Разработка перспективной конструктивно-силовой схемы композитного крыла летательного аппарата типа «летающее крыло» на основе параметрического моделирования
Авторы: Барановски С.В., Чудинова М.С.
Опубликовано в выпуске: #4(172)/2026
Раздел: Авиационная и ракетно-космическая техника | Рубрика: Прочность и тепловые режимы летательных аппаратов
Исследования в области повышения характеристик летательных аппаратов и поиск новых принципиальных решений при удовлетворении жестким требованиям являются актуальными. Возможные пути решения данной задачи заключаются в совместном рассмотрении трех уровней проектирования: создание новых аэродинамических схем, силового каркаса и отдельных компоновок. Проведено исследование летательного аппарата типа «летающее крыло» и его внутреннего силового набора. Определены аэродинамические нагрузки, по которым в дальнейшем выполнялся расчет силовой схемы. Рассмотрены классические и криволинейные силовые схемы, элементы которых представлены листовыми телами нулевой толщины. При проектировании силовой схемы варьировалось расположение элементов, шаг и направление установки нервюр. На основе параметрического моделирования и проведенных расчетов разработана перспективная криволинейная конструктивно-силовая схема крыла с учетом применения композиционных материалов. Показано преимущество перспективной силовой схемы перед классической. Особое внимание уделялось процессу моделирования укладки монослоев композиционного материала в элементах крыла. На основе проведенных расчетов и оптимизации углов укладки получены рациональные варианты для каждого из элементов. Спроектированная схема позволяет повысить удельные характеристики крыла, что обеспечивает необходимую прочность конструкции.
EDN QSYGVO
Литература
[1] Ahuja J., Perron C., Bermudez Rivera R.D., Tai J.C., Mavris D.N. Comparison of blended wing body and tube-and-wing performance characteristics. The Aero-nautical Journal, 2025, vol. 129, pp. 1–32.
[2] Фофонов Д.М. О построении оптимальной аэродинамической формы типа «летающее крыло». Аэрокосмическая техника и технологии, 2024, № 3, c. 13–23.
[3] Sedhai B.K., Dhungana B., Paundel S., Bhattarai D. Design and analysis of blended wing body aircraft for stability. Emerging Trends in Mechanical and Industrial Engineering, 2023, vol. 5, no. 4, pp. 875–890.
[4] Matos N.M.B., Marta A.C. Aerodynamic shape optimization of wing-fuselage intersection for minimum interference Drag. Aerospace, 2025, vol. 12, no. 5, pp. 1–22. DOI: 10.3390/aerospace12050369
[5] Zhang W., Zhou L., Zhao K., Zhang R., Gao Z., Shu B. Airfoil design optimization of blended wing body for various aerodynamic and stealth stations. Aerospace, 2024, vol. 11, no. 7, pp. 1–31.
[6] Анциферов С.И., Лозовая С.Ю., Карачевцева А.В., Сычев Е.А. Анализ методов и подходов разработки беспилотных авиационных систем. СТИН, 2024, № 9, с. 34–36.
[7] Комаров В.А., Лукьянов О.Е., Хоанг В.Х., Куркин Е.И., Куихада Пиокуинто Х.Г. Автоматизация концептуального проектирования и модификация беспилотных летательных аппаратов самолетного типа с использованием многодисциплинарной оптимизации и эволюционных алгоритмов. Часть 2: Результаты и анализ. Вестник Самарского университета. Аэрокосмическая техника, технологии и машиностроение, 2024, т. 23, № 4, с. 48–64.
[8] Sharma R., Hosder S. Mission-driven inverse design of blended wing body aircraft with machine learning. Aerospace, 2024, vol. 11, no. 2, pp. 1–28.
[9] Татарников О.В., Пху Вэй Аунг, Найнг Лин Аунг. Выбор оптимальной конструктивно-силовой схемы лонжеронного композитного крыла. Известия высших учебных заведений. Машиностроение, 2021, № 12, c. 90–99. DOI: 10.18698/0536-1044-2021-12-90-99
[10] Больших А.А., Еремин В.П. Применение метода параметрической оптимизации в задачах проектирования пассажирских. Инженерный журнал: наука и инновации, 2020, вып. 10 (106), с. 1–14. http://dx.doi.org/10.18698/2308-6033-2020-10-2022
[11] Балунов К.А., Соляев Ю.О., Голубкин К.С. Применение метода топологической оптимизации для синтеза конструктивно-силовой схемы в зоне излома крыла большого удлинения. Труды МАИ, 2023, № 129, с. 1–30. https://doi.org/10.34759/trd-2023-129-04
[12] Магидов И.С., Михайловский К.В. Топологическая оптимизация силового элемента отсека летательного аппарата из металломатричного композиционного материала. Известия высших учебных заведений. Машиностроение, 2022, № 1, с. 53–60.
[13] 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, с. 97–107. DOI: 10.18698/0536-1044-2021-9-97-107
[14] Demir H., Kaya N. Multidisciplinary wing layout optimization. Defence Science Journal, 2025, vol. 75, no. 2, pp. 149–158. https://doi.org/10.14429/20144
[15] Zhu W., Xiongqing X., Wan Y. Layout optimization for blended wing body aircraft structure. International Journal of Aeronautical and Space Sciences, 2019, vol. 20, no. 1, pp. 1–12. https://doi.org/10.1007/s42405-019-00172-7
[16] Васильченко К.С., Резник С.В., Аунг Н.Л., Гареев А.Р. Выбор оптимального профиля лопасти несущего винта малогабаритного беспилотного вертолета. Известия высших учебных заведений. Авиационная техника, 2022, № 3, с. 79–86.
[17] Matos N.M.B., Marta A. Aerodynamic shape optimization of wing-fuselage intersection for minimum interference drag. Aerospace, 2025, vol. 12, no. 5, pp. 1–22. https://doi.org/10.3390/aerospace12050369
[18] Ali H., Rasani M.R., Harun Z., Shahid M.A. CFD based design optimization of dimples induced on blended wing body airframe using the Taguchi method. PLOS One, 2025, no.4, pp. 1–23.
[19] Гузева Т.А., Малышева Г.В. Особенности разработки конструкторско-технологических решений при проектировании деталей из полимеров и композитов. Технология металлов, 2022, № 3, с. 35–41.
[20] Liang K., Mu J., Yin Z. Thermoelastic geometrically nonlinear analysis and optimization of variable stiffness composite plates in presence of buckling. Engineering with Computers, 2024, vol. 40, no. 4, pp. 1–20.
[21] Бадрухин Ю.И., Терехова Е.С. Влияние углов ориентации слоя на толщину несущих панелей из слоистого композита. Космические аппараты и технологии, 2024, т. 8, № 4 (50), с. 233–242.
[22] Корольский В.В., Гавва Л.М. Спектр оптимальных толщин слоев, шага стрингеров и схем укладки пакетов при размерно-весовом проектировании композитных панелей несущих поверхностей летательных аппаратов с ограничениями по уточнённой теории устойчивости. Конструкции из композиционных материалов, 2025, № 2 (178), с. 17–26.
[23] Pranav Borwankar, Wei Zhao, Rakesh Kapania, Manish Bansal. Optimization of hybrid composite laminates with distinct ply thicknesses using integer programming. AIAA Journal, 2023, vol. 61, no. 3, pp. 1–11. https://doi.org/10.2514/1.J062488