НОВЫЙ ПОДХОД К СОЗДАНИЮ ЛЕГКИХ И НАДЕЖНЫХ СИЛОВЫХ КОМПОЗИТНЫХ АВИАКОНСТРУКЦИЙ

Опыт разработки силовых конструкций планера из полимерных композиционных материалов показал, что в рамках традиционных конструктивно-силовых схем на основе подкрепленной слоистой обшивки практически невозможно обеспечить снижение веса для композитных конструкций агрегатов планера по сравнению с металли- ческими аналогами. Основной причиной является низкий уровень прочностных и деформационных характеристик современных связующих (смол), который не позволяет реализовать высокие прочностные свойства углеродных волокон в слоистых композитных пакетах, используемых для силовых обшивок панелей.Для создания легких и надежных силовых композитных авиаконструкций необходима разработка принци- пиально новых типов конструктивно-силовых схем, позволяющих в максимальной степени реализовать потенциал современных композиционных материалов. Разработка таких конструктивно-силовых схем требует формирования нового подхода к проектированию композитных авиаконструкций, поскольку традиционный поэтапный подход основан на ряде существенных допущений, большинство из которых справедливо лишь для конструкций из авиа- ционных металлических сплавов, но не корректны применительно к конструкциям из композиционных материа- лов. Невозможность применения поэтапного подхода, позволяющего решить задачу проектирования по частям, а также возросшее (по сравнению с металлическими конструкциями) число проектных параметров, приводит к ра- дикальному увеличению трудоемкости проектирования композитных конструкций.В данной работе предложен новый подход к проектированию композитных авиаконструкций, позволяю- щий существенно снизить непомерно возросшую трудоемкость задачи проектирования. Новый подход предпола- гает одновременное решение основных проектировочных задач на различных уровнях детализации композитной конструкции в рамках единого глобального этапа. Применение данного подхода позволило получить ряд принци- пиально новых и эффективных по весу решений для конструкции цилиндрического отсека фюзеляжа гражданского самолета, а также для конструкции самолета в схеме «летающее крыло».

проектирование авиаконструкций, композитные авиаконструкции, композиционные материалы, гибридные авиаконструкции

1. Шаныгин А.Н. Основные особенности проектирования прокомпозитных конструк- ций ЛА // Труды ЦАГИ. 2011. Вып. 2698. С. 63-69

2. Vasiliev V.V., Razin A.F. Anisogrid composite lattice structures for spacecraft and aircraft applications. Composite Structures, Vol. 76, Issues 1-2, pp. 182-189, October 2006

3. Buragohain M., Velmurugan R. Buckling analysis of composite hexagonal lattice cylindrical shell using smeared stiffener model. Defence Science Journal, Vol. 59, No. 3, May 2009, pp. 230-238

4. Morozov E.V., Lopatin A.V., Nesterov V.A. Buckling analysis of anisogrid composite lat- tice conical shells, Composite Structures, Vol. 93, Issue 12, November 2011, рр. 3150-3162

5. Totaro G., Gürdal Z. Optimal design of composite lattice shell structures for aerospace ap- plications. Aerospace Science and Technology, Vol. 13, Issues 4-5, pp. 157-164, 2009

6. FP7 ALaSCA project [Электронный ресурс]. URL: http://cordis.europa.eu/result/rcn/ 149775_en.html (Дата обращения 14.10.2016)

7. FP7 ALaSCA project [Электронный ресурс]. URL: http://cordis.europa.eu/result/rcn/ 149775_en.html (Дата обращения 14.10.2016)

8. FP7 PoLaRBEAR project [Электронный ресурс]. URL: http://cordis.europa.eu/result/rcn/ 175990_en.html (Дата обращения 14.10.2016)

9. FP7 NACRE project [Электронный ресурс]. URL: http://cordis.europa.eu/result/rcn/ 53021_en.html (Дата обращения 14.10.2016)

10. Shanygin A., Fomin V., Zamula G. Multilevel approach for strength and weight analyses of composite airframe structures, Proceedings of the 27th Congress of the International Council of the Aeronautical Sciences 2010, ICAS 2010, Vol. 3, pp. 1970-1978

11. Shanygin A. Investigation of Lightweight Composite and Hybrid Primary Aircraft Structures. In B.H.V. Topping, (Editor). Proceedings of the Eleventh International Conference on "Computational Structures Technology". Civil-Comp Press, Stirlingshire, UK, Paper 56, 2012. doi:10.4203/ccp.99.56

12. Shanygin A., Fomin V., Kondakov I. Designing pro-composite aircraft concepts and lay- outs to maximize potential benefits of high specific strength of CFRP. Proceedings of the 28th Congress of the International Council of the Aeronautical Sciences 2012, ICAS 2012, Vol. 1, pp. 381-388

13. Zichenkov M., Dubovikov E., Fomin V., Kondakov I., Shanygin A. Investigation Of Pro-Composite Load-Bearing Structures For Aggregates Of Aircraft, Proceedings of the GreenerAvi- ation-2014 Conference, Brussels, Belgium, 2014, (CD-ROM)

14. Shanygin A., Zichenkov M., Kondakov I. Main Benefits of Pro-Composite Layouts For Wing And Fuselage Primary Structure Units, Proceedings of the 29th Congress of the International Council of Aeronautical Sciences (ICAS-2014), Saint-Petersburg, Russia, 2014, (CD-ROM)