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 расчеты, ведет аспирантка института № 6 "Аэрокосмический" Анна Маскайкина.

Цель работы Анны Маскайкиной - повышение усталостной долговечности и ресурса авиационных конструкций за счет создания оптимальных стыковых металло-композитных узлов: например, стык композитного крыла самолета с центропланом, узел крепления композитной лопасти вертолета 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.

- 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.

Работа выполняется по гранту РФФИ. Также проект был отмечен на конференции "Ломоносов" и Международной молодежной научной конференции "Гагаринские чтения". 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....