Казанские инженеры разработали и запатентовали новую конструкцию сотового заполнителя для многослойных панелей, которая впервые позволяет изгибать их без потери прочности. Ключевое отличие разработки — использование двух типов ячеек разной формы: в виде четырехлучевой звезды и квадрата. При изгибе звездообразные ячейки могут менять пропорции своего сечения, а квадратные — закручиваться вместе с ними, сохраняя общую структуру панели. Это решает давнюю проблему авиакосмической отрасли, где при создании обшивки летательных аппаратов приходилось выбирать между прочностью и способностью панелей повторять сложные изогнутые поверхности.
Патент на полезную модель получил коллектив авторов КНИТУ-КАИ: профессор Валентин Халиулин, научные сотрудники Виктория Демидович, Алена Малышева и Павел Петров. Патент зарегистрирован 14 января 2025 года Федеральной службой по интеллектуальной собственности (№231179).
«До сих пор основной проблемой при использовании сотовых конструкций в авиации было то, что при попытке изогнуть панель происходило искажение структуры — так называемая седловидность. Это существенно снижало прочность и жесткость материала в направлении восприятия нагрузок», — поясняет