ПЕРСПЕКТИВЫ работке и внедрению технологий применения прочностных критери ев, основанных на нелинейных эф фектах, в том числе в закритических зонах, что особенно важно для ком позиционных материалов. Уже сегодня требуется пересмотр методов определения соответствия перспективным требованиям, запи санным в АП 25, FAR и т.д. и учет в них особенностей, связанных с ши роким использованием композитных конструкций. Для композитных конструкций (в сравнении с традиционными) про цесс проектирования становится сложнее, требуется решение опти мизационных задач в пространстве все большей размерности: характе ристик композиционных материа лов, конструктивно силовых схем конструкции, способов укладки и реализации требований к адаптив ным конструкциям, технологичес ким процессам и пр. В итоге, рас сматриваемая задача представляет собой пример многодисциплинар ного проектирования с привлечени ем целого ряда областей знаний: аэродинамики, аэроупругости, ма териаловедения, химии, прочности, конструктивных решений, динамики и систем управления самолетом, молниезащиты и защиты от обледе нения и пр. В частности, исследования пока зали, что высокие прочностные свойства композитов позволяют ре ализовать при одинаковых весовых затратах большие удлинения крыла (при условии решения ряда проб лем) и в итоге обеспечить более вы сокий уровень аэродинамических характеристик самолета, не дости жимых на самолете с металлическим крылом. Кроме того, возможность управления жесткостью композитно го крыла и его деформациями при действии возникающих в полете аэ родинамических нагрузок позволяет также решать задачу оптимальной адаптации геометрии крыла к режи мам полета, добиваясь максималь ной эффективности самолета на всей совокупности режимов полета. На рис. 1 показаны результаты расчетных исследований, проведен ных в институтах и ОКБ отрасли по выбору рациональных параметров крыла для одного из вариантов пер спективного самолета.
Рис. 1. Анализ представленных данных показывает, что переход на более легкое композитное крыло в сочета нии с использованием композитных материалов в других элементах пла нера и уменьшением массы обору дования позволяет перейти на удли нение крыла = 11 11,5 и умень шить расход топлива на 5 5,5 %. Это, в свою очередь, оказывает по ложительное влияние на ряд других важных показателей, таких как себе стоимость перевозок, уровень вред ных выбросов в атмосферу и пр. Выполненный специалистами ЦА ГИ прогноз дополнительного умень шения аэродинамического сопроти вления перспективных компоновок пассажирских самолетов показывает возможность дополнительного уменьшения расхода топлива еще на 1,5 2%, в основном за счет умень шения волнового сопротивления. При этом оптимальное по расходу топлива удлинение крыла увеличи вается до =12,0 12,5. Уменьше ние сопротивления самолета, свя занное с увеличением удлинения крыла, приводит к увеличению ко эффициента подъемной силы, соот ветствующего максимальному аэро динамическому качеству. При этом следует иметь в виду, что при указанном и большем значе
нии удлинения крыла возникает ряд ограничений на реализацию опти мальных значений крейсерского ко эффициента подъемной силы Су по условиям начала бафтинга. Один из возможных путей решения этой за дачи связан с некоторым уменьше нием высоты крейсерского полета, что уменьшает реализуемое значе ние Су. Это позволит без заметных потерь в эффективности обеспечить выполнение условий безопасности полета. Таким образом, проявленный комплексный характер задачи при проектировании цельнокомпозитно го крыла предполагает одновремен ную оптимизацию аэродинамичес кой компоновки крыла для высоких крейсерских значений коэффициен та подъемной силы Су>0,6 и Cудоп, разработку идеологии проектирова ния конструктивно силовой схемы и конструктивно технологических ре шений крыла, разработку новых ор ганов поперечного управления са молета, использование технологии активной аэроупругости для сниже ния нагрузок, увеличения ресурса конструкции, повышения эффектив ности органов управления. Анализ также показал, что такой комплексный подход является пра вилом при создании различных эле
Умное производство
№1(7)
Апрель 2009
67