Цель работы Анны Маскайкиной – повышение усталостной долговечности и ресурса авиационных конструкций за счёт создания оптимальных стыковых металло-композитных узлов: например, стык композитного крыла самолёта с центропланом, узел крепления композитной лопасти вертолёта и т. д. Для этого аспирантка МАИ разрабатывает алгоритм расчета накоплений повреждений, влияющих на ресурс таких узлов, занимается моделированием деградации свойств однонаправленных слоистых композитов и прогнозированием изменения их характеристик с ростом поврежденности при нагружении. Работа ведется уже три года под руководством профессора кафедры 602 «Проектирование и прочность авиационно-ракетных и космических изделий» Александра Александровича Дудченко.
Алгоритм, который повысит ресурс самолетов с композитными элементами
Широкое применение композиционных материалов при создании самолетов нового поколения – один из главных трендов авиационной индустрии. Композиты можно использовать для изготовления фюзеляжа, крыльев, хвостового оперения и других элементов самолета, что позволяет снизить его вес и повысить прочность. Однако нет ничего идеального: со временем механические и прочностные свойства композиционных материалов ухудшаются, что связано с накоплением повреждений при эксплуатации. Рассчитать, как именно происходит этот процесс, крайне важно для повышения ресурса авиационных изделий.
Работу над алгоритмом, позволяющим проводить такие расчёты, ведет аспирантка института № 6 «Аэрокосмический» Анна Маскайкина.
«Механизмы накопления повреждений в композиционных материалах значительно более разнообразны, чем в металлах, – говорит Анна. – Алгоритм расчета свойств композиционного материала учитывает уровень напряженного состояния в отдельных монослоях и параметры структуры. В рамках работы была создана модель комлевой части лопасти вертолета, адекватно описывающая явление деградации для различных структур и позволяющая исследовать зависимость ресурса конструкции от степени поврежденности. Также разработана программа для расчета накопления повреждений».
Анна уверена, что применять результаты исследования можно будет не только в авиации, но и в других отраслях, для которых актуально использование металло-композитных соединений, например в судостроении.