Специалисты Московского авиационного института (МАИ) разработали перспективный тип легкого заполнителя для сэндвич-панелей, используемых в конструкциях космических аппаратов, самолетов, а также элементов их оперения и механизации. Новая разработка направлена на повышение массовой эффективности конструкций без ущерба для их прочности и жесткости, а также значительно улучшает их термостойкость.
Решение многовекторной задачи
При создании авиационной и космической техники инженеры вынуждены балансировать между противоречивыми требованиями: обеспечить высочайшую прочность при экстремальных нагрузках, вибрациях и нагреве, и одновременно минимизировать массу для экономии топлива и увеличения полезной нагрузки. Традиционным компромиссом уже много лет служат трехслойные панели, где между двумя прочными обшивками расположен легкий сотовый заполнитель, подобный пчелиным сотам.
«Однако классический сотовый заполнитель имеет ряд недостатков: склонность к накоплению конденсата, температурные ограничения и относительно невысокую стойкость к агрессивным воздействиям», — поясняет соавтор проекта, доцент кафедры 602 МАИ Антон Волков.
Инновационная структура: прочность и терморегуляция
Исследователи МАИ предложили принципиально иную, конусообразную дискретную структуру заполнителя. Визуально она напоминает упаковку для яиц с оптимизированной геометрией ячеек. Конструкция с таким заполнителем демонстрирует исключительную жесткость при сопоставимой с сотовыми аналогами массе.
Ключевое преимущество новой разработки — интегрированная система терморегуляции. Внутреннее пространство заполнителя позволяет организовать эффективный отвод тепла от нагреваемых поверхностей с помощью циркулирующего газа или жидкости.
«Это особенно актуально для высокоскоростных летательных аппаратов и многоразовых ракетных систем, — отмечает Антон Волков. — Конструкция при этом сохраняет несущую способность, а также позволяет снизить общую массу, отказавшись от части дополнительной теплозащиты».
Статус проекта и перспективы
В настоящее время в МАИ ведутся работы по отладке технологии производства нового заполнителя. Изготовленные опытные образцы успешно прошли физические испытания, подтвердившие корректность расчетов. Компьютерное моделирование наглядно продемонстрировало эффективный теплоотвод и сохранение прочности под нагрузкой.
Также подтверждена способность структуры противостоять «ползучести» — медленной деформации под воздействием высоких температур и постоянного напряжения. Одной из задач дальнейших исследований станет оптимизация прочности соединения между заполнителем и несущими слоями панели.
Новая разработка МАИ открывает значительные перспективы для создания более легких, прочных и термостойких конструкций в авиационной и космической отраслях.
Источник : пресс-служба МАИ
