«Улетные» исследования: как повысить прочность самолетов и снизить вредные выбросы авиадвигателей

На фото: Ирина Злобина, доцент Института машиностроения, материаловедения СГТУ им Гагарина

Современная авиационная наука не снижает темпов развития: разрабатываются многофункциональные беспилотники, создаются электрические самолеты, производятся новые и совершенствуются старые материалы для летательных аппаратов. В честь Международного дня женщин в науке рассказываем о научных проектах в области авиации, в которых активное участие принимают женщины-ученые.

Беспилотные помощники в сельском хозяйстве

Сотрудники Южного федерального университета (ЮФУ) совместно с компанией АО НПК «ПАНХ» провели исследование и выяснили, что для выполнения авиационно-химических работ в сельском хозяйстве лучше всего подходят мультикоптеры.

«Исследования позволили определить области использования беспилотных летающих аппаратов на авиационно-химических работах. Мы установили, что для таких работ лучше использовать мультикоптеры с электрическим приводом и полезной нагрузкой в пределах 5 и 10 килограммов. Они подходят для распыления химических веществ до 7-8 литров на гектар. Эта технология значительно экономит средства и время сельхозпроизводителей», – рассказала старший преподаватель кафедры летательных аппаратов ЮФУ Алла Кузьменко.

Во время испытаний мультикоптер смог быстро распылить химические вещества на большой площади и не причинить физических повреждений еще неокрепшим побегам растений.

Прочные корпуса самолетов

Ирина Злобина, доцент Института машиностроения, материаловедения Саратовского государственного технического университета имени Гагарина, ищет способы повысить прочность корпуса самолета. Для этого она исследует влияние электромагнитного поля на электрофизические характеристики армированных волокон углепластиков. Обработка в СВЧ уже готового изделия из углепластика с армированными волокнами повышает прочность и выносливость материала. «Воздействие неконтактное и непродолжительное – не более двух минут. Однако этого времени оказывается достаточно, чтобы изменилась структура связующего материала: изначально обтекаемые формы становятся рельефными, появляются дополнительные связи, повышается прочность», – объясняет Ирина.

Эксперименты подтвердили повышение прочности различных композиционных материалов от 14 до 60% в зависимости от вида испытаний, состава материала и технологии его получения. У обработанных таким методом конструкций из композиционных материалов до трех раз возрастает время устойчивости под нагрузкой. 

Прогноз выбросов авиадвигателей

По словам ученых, в самолетах «нового поколения», для того чтобы выброс газов оставался в пределах нормы, нужно устанавливать системы непрерывного мониторинга, которые отслеживают параметры двигателя и камеры сгорания.

«Сегодня выбросы вредных веществ газотурбинных двигателей становятся таким же значимым параметром, как мощность или ресурс самолета. Чтобы измерить их количество, используют методы математического моделирования, построенные на основе нейросетей», — рассказывает доцент кафедры конструирования и технологий в электротехнике Пермского национального исследовательского политехнического университета Татьяна Кузнецова.

Одной из важных научных разработок пермского политеха в сфере авиации и самолетостроения стало создание виртуального датчика, способного прогнозировать выбросы авиадвигателей.

Для разработки датчика ученые использовали нейросеть, которую обучали на реальной камере сгорания. Трехслойная сеть с 32 нейронами умеет «предсказывать» количество выбросов вредных веществ. Ее можно использовать как виртуальный сенсор в системе управления газотурбинного двигателя. Исследования показали, что разработка соответствует современным международным требованиям.

Читать также