Сделано в СГТУ: Разработка ученых позволит повысить прочность самолетов

Повысить прочность корпуса самолета или беспилотника позволит метод, разработанный учеными СГТУ. Перспективность идеи оценил Российский фонд фундаментальных исследований (РФФИ) и выделил грант на дальнейшую теоретическую работу и проведение экспериментов. Исследованием заинтересовалась крупная российская авиастроительная компания ПАО «Компания «Сухой». Разработка ученых позволит открыть новые перспективы и в 3D-печати.

Дополнительные связи укрепляют

Ученые кафедры «Техническая механика и детали машин»  Института электронной техники и машиностроения СГТУ предложили новый подход к обработке изделий из армированных угле- и стекловолокном композитов. Именно этот материал используется при изготовлении конструкционных элементов в самолетостроении, он же применяется и в технологиях 3D-печати. По словам заведующего кафедрой, руководителя проекта Николая Бекренева, суть разработки – в особом электрофизическом воздействии на уже сформированное из данного материала изделие, которое повышает его прочность и выносливость.

«Это воздействие неконтактное и непродолжительное – не более двух минут, - объясняет автор идеи, доцент кафедры Ирина Злобина. – Однако этого времени оказывается достаточно, чтобы изменилась структура связующего материала: ее изначально обтекаемые формы становятся более рельефными, появляются дополнительные связи, а следовательно, повышается прочность».

Эксперименты подтвердили повышение прочности различных композиционных материалов от 14 до 60% в зависимости от вида испытаний, состава материала и технологии его получения. Кроме того, у обработанных таким методом конструкций из композиционных материалов до трех раз возрастает время устойчивости под нагрузкой.

Повысить шансы на спасение

Преимущество метода заключается и в его очевидной простоте – для его применения не требуется энергоемких установок и затратного оборудования. Ученые планируют применять этот метод и для обработки деталей сложных конфигураций размером до нескольких метров: например, элементы крыла или оперения самолета, части фюзеляжа.

«Запас прочности деталей в экстренных ситуациях играет значительную роль, - говорит Ирина Злобина. - При неожиданном внешнем воздействии силовые конструкции и обшивка  самолета, обработанные таким методом, будет разрушаться медленнее, возрастет запас прочности, а значит, повысятся шансы на спасение экипажа. Кроме того, наш метод позволит уменьшить объем материала, затрачиваемого в производстве деталей, что позволит увеличить вес полезной нагрузки самолета или количество топлива».

У разработки ученых СГТУ есть перспективы применения и в сфере так называемых аддитивных технологий 3D-печати, в которой полимер становится материалом номер один. «Сегодня даже в домашних условиях можно изготовить с помощью 3D-печати посуду, детали, макеты. При этом в качестве материала все чаще используются именно полимерные композиционные материалы. Наш метод откроет новые возможности для внедрения и расширения использования этих технологий и в производстве промышленной продукции», - полагают саратовские ученые.

Мнение эксперта:

«Эта разработка, безусловно, будет востребована и в промышленном производстве, - уверен председатель правления, главный конструктор ООО «Геофизмаш» (г.Саратов) Андрей Мельников. – Например, дополнительное упрочнение корпуса наших приборов для геофизических исследований и работ в скважинах позволит повысить их надежность и расширит область применения».

Пресс-служба СГТУ