Выбор способа крепления частей композитных силовых шпангоутов хвостовой части фюзеляжа легкого самолета
Авторы: Тун Лин Хтет, Просунцов П.В.
Опубликовано в выпуске: #12(156)/2024
DOI: 10.18698/2308-6033-2024-12-2411
Раздел: Авиационная и ракетно-космическая техника | Рубрика: Прочность и тепловые режимы летательных аппаратов
Рассмотрены различные варианты крепления между собой частей композитных силовых шпангоутов из полимерных композиционных материалов — клеевое и комбинированное клеемеханическое соединения. Основное внимание уделено сравнительному анализу указанных типов соединений с точки зрения их эффективности, технологичности, а также влияния на прочностные характеристики и общую массу конструкции. В качестве нагрузок было исследовано воздействие аэродинамических и массово-инерционных сил на самолет при различных расчетных случаях. С использованием программного комплекса ANSYS Workbench проанализировано напряженно-деформированное состояние силовых шпангоутов. По результатам анализа предложен рациональный способ крепления композитных частей шпангоутов, обеспечивающий снижение веса конструкции при сохранении достаточной прочности и надежности сборных элементов. Оценка прочности силовых шпангоутов выполнена с учетом их коэффициента запаса по критерию разрушения композиционных материалов.
EDN AIZQCC
Литература
[1] Tooren M., Kasapoglou C., Bersee H. Composite materials, composite structures, composite systems. The Aeronautical Journal, 2011, vol. 115 (1174). DOI: 10.107/S0001924000006527
[2] Zagainov G.I., Lozino-Lozinsky G.E. Composite materials in aerospace design. Chapamn & Hall, 1996, 460 p.
[3] Буланов И.М., Воробей В.В. Технология ракетных и аэрокосмических конструкций из композиционных материалов. Москва, Изд-во МГТУ им. Н.Э. Баумана, 1998, 516 с.
[4] Вашуков Ю.А. Особенности сборки деталей из композиционных материалов в конструкциях летательных аппаратов. Самара, Изд-во Самар. гос. аэрокосм. ун-та, 2007, 68 с.
[5] Banea M.D., Silva L.F.M. Adhesively bonded joints in composite materials: an overview. Proc. IMechE. Part L: J. Materials: Design and Applications, 2009, vol. 223. DOI: 10.1243/14644207JMDA219
[6] Siddique A., Iqbal Z., Nawab Y., Shaker K. A review of joining techniques for thermoplastic composite materials. Journal of Thermoplastic Composite Materials, 2023, vol. 36 (8), pp. 3417–3454. DOI: 10.1177/08927057221096662
[7] Diamond DA 62. URL: https://www.diamondaircraft.com/en/flight-school-solution/concept/ (дата обращения: 11.01.2024).
[8] Тун Лин Хтет, Просунцов П.В. Оптимизация формы шпангоутов и углов укладки полимерного композиционного материала силового набора хвостовой части легкого самолета. Известия высших учебных заведений. Машиностроение, 2021, № 9 (738), c. 97–107. DOI: 10.18698/0536-1044-2021-9-97-107
[9] Тун Лин Хтет, Просунцов П.В. Методика проектирования композитного силового набора хвостовой части фюзеляжа. Известия высших учебных заведений. Машиностроение, 2023, № 2 (755), c. 84–95. DOI: 10.18698/0536-1044-2023-2-84-95
[10] Tun Lin Htet, Prosuntsov P.V. Comparative analysis of methods for calculating the physico-mechanical characteristics of multi-layered composite materials. E3S Web of Conferences, 2023, vol. 376, no. 01050. https://doi.org/10.1051/e3sconf/202337601050
[11] Noeske M. Introduction to recent advances in quality assessment for adhesive bonding technology. Adhesive bonding of aircraft composite structures. Springer, 2021, 364 p. https://doi.org/10.1007/978-3-319-92810-4
[12] Мартынов Г.В., Монастырева Д.Е., Астафьева Н.С. Клеевое соединение композиционных материалов в условиях ускоренного климатического старения. Вестник МГСУ, 2021, т. 16, № 4, с. 429–437. DOI: 10.22227/1997-0935.2021.4.429-437
[13] Biszczanik A., Talaska K., Wilczynski D. Analysis of the adhesive spread and the thickness of the adhesive bonded joint depending on the compressive force applied to bonded materials with different surface structure. International Journal of Adhesion and Adhesives, 2022, vol. 114 (3). DOI: 10.1016/j.ijadhadh.2021.103081
[14] El-Sisi A., Hassanin A., Alsharari F., Galustanian N., Salim H. Failure behavior of composite bolted joints: Review. Advances in Civil Engineering, 2022, vol. 3, pp. 1061–1076. https://doi.org/10.3390/civileng3040060
[15] Glass reinforced plastic (GRP) and Aluminium bolted T-joints. URL: https://www.lusas.com/case/composite/tjoints.html (дата обращения: 09.03.2023).
[16] Мартынов Г.В., Монастырева Д.Е., Макаров А.И., Морина Е.А., Дауров З.С., Тихонов Р.С. Болтовые соединения композиционных материалов в условиях климатического старения. Вестник МГСУ, 2019, т. 14, № 7, с. 852–861. DOI: 10.22227/1997-0935.2019.7.852-861
[17] Semenova I., Polyakov A., Gareev A., Makarov V., Kazakov I., Pesin M. Machinability features of TI-6Al-4V Alloy with ultrafine-grained structure. Metals, 2023, vol. 13 (10), no. 1721. DOI: https://doi.org/10.3390/met13101721
[18] Bolted connections in ANSYS Workbench: Part 1. URL: https://www.endeavos.com/bolted-connections-ansys-workbench-part-1/ (дата обращения: 12.01.2023).
[19] Гриневич Д.В., Яковлев Н.О., Славин А.В. Критерии разрушения полимерных композиционных материалов (обзор). Испытания материалов. Труды ВИАМ, 2019, №. 7 (79), c. 92–111. DOI: 10.18577/2307-6046-2019-0-7-92-111