Авиация России

Молодые специалисты сектора расчётно-экспериментальных исследований статической прочности, ресурса и живучести авиационных конструкций Сибирского научно-исследовательского института авиации им. С. А. Чаплыгина (СибНИА) ведут исследования применимости принципов топологической оптимизации при проектировании авиаконструкций. В работе для проверки предположения возможности экономии веса при сохранении прочностных и жёсткостных характеристик по сравнению с оригинальным кронштейном выбран кронштейн цилиндров уборки-выпуска фюзеляжных створок основных опор шасси самолёта SSJ100.
 
Для проведения экспериментов были изготовлены прототипы оптимизированного узла и выполнены исследования конструктивно-подобных образцов (КПО) для валидации расчётной модели на статическую и остаточную прочность. По результатам провели оценку эффективности практического применения генетических алгоритмов к структурно-параметрической оптимизации типовых элементов конструкции самолётов. Все КПО при статических испытаниях выдержали расчётную нагрузку без разрушения и видимых повреждений.

Характер деформирования при нагружении КПО имел линейную зависимость от нагрузки. Тем не менее наблюдается большой разброс по показаниям тензодатчиков практически для всех КПО. Это обусловлено различной формой кронштейнов, материалом и высокими градиентами напряжённо-деформированного состояния. В пределах одного варианта конструкции показания трёх измерений практически совпадали.

При исследовании на остаточную прочность образца из алюминия, выполненного методом фрезерования, установлено, что нагрузка в момент разрушения составила 7627 кгс. Это примерно в девять раз больше нагрузки, принятой в качестве эксплуатационной для данного КПО. Также отмечается потеря устойчивости пластин проушин из своей плоскости.
 
Результаты работы могут быть использованы для оценки применимости генетических алгоритмов к решению задач структурной оптимизации бионических конструктивно-силовых схем самолётов транспортной категории.

211