Жиряков Д. Ю. Метод інтегрованого проектування та конструювання з’єднань силових нервюр з монолітними панелями крила літака транспортної категорії

Дисертаційну роботу присвячено вирішенню науково-технічного завдання розроблення методу інтегрованого проектування та конструювання з’єднань силових нервюр з монолітними панелями крила літака транспортної категорії для підвищення ефективності вітчизняних літаків транспортної категорії. Вибір мети зумовлено потребою нових наукових розробок та розроблення нових методів проектування, конструювання, виробництва та випробування літаків транспортної категорії. Проведено аналіз методів проектування крила літака транспортної категорії з урахуванням допустимого руйнування. Проаналізовано методи проектування силової нервюри крила та розглянуто особливості проектування з’єднань силових елементів нервюри та монолітної панелі. Проаналізовано вплив механізації крила на його аеродинамічні характеристики та навантаження. Відзначено значний вплив відхилення механізації крила на аеродинамічні характеристики крила та навантаження, що показує важливість урахування аеродинамічних характеристик механізованого крила при розрахунку втомних спектрів навантаження. Розроблено метод інтегрованого проектування з'єднання силової нервюри та монолітної панелі крила за допомогою параметричної моделі відсіку консолі крила з використанням сучасних систем комп’ютерного проектування CAD/CAM/CAE. Параметричне моделювання виконано із застосуванням комп'ютерно-інтегрованої системи Siemens NX. Розроблено метод прототипування при проектуванні конструкцій літака з використанням 3D принтера і технології FDM. Освоєно та впроваджено нові методи розрахунку аеродинамічних характеристик та навантаження крила при відхиленні механізації крила, визначення як загального так і локального напружено-деформованого стану елементів конструкції крила за допомого чисельних методів (скінченоелементних методів), що дає можливість отримати як автоматизовану зміну параметрів розрахунків так і більш точні результати розрахунків навантаження. Наведено результати дослідження локального напружено-деформованого стану з’єднання силової нервюри (до якої кріпяться вузли навішування закрилків та передкрилків) та монолітної панелі крила. Визначено оптимальний радіус заокруглення в зоні локального потовщення з точки зору мінімальної маси та мінімального коефіцієнта концентрації напруги. Показано характер розподілу локального напружено-деформованого стану в зоні болтового з’єднання з урахуванням дії двовісного навантаження та одночасної дії сили, що імітують зсувне навантаження в з'єднанні з радіальним натягом 1.2% d_кріпл. Наукова новизна основних результатів дисертаційної роботи полягає в наступному: Вперше розроблено метод інтегрованого проектування з'єднання монолітної панелі з кницями силової нервюри за допомогою параметричної моделі відсіку консолі крила з використанням сучасних систем комп’ютерного проектування CAD/CAM/CAE Siemens NX. Вперше запропоновано метод прототипування при проектуванні конструкцій літака з використанням 3D принтера і технології FDM. Вперше представлено метод аналізу оптимального радіуса заокруглення в зоні потовщення монолітної панелі з урахуванням мінімальної маси і мінімального коефіцієнта концентрації напруги. Отримані результати запропоновано використовувати для розробки спеціальної фрези для механічної обробки радіусного переходу. Вперше запропоновано метод визначення локального напружено-деформованого стану полоси двовісно навантаженої з одночасною дією сили, що імітує зсувне навантаження в з'єднанні. Практичну цінність дисертаційної роботи становлять такі основні результати: Проведено аналіз методів проектування крила літака транспортної категорії з урахуванням допустимого руйнування. Проаналізовано методи проектування силової нервюри крила та розглянуто особливості проектування з’єднань силових елементів нервюри та монолітної панелі. Проаналізовано вплив механізації крила на його аеродинамічні характеристики та навантаження. Створено майстер-геометрію і модель розподілу простору консолі крила літака транспортної категорії. Розроблено параметричну модель відсіку консолі крила літака транспортної категорії в зоні з’єднання силової нервюри та монолітної панелі. Удосконалено метод проектування з'єднання силових нервюр з монолітною панеллю крила з урахуванням зазначеної довговічності. Вперше запропоновано метод визначення локального напружено-деформованого стану полоси двовісно навантаженої з одночасною дією сили, що імітує зсувне навантаження в болтовому з'єднанні. Встановлено, що коефіцієнт концентрації напруги полоси з радіальним натягом 1.2% d_кріпл не перевищує теоретичного значення коефіцієнта концентрації для полоси скінченої ширини з отвором, одновісно навантаженої і розрахованої за формулою Хейвуда.