В Московском авиационном институте создают компьютерную модель, которая покажет, где в композите появятся трещины. Это позволит конструкторам точнее рассчитывать прочность деталей и не закладывать лишний запас — а значит, снизить массу самолета без потери надежности.
В отличие от других методик, которые сосредоточены на изучении того, как материал ведет себя при нагрузках, технология МАИ позволяет исследовать первопричину последующего разрушения материала — то есть сам момент зарождения трещин. Работы ведутся в лаборатории № 3 «Моделирование конструкций из композиционных материалов» передовой инженерной школы МАИ под руководством ведущего инженера лаборатории Николая Турбина.
«У композитов есть слабое место — поперечная прочность. Когда нагрузка действует не вдоль слоев, а поперек, материал может начать трескаться. Наша методика позволит расчетным путем точнее определять предел растрескивания слоев и подбирать более эффективные схемы их укладки. Имея возможность точнее прогнозировать, когда именно начинается растрескивание, конструкторы смогут не закладывать избыточный запас прочности при проектировании — а значит, массу самолета можно будет снизить без ущерба надежности», — отметил участник проекта, инженер лаборатории № 2 НИО-101 МАИ Константин Акчупанов.
Сначала создается предварительная компьютерная модель. Затем проводятся натурные испытания с реальными образцами, которые предоставляет отечественный производитель композитов — компания ООО «ИТЕКМА». Чтобы увидеть, где и как появляются трещины, используют томографический комплекс МАИ — с помощью него, как на рентгеновских снимках, определяется внутренняя структура материала. Затем снимки обрабатывают с помощью специальной программы. Она сама находит трещины, считает их количество на единицу площади, помогает визуализировать, как и в какой прогрессии они росли.
На основе данных компьютерную модель корректируют. Откалиброванная модель даст возможность виртуально испытывать разные варианты композитов — в ней можно будет менять параметры (например, по‑другому укладывать слои) и смотреть, станет ли деталь прочнее. Это эффективный способ сократить количество длительных и дорогостоящих испытаний.
Сейчас работа по уточнению критериев появления трещин в слоях материала продолжается на различных натурных образцах — в расчетных формулах, определяющих зарождение трещин в компьютерной модели, должны быть учтены различные физические факторы (температурное воздействие, тип нагрузки, направление воздействия и другие). Завершить работы по проекту планируется в первом квартале 2027 года.
С 2025 года проект «Передовые инженерные школы» реализуется в рамках национального проекта «Молодежь и дети».
