Главная
страница 1
Отчетные материалы по гос. контракту № 02.740.11.0503 в рамках федеральной целевой программы «научные и научно-педагогические кадры инновационной России» на 2009-2013гг.
Государственный контракт № 02.740.11.0503 от «15» марта 2010 г.

Тема: «Методы конструирования и производства многослойных конструкций из полимерных композиционных материалов со складчатым заполнителем»

Исполнитель: Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования «Казанский национальный исследовательский технический университет им. А.Н. Туполева-КАИ» (КНИТУ-КАИ)

Ключевые слова: складчатые конструкции, технологическая оснастка, механические характеристики, ударостойкость, многослойные панели, z-гофр, v-гофр, моделирование работы заполнителя, метод конечных элементов, оптимизация структуры, образовательный процесс


  1. Цель проекта

1.1 В конструкциях летательных аппаратов широко применяются многослойные панели с легким заполнителем. Существуют проекты самолетов, углепластиковый фюзеляж которого целиком выполнен из многослойных панелей, например проект SOFI и VESKO. При таких больших объемах применения, традиционные заполнители (соты, пенопласт) оказываются малоэффективными или непригодными. В настоящем проекте эта проблема решается путем создания семейства заполнителей нового класса на базе складчатых структур.

1.2 Целью проекта являлось создание теоретических основ и практических методов конструирования и производства широкого спектра складчатых заполнителей для авиационных многослойных панелей из полимерных композиционных материалов с высокими показателями прочности и ударостойкости.

Исследования являются комплексными и включают компоненты:

      1. Конструирование авиационных узлов и отсеков с использованием складчатых конструкций из полимерных композиционных материалов;

      2. Разработка технологии изготовления авиационных узлов и отсеков с использованием складчатых конструкций из полимерных композиционных материалов;

      3. Оптимизация конструкции расчетным и экспериментальным методами для обеспечения высоких механических характеристик и ударостойкости.




  1. Основные результаты проекта

2.1 При выполнении проекта:

      1. Разработаны теоретические основы синтеза складчатых заполнителей с различной архитектурой, позволяющей создавать заполнители с большой насыщенностью объема структурными элементами, развитой поверхностью для соединения с обшивками, криволинейной поверхностью блоков заполнителей или переменной высотой заполнителя(клиновидностью);

      2. Разработана математическая модель деформирования складчатых заполнителей под воздействием различных видов нагрузок и методика конечно-элементного анализа напряженно-деформированного состояния панелей со складчатым заполнителем;

      3. Проведены исследования по созданию связующих для композиционных материалов с целью повышения ударостойкости композитов и скорости отверждения при формовании;

      4. Разработаны и модернизированы технологические схемы изготовления складчатых заполнителей в вариантах синхронного и циклического складывания;

      5. Проведен технологический эксперимент для оценки возможностей изготовления заполнителя разной архитектуры и из различных материалов (стекло-, угле-, органопластики). Исследования показали, что созданные технологические схемы и оснастка позволяют изготавливать заполнители со стабильными геометрическими размерами и высоким качеством композита;

      6. В результате прочностных испытаний получены экспериментальные данные по механическим характеристикам различных заполнителей и ударостойкости;

      7. На основе теоретических и экспериментальных исследований выработаны рекомендации по оптимизации структуры и материала заполнителя с целью достижения высоких эксплуатационных свойств;

      8. Материалы и результаты исследований внедрены в учебный процесс подготовки магистров и для повышения квалификации сотрудников промышленных предприятий.

2.2 Основные характеристики

Созданы теоретические основы складчатых структур и методов оценки напряженно-деформированного состояния. Они позволяют синтезировать заполнитель с заданной архитектурой и высокими эксплуатационными характеристиками. Эти результаты являются новыми и в известной литературе аналогичных методов не обнаружено. Разработанные технологические схемы позволяют изготавливать заполнители из широкого спектра текстильно-армированных композиционных материалов. По сведениям авторов, такие технологии больше нигде не используются. Экспериментальные испытания панелей со складчатым заполнителем показали их высокие механические свойства в ряде случаев, превышающие параметры известных заполнителей.

