4. Чтобы заранее оценить, насколько конструкция будет соответствовать таким жёстким требованиям, например в случае замены композита в конструкции или после клеевого ремонта, и нужна разрабатываемая МАИ расчётная методика. Вот почему работы над расчётными методиками усталостной прочности приобретают критическую важность», – отметил начальник лаборатории Егор Назаров.
На данный момент специалисты МАИ разработали модели для расчёта элементарных образцов импортозамещённых материалов из ПКМ и в а лидировали их по результатам испытаний. Разработанные расчётные методики конструктивно-подобных образцов, как зон самой конструкции, так и зон с выполненными ремонтами, ожидают окончания натурных испытаний для своей валидации. Расчётные модели самолётных агрегатов находятся в стадии разработки и после завершения будут переданы заказчику для самостоятельной валидации.