Математическая модель процесса диагностирования дефектов элементов конструкции воздушных судов, выполненных из композиционных материалов

Научная статья является результатом исследования, направленного на создание математической модели для диагностики дефектов элементов конструкции воздушных судов, изготовленных из композиционных материалов. Исследование отличается новаторским подходом к оценке вероятности возникновения дефектов и их характеристик на основе анализа материальных свойств и технических параметров конструкции. Разработанная модель объединяет в себе методы статистики, математического моделирования и анализа данных, что позволяет получить более точные и надежные результаты. Полученные в ходе исследования выводы могут быть весьма ценными для улучшения методов диагностики и контроля качества в процессе производства и эксплуатации воздушных судов. Повышение уровня безопасности и надежности воздушных судов является одним из главных приоритетов авиационной отрасли, и разработанная математическая модель способствует достижению этой цели.  Применение математического моделирования может значительно повысить эффективность диагностики и контроля качества, что в свою очередь положительно влияет на техническую эксплуатацию авиационной техники в целом. Обсуждаются методы анализа и моделирования, направленные на обнаружение и классификацию дефектов, а также их влияние на безопасность и надежность воздушных судов. Рассматриваются современные подходы к контролю качества и техническому обслуживанию, а также предлагаются рекомендации по улучшению процессов диагностики и превентивного обслуживания воздушных судов для обеспечения их безопасной эксплуатации. Стандартизация процессов диагностики и внедрение новых технологий с целью обнаружения дефектов важны для дальнейших исследований. Однако необходимо также учитывать факторы, влияющие на экономическую эффективность и практическую применимость разработанных моделей и методов.

1. Гамзаев В.Р. Анализ надежности визуального осмотра композиционных конструкций самолетов и пошаговая его реализация / В.Р. Гамзаев, И.А. Давыдов, Д.А. Иванов, Т.В. Петрова, И.А. Давыдов // Вестник Санкт-Петербургского государственного университета гражданской авиации. 2020. № 4 (29). С. 121–136.

2. Давыдов И.А. Повышение достоверности визуального контроля поврежденных элементов конструкции воздушных судов, выполненных из композиционных материалов // Научный Вестник МГТУ ГА. 2022. Т. 25, № 4. С. 44–55. DOI: 10.26467/2079-0619-2022-25-4-44-55

3. Давыдов И.А. Анализ влияния цвета поверхности элементов конструкции воздушных судов, выполненных из композиционных материалов, на надежность визуального контроля // Вестник Санкт-Петербургского государственного университета гражданской авиации. 2022. № 2 (35). С. 102–116.

4. Коваль А.П., Бобарика И.О. Элементы алгоритма оптимизации технологического процесса вакуумной инфузии при изготовлении крупногабаритных изделий из полимерных композиционных материалов // Известия высших учебных заведений. Авиационная техника. 2024. № 1. С. 192–196.

5. Нургалеев A. Rolls-Royce начала испытания композитно-титановых лопаток вентилятора [Электронный ресурс] // Деловой авиационный портал. (ATO). 2014. URL: http://www.ato.ru/content/rolls-royce-nachalaispytaniya-kompozitno-titanovyh-lopatokventilyatora (дата обращения: 07.11.2023).

6. Палкин В.А., Солонин В.И., Скибин В.А. Работы ведущих авиадвигателестроительных компаний в обеспечение создания перспективных авиационных двигателей (аналитический обзор) / Под ред. В.А. Скибина, В.И. Солонина. М.: ЦИАМ, 2010. 678 с.

7. Давыдов И.А., Петрова Т.В., Давыдов И.А. Ударные испытания на образцах из углепластика и анализ надежности визуального осмотра композиционных конструкций самолетов // Вестник Санкт-Петербургского государственного университета гражданской авиации. 2021. № 3 (32). С. 86–98.

8. Norris G. HondaJet engine wins certification // Aviation Week & Space Technology. 2013. Vol. 175. P. 50.

9. Jansson N.E. Тesting and analysis of a highly loaded composite flange / N.E. Jansson, A. Lutz, M. Wolfahrt, A. Sjunnesson [Электронный ресурс] // 13th European Conference on Composite Materials (ECCM13). Sweden, Stockholm, 2008. URL: http://extra.ivf.se-leccm13-programme/abstracts/2620.pdf (дата обращения: 26.11.2023).

10. Koff B.L. Gas turbine technology evolution: a designer's perspective // Journal of Propulsion and Power. 2004. Vol. 20, no. 4. Pp. 577–595. DOI: 10.2514/1.4361

11. Stilin N.D. Structural composite fan exit guide vane for a turbomachine. Patent US no. 2013/0052004 A1: опубл. 28.02.2013. 7 p.

12. Раскутин А.Е. Российские полимерные композиционные материалы нового поколения, их освоение и внедрение в перспективных разрабатываемых конструкциях // Авиационные материалы и технологии. 2017. № S. С. 349–367. DOI: 10.18577/2071-91402017-0-S-349-367

13. Раскутин А.Е. Термостойкие углепластики для конструкций авиационной техники, эксплуатирующихся при температурах до 400 °С: дис. … канд. техн. наук. М., 2007. 166 с.

14. Семин М.И., Стреляев Д.В. Расчеты соединений элементов конструкций из КМ на прочность и долговечность. М.: ЛАТМЭС, 1996. 103 с.

15. Старцев В.О. Климатическая стойкость полимерных композиционных материалов и защитных покрытий в умеренно теплом климате: дис. … докт. техн. наук. М.: ВИАМ, 2018. 308 с.

16. Старцев О.В., Сортыяков Е.Д., Исупов В.В. и др. Акустическая спектроскопия полимерных композитных материалов, экспонированных в открытом космосе // Экспериментальные методы в физике структурно-неоднородных сред: труды Всероссийской научно-технической конференции. Барнаул, 12–14 сентября 1996 г. Барнаул: Изд-во АГУ, 1997. С. 32–39.

17. Старцев В.О., Лебедев М.П., Фролов А.С. Измерение показателей рельефа поверхности при изучении старения и коррозии материалов. 1. Российские и зарубежные стандарты // Все материалы. Энциклопедический справочник. 2018. № 6. С. 32–38.

18. Тарнапольский Ю.М., Кинцис Т.Я. Методы статических испытаний армированных пластиков. 3-е изд. М.: Химия, 1981. 272 с.

19. Abdallah E.A. Experimental analysis of damage creation and permanent indentation on highly oriented plates / E.A. Abdallah, C. Bouvet, S. Rivallant, B. Broll, J. Barrau // Composites Science and Technology. 2009. Vol. 69, iss. 7-8. Pp. 1238–1245. DOI: 10.1016/j.compscitech.2009.02.029

20. Davies G.A.O., Zhang X. Impact damage prediction in carbon composite structures // International Journal of Impact Engineering. 1995. Vol. 16, iss. 1. Pp. 149–170. DOI: 10.1016/0734-743X(94)00039-Y

21. Kingdom F.A. Perceiving light versus material // Vision research. 2008. Vol. 48, iss. 20. Pp. 2090–2105. DOI: 10.1016/j.visres.2008.03.020

22. Mitrevski T. Low-velocity impacts on preloaded GFRP specimens with various impactor shapes / T. Mitrevski, I.H. Marshall, R.S. Thomson, R. Jones // Composite Structures. 2006. Vol. 76, iss. 3. Pp. 209–217. DOI: 10.1016/j.compstruct.2006.06.033

23. Psymouli A., Harris D., Irving P. The inspection of composite aircraft structures: A signal detection approach // Human Factors and Aerospace Safety. 2005. Vol. 5, no. 2. Pp. 89–106.