2.3 Все научно-технические решения, описанные в пункте 2.2, являются новыми и в известной нам литературе другими авторами не опубликованы.

2.4 Мировой уровень достигнутых результатов подтверждается тем, что отдельные направления работы по тематике складчатых заполнителей выполнялись по заданию Европейской Корпорации AIRBUS.


  1. Назначение и область применения результатов проекта

3.1 Результаты проекта предназначены для внедрения в конструкцию летательных аппаратов и корпусных агрегатов других транспортных средств.

3.2 В практическом плане складчатые заполнители могут быть внедрены в органы механизации крыла, рулевых поверхностях оперения, панелях фюзеляжа, в конструкции мотогондол двигателя и т.п.

3.3 Внедрение складчатых заполнителей в конструкцию летательных аппаратов повысит их тактико-технические и эксплуатационные характеристики. Например повысит ударостойкость композитных конструкций, звукопоглощающие и звукоизолирующие параметры. Позволит решить ряд проблем, например, удаление конденсата из многослойных панелей.

3.4 При внедрении технологии складчатых конструкций следует ожидать повышение производительности труда и снижения энергоемкости производства за счет высокотехнологичности изготовления складчатых заполнителей из композитов.

3.5 Возможна коммерциализация полученных результатов за счет организации производства продукции, например, панелей для летательных аппаратов или, на первом этапе контейнеров КАРГО для перевозки грузов авиационных транспортом.

3.6 Фактическими рынками сбыта являются предприятия производящие транспортные средства: самолеты, вертолеты, автомобили и суда. Прогноз объемов продаж не производился.



  1. Достижения молодых исследователей – участников Проекта

В проекте принимал участие молодой исследователь аспирант Данилов Я.С., закончивший КНИТУ-КАИ им А.Н. Туполева в 2012 году. По совместительству он работает инженером. При его непосредственном участии спроектирована установка для гофрирования складчатого заполнителя со структурой z-гофр из стеклопластика.

Работа выполнялась по заказу AIRBUS. Технология и машина для гофрирования иностранным заказчиком были признаны инновационными и оригинальными. Сейчас оформляется совместный патент КНИТУ-КАИ им. А.Н. Туполева и AIRBUS на данную машину. Эта технология соответствует мировому уровню в области технологии многослойных конструкций, что создает дальнейшие предпосылки для продолжения сотрудничества с иностранными партнерами.

Аспирантами Константиновым Д.Ю. и Хиловым П.А. по совместительству работающими инженерами, выполнен проект по заказу ЦАГИ. Содержанием исследований была разработка элемента элерона самолета со складчатым заполнителем. Работа также признана инновационной и перспективной. На Московском Авиационно-Космическом Салоне - 2011 (МАКС-2011) Константинову Д.Ю. была вручена премия за лучшую работу молодых ученых.

Аспирантами Гореловым А.В. и Шабалиным Л.П в рамках выполнении проекта разработан программный комплекс для расчета напряженно-деформированного состояния складчатых заполнителей из различных материалов и различной архитектуры.

Данное программное обеспечение позволяет кроме задач, поставленных в проекте, моделировать работу складчатого заполнителя под действием взрыва фугасного заряда. Полученные результаты позволяют привлечь заказчиков от промышленности, которые работают в области противоминной защиты.


  1. Опыт закрепления молодых исследователей – участников Проекта в области науки, образования и высоких технологий

Задачи, которые были поставлены при выполнении проекта, позволили сформулировать темы диссертаций и принять в аспирантуру выпускников КНИТУ-КАИ им. А.Н. Туполева: Константинова Д,Ю., Рыбакова В.В., Хилова П.А., Хисамову Н.И., Данилова Я.С., Шабалина Л.П., Горелова А.В. Для работы над диссертацией данным аспирантам созданы условия как в отношении исследовательского оборудования, расходов на материалы и командировки, так и постоянной заработной платы. Приняты на должность инженеров-исследователей Сунгатуллин Р.Н., Ибатуллина С.Р., Ковалев В.В. с дальнейшей перспективной поступления в аспирантуру.

