Исследования статической и ударной прочности сетчатых композитных конструкций фюзеляжа

Работа посвящена исследованиям статической и ударной прочности нового типа конструкций фюзеляжа - сетчатых композитных конструкций. Предложена новая конструктивно-силовая схема (КСС) оболочки фюзеляжа на основе жесткого каркаса из однонаправленных композитных ребер и эластичных обшивок. В рамках данной КСС основным силовым элементом является сетчатый каркас, тогда как обшивка исключена из восприятия внешних сил и моментов и используется исключительно для восприятия нагрузок от внутреннего наддува, а также для защиты силового каркаса от воздействий внешней среды. Для композитного каркаса разработан оригинальный метод расчетного анализа на основе МКЭ, позволяющий снизить трудозатраты и обеспечить корректное моделирования напряженно-деформированного состояния сетчатой конструкции фюзеляжа. На основе данного метода разработан автоматизированный алгоритм анализа прочности сетчатых композитных цилиндрических оболочек отсеков фюзеляжа. В рамках работы алгоритм был валидирован с использованием данных натурных прочностных испытаний конструкции сетчатой композитной оболочки отсека фюзеляжа длиной 6 м и диаметром 4 м. С использованием данного алгоритма проведен ряд расчетных исследований по анализу прочности и веса сетчатых композитных отсеков фюзеляжа для самолетов перспективных компоновочных схем и обоснован высокий потенциал сетчатых КСС в снижении веса конструкций фюзеляжей гражданских самолетов. В работе также предложена и экспериментально обоснована концепция обеспечения ударной стойкости сетчатых композитных конструкций путем введения в конструкцию защитных элементов для однонаправленных композитных ребер и дана оценка потребных весовых затрат для полной и частичной защиты сетчатого каркаса от характерных для фюзеляжа уровней ударных воздействий.