Record Details

NOVEL APPROACH TO DESIGN OF LIGHTWEIGHT AND RELIABLE COMPOSITE PRIMARY AIRCRAFT STRUCTURES

Civil Aviation High TECHNOLOGIES

View Archive Info
 
 
Field Value
 
Title NOVEL APPROACH TO DESIGN OF LIGHTWEIGHT AND RELIABLE COMPOSITE PRIMARY AIRCRAFT STRUCTURES
НОВЫЙ ПОДХОД К СОЗДАНИЮ ЛЕГКИХ И НАДЕЖНЫХ СИЛОВЫХ КОМПОЗИТНЫХ АВИАКОНСТРУКЦИЙ
 
Creator Михаил Зиченков Чеславович; ЦАГИ
Иван Кондаков Олегович; ЦАГИ
Александр Шаныгин Николаевич; ЦАГИ
 
Subject проектирование авиаконструкций; композитные авиаконструкции; композиционные материалы; гибридные авиаконструкции
 
Description The experience of construction of composite primary aircraft structures has approved that the weight decrease for composite aggregates of aircraft in comparison with metallic analogues cannot be obtained within the frames of conventional structures based on stiffened laminated composite skin. One of the main reasons is the low level of stress-strain characteris- tics of current polymer resins, which does not allow to realize high strength characteristics of carbon fibers in laminated composite packages. This consequence does not allow to use stiffened composite skin as a universal structure element, un- like metallic stiffened skin that sustains all main mechanical loads, including impact, loads from pressurizing and also sus- tains environmental factors. Hence, creation of lightweight and reliable composite primary structure elements of airframe, the novel types of structure layouts, allowing to realize high potential of current composite materials to the maximal extent, should be developed. In order to provide the development of such layots the novel approach is required, as the conventional stage-by-stage approach is based on a number of sufficient assumptions, most of which are correct only for the structures made of metallic alloys, but not correct as applied to the structures made of composite materials. The impossibility of the application of a stage-by-stage approach together with a significant increase of number of design parameters (in comparison with metallic structures), leads to the radical increase of labor input of the design task of composite structures.The novel approach to design of composite airframes, allowing to significantly decrease the extremely high labor input of the design process for composite structures is presented in this study. The approach presumes simultaneous solu- tions of design tasks on different levels of detailing of composite aircraft structure within the frames of the one integral design stage. The application of the novel approach allowed to obtain a number of lightweight solutions for the structure of cylindrical fuselage section of civil aircraft and for the hermetic cabin of the "Flying wing" aircraft.
Опыт разработки силовых конструкций планера из полимерных композиционных материалов показал, что в рамках традиционных конструктивно-силовых схем на основе подкрепленной слоистой обшивки практически невозможно обеспечить снижение веса для композитных конструкций агрегатов планера по сравнению с металли- ческими аналогами. Основной причиной является низкий уровень прочностных и деформационных характеристик современных связующих (смол), который не позволяет реализовать высокие прочностные свойства углеродных волокон в слоистых композитных пакетах, используемых для силовых обшивок панелей.Для создания легких и надежных силовых композитных авиаконструкций необходима разработка принци- пиально новых типов конструктивно-силовых схем, позволяющих в максимальной степени реализовать потенциал современных композиционных материалов. Разработка таких конструктивно-силовых схем требует формирования нового подхода к проектированию композитных авиаконструкций, поскольку традиционный поэтапный подход основан на ряде существенных допущений, большинство из которых справедливо лишь для конструкций из авиа- ционных металлических сплавов, но не корректны применительно к конструкциям из композиционных материа- лов. Невозможность применения поэтапного подхода, позволяющего решить задачу проектирования по частям, а также возросшее (по сравнению с металлическими конструкциями) число проектных параметров, приводит к ра- дикальному увеличению трудоемкости проектирования композитных конструкций.В данной работе предложен новый подход к проектированию композитных авиаконструкций, позволяю- щий существенно снизить непомерно возросшую трудоемкость задачи проектирования. Новый подход предпола- гает одновременное решение основных проектировочных задач на различных уровнях детализации композитной конструкции в рамках единого глобального этапа. Применение данного подхода позволило получить ряд принци- пиально новых и эффективных по весу решений для конструкции цилиндрического отсека фюзеляжа гражданского самолета, а также для конструкции самолета в схеме «летающее крыло».
 
Publisher Moscow State Technical University of Civil Aviation (MSTU CA)
 
Date 2017-01-13
 
Type info:eu-repo/semantics/article
info:eu-repo/semantics/publishedVersion
—
 
Format application/pdf
 
Identifier http://avia.mstuca.ru/jour/article/view/994
 
Source Civil Aviation High TECHNOLOGIES; Том 19, № 6 (2016); 127-136
Научный вестник МГТУ ГА; Том 19, № 6 (2016); 127-136
2079-0619
 
Language rus
 
Relation http://avia.mstuca.ru/jour/article/view/994/873
 
Rights Authors who publish with this journal agree to the following terms:Authors retain copyright and grant the journal right of first publication with the work simultaneously licensed under a Creative Commons Attribution License that allows others to share the work with an acknowledgement of the work's authorship and initial publication in this journal.Authors are able to enter into separate, additional contractual arrangements for the non-exclusive distribution of the journal's published version of the work (e.g., post it to an institutional repository or publish it in a book), with an acknowledgement of its initial publication in this journal.Authors are permitted and encouraged to post their work online (e.g., in institutional repositories or on their website) prior to and during the submission process, as it can lead to productive exchanges, as well as earlier and greater citation of published work (See The Effect of Open Access).
Авторы, публикующие в данном журнале, соглашаются со следующим:Авторы сохраняют за собой авторские права на работу и предоставляют журналу право первой публикации работы на условиях лицензии Creative Commons Attribution License, которая позволяет другим распространять данную работу с обязательным сохранением ссылок на авторов оригинальной работы и оригинальную публикацию в этом журнале.Авторы сохраняют право заключать отдельные контрактные договорённости, касающиеся не-эксклюзивного распространения версии работы в опубликованном здесь виде (например, размещение ее в институтском хранилище, публикацию в книге), со ссылкой на ее оригинальную публикацию в этом журнале.Авторы имеют право размещать их работу в сети Интернет (например в институтском хранилище или персональном сайте) до и во время процесса рассмотрения ее данным журналом, так как это может привести к продуктивному обсуждению и большему количеству ссылок на данную работу (См. The Effect of Open Access).