На ставку инженеров для выполнения проекта были зачислены студенты: Беззаметнов О.Н., Поляев А.В., Петрова И.Г., Бреховских П.В., Петрова А.А., Никшин М.Г., Ледяев И.В., Рахимьянов Т.М. Данные студенты имеют индивидуальные темы работы по проекту и по завершению обучения планируется их работа и зачисление в аспирантуру на кафедре.

Проблемой во взаимоотношениях с молодыми исследователями является их пассивное отношение к участию в педагогической работе так как заработная плата педагогов унизительно мала. Молодежь считает, что если заработная плата такая маленькая, то педагогическая деятельность стране невыгодна или не нужна. В то же время вся перечисленная выше молодежь имеет высокую исследовательскую квалификацию, владеет современными методами решения научно-технических задач, приемами моделирования в CAD/CAM системах и могла бы составить достойный резерв действующему педагогическому коллективу.


  1. Перспективы развития исследований

6.1 Участие в ФЦП способствовало формированию новых исследовательских партнерств, в частности, по теме исследований в 2010-2012 годах заключены контракты на выполнение научно-исследовательских работ с организациями: ЦАГИ (г. Жуковский), АЭРОКОМПОЗИТ (г. Москва), АВИАДВИГАТЕЛЬ (г. Пермь),Рубин (г. Пенза). Ведутся переговоры о совместных исследованиях с КВЗ (г. Казань), КАМАЗ (г. Набережные Челны). В проектах по 7-ой рамочной программе Евросоюза НОЦ, к сожалению, не участвует, но ведутся переговоры по заключению контрактов в рамках проводимых исследований с компаниями AIRBUS (Германия, г.Бремен) и EADS (Германия, г. Штаде).

6.2 По тематике аналогичной выполняемому проекту НОЦ ведет работы:

  • ЦАГИ - разработка органов механизации крыла со складчатым заполнителем;

  • АЭРОКОМПОЗИТ - разработка интерцептора интегральной конструкции из углепластика.


6.3 Наибольшей отдаче для развития в России технологий в области проводимых исследований (многослойные конструкции и тонкостенные конструкции интегрального типа) может способствовать сотрудничество с исследовательскими центрами:

  • Исследовательский Центр Композитных Технологий (ИЦКТ, Германия, г.Штаде);

  • FACC (Австрия, г.Ried);

  • Ливерпульский Технический Университет (Англия);

  • FBI, Штутгартский Технический Университет;

  • DLR (Германия, г.Брауншвайг)

Руководитель работ по проекту:


Заведующий кафедрой «Производство летательных аппаратов» В.И.Халиулин


Смотрите также:
Государственный контракт №02. 740. 11. 0503 от «15» марта 2010 г.
85.01kb.
1 стр.
По проекту государственный контракт №02. 740. 11. 0880 от
49.69kb.
1 стр.
Проект государственный контракт
53.2kb.
1 стр.
Проект государственный контракт
59.49kb.
1 стр.
Отчет о научно-исследовательской работе по Государственному контракту №02. 740. 11. 0603 от «22» марта 2010 г
124.67kb.
1 стр.
Ключевые слова: государственный контракт; государственный заказ; закупки; военное законодательство
242.52kb.
1 стр.
Отчет о выполнении работ по шестому этапу государственного контракта №02. 740. 11. 0593 от «22» марта 2010 года на выполнение научно-исследовательских работ в рамках федеральной целевой программы «Научные и научно-педагогические кадры инновационной
1463.34kb.
7 стр.
Государственный контракт
71.54kb.
1 стр.
Государственный контракт
72.48kb.
1 стр.
Пример Учреждение заключило государственный контракт на закупку техники, но оплату в текущем году произвел не полностью
192.34kb.
1 стр.
Page 1 Букинг контракт
64.67kb.
1 стр.
Разработка «Схемы территориального планирования Троснянского муниципального района Орловской области» выполнена ООО «Альянс» по заказу Администрации Троснянского муниципального района муниципальный контракт №3 от 02. 08
3403.98kb.
15 стр.