Разработка комплекса методов и технологий обеспечения прочности деталей планеров и двигателей самолетов нового поколения из перспективных материалов на основе многомасштабной цифровой расчетно-экспериментальной корреляции

Проект «Разработка комплекса методов и технологий обеспечения прочности деталей планеров и двигателей самолетов нового поколения из перспективных материалов на основе многомасштабной цифровой расчетно-экспериментальной корреляции» посвящен наиболее актуальным вопросам и научным основам превращения аддитивного производства металлических и полимерно-композитных элементов конструкции летательных аппаратов, авиадвигателей и электродвигателей (составляющими объект исследования) в сертифицированную технологию современного авиастроения. При этом целью проекта является научное обоснование и практическая демонстрация эффективности многомасштабной цифровой расчетно-экспериментальной корреляции для решения задач обеспечения прочности деталей планеров и двигателей самолетов из перспективных материалов, прежде всего аддитивно произведенных металлических (АПМ) и полимерных композиционных (ПКМ) материалов. Методологически проект осуществляется путем последовательной демонстрации эффективности подхода многомасштабной цифровой расчетно-экспериментальной корреляции на элементарных, конструктивно-подобных и конструктивных образцах (вариация масштаба) путем применения различных методов производства, структурных исследований, механических и магнитных испытаний, цифровой визуализации и картирования, а также конечно-элементного моделирования деформации образцов. В результате в течение первого года осуществления проекта аддитивно произведенные стандартные и миниатюрные элементарные образцы сплавов на основе алюминия, титана, никеля, магнитомягких сплавов на основе железа, а также полимерных композиционных материалов на основе эпоксидных смол, армированных углеродными волокнами целенаправленно производились с помощью селективного лазерного спекания, электронно-лучевого прямого выращивания, и инфузии смолы в пакеты импрегнированных тканей, соответственно, для установления наиболее общих взаимосвязей между технологическими параметрами, формирующейся микроструктурой (включая дефекты) и комплексом физико-механических и магнитных свойств, а также внутренних напряжений. С помощью оптической и сканирующей электронной микроскопии, микромеханических испытаний, доплеровской вибрационной спектроскопии и измерения магнитных характеристик в переменном магнитном поле были систематически исследованы микроструктура и свойства стандартные и миниатюрные образцы (в том числе купоны) и установлены эмпирические параметрические зависимости этих характеристик от наиболее важных технологических параметров. Новизна и экономическая значимость полученных результатов связана с освоением нового отечественного оборудования аддитивного производства применительно к наиболее распространённым материалам авиастроения – т.е. области применения, где и рекомендуется применять полученные результаты. В перспективе научные результаты проекта, а также комплекс разработанных методик расчётно-экспериментальной корреляции для определения исчерпывающего множества свойств материалов на различных масштабных уровнях, должны лечь в основу системы менеджмента аддитивных технологий для повышения экономической эффективности разработки конструктивно-технологических решений при создании летательных аппаратов и обеспечения надежно воспроизводимых и оптимальных эксплуатационных свойств материала в авиационных конструкциях, т.е. для решения значимой народно-хозяйственной задачи, относящейся к приоритетному направлению развития науки, технологий и техники РФ.