Легче и прочнее

Магистрант первого курса Егор Лешков под руководством доктора технических наук, профессора кафедры технической механики аэрокосмического факультета Сергея Сапожникова в рамках гранта РНФ провел работу над проектом «Разработка новых полимерных волокнистых композитных материалов с управляемой нелинейностью механического поведения и методов проектирования из них элементов турбовентиляторных двигателей».

– Одна из современных мировых тенденций при разработке авиационных двигателей – замена металлических сплавов на композитные материалы, что позволяет добиться значительного снижения веса изделия и повышения эксплуатационных характеристик. Для авиации особый интерес представляет использование полимерных композитных материалов при изготовлении рабочих лопаток и защитных кожухов турбореактивных двухконтурных двигателей, поскольку это способствует снижению массы не только самих элементов, но и сопрягаемых деталей, за счет снижения передаваемых инерционных и динамических нагрузок, – поясняет профессор Сапожников.

Цель проекта – решить проблему повышения доли полимерных композитных материалов в конструкции современных отечественных авиационных двигателей. Для этого необходимо разработать новые высокоэффективные волокнистые композиты и усовершенствовать методы расчетной оценки механического поведения элементов из этих материалов.

Эксперименты  и результат

Экспериментальная часть проекта выполнена на оборудовании Лаборатории экспериментальной механики НИИ Опытного машиностроения ЮУрГУ.

– Разработан новый вариант математической модели деформирования и разрушения тканевого композита. Написана специальная программа для получения диаграмм деформирования гибридных композитов на основе однонаправленных и тканевых слоёв. На примере органо-углекомпозитов при помощи расчётов и экспериментов показана возможность получения уникальных высокопрочных гибридов, – говорит Егор Лешков.

Такие новые материалы будут востребованы в авиастроении, обеспечивая нечувствительность к случайным ударным повреждениям, например, от града или бетонной крошки с взлетно-посадочной полосы. Это позволит значительно повысить надёжность авиационной техники, снизить массу крыльев и фюзеляжа новых самолётов без потери прочности. Разработанная авторами компьютерная программа даст возможность конструкторским бюро быстрее проектировать слоистые композиты для изделий с заданной прочностью.

ЮУрГУ – это университет цифровых трансформаций, где ведутся инновационные исследования по большинству приоритетных направлений развития науки и техники. В соответствии со стратегией научно-технологического развития РФ вуз сфокусирован на развитии крупных научных междисциплинарных проектов в области цифровой индустрии, материаловедения и экологии. В Год науки и технологий ЮУрГУ примет участие в конкурсе по программе «Приоритет-2030». Вуз выполняет функции регионального проектного офиса Уральского межрегионального научно-образовательного центра мирового уровня (УМНОЦ).