Как пояснил инженер ТГУ Максим Орлов, разработка позволит точнее рассчитывать последствия столкновения с ледяными частицами и определять, насколько опасна не только перфорация обшивки, но и её пластическая деформация. Даже если лёд не пробивает металл насквозь, повреждение конструкции может повлиять на работоспособность оборудования и, в отдельных случаях, привести к нарушению герметичности.
Механизмы разрушения льда при ударных нагрузках изучены недостаточно подробно. Поэтому при проектировании защитных конструкций инженерам приходится опираться на сложные расчёты и экспериментальные данные, которые не всегда позволяют восстановить все стадии процесса. Модель томских исследователей даёт возможность проследить взаимодействие материалов на микросекундных временных интервалах — от возникновения первых очагов разрушения до распространения трещин и изменения формы металлической преграды.
В ходе расчётов учёные рассмотрели столкновение ледяной сферы с тонкими листами мягкой стали. При скорости порядка 3600 км/ч ледяной ударник пробивал насквозь отдельный стальной лист толщиной 1 мм. Однако при использовании нескольких таких листов, расположенных последовательно, сквозного пробития не происходило: металлические пластины значительно деформировались, а ледяная частица дробилась. Это меняло характер последующего взаимодействия с преградой.
Полученные результаты позволяют оценивать не только прочность отдельного листа, но и поведение многослойных защитных конструкций. Подбирая толщину, число слоёв и свойства материалов, инженеры смогут искать компромисс между стойкостью к ударным нагрузкам и массой конструкции. Для авиации это особенно важно: усиление обшивки не должно приводить к чрезмерному увеличению массы самолёта и расхода топлива.
Исследование выполняется в рамках работ ТГУ по моделированию разрушения природных материалов при ударных и взрывных нагрузках при поддержке Российского научного фонда. Следующий практический шаг — установить, насколько результаты расчётов применимы к реальным авиационным конструкциям, учитывая форму и скорость ледяных частиц, геометрию обшивки и свойства авиационных сплавов.
Сможет ли компьютерное моделирование помочь сделать самолёты одновременно легче и устойчивее к граду — или для этого по-прежнему потребуются масштабные натурные испытания каждой новой конструкции?
Источник: https://tass.ru/nauka/28217265Если вам понравился материал, кликните значок — вы поможете нам узнать, каким статьям и новостям следует отдавать предпочтение. Если вы хотите обсудить материал —не стесняйтесь оставлять свои комментарии : возможно, они будут полезны другим нашим читателям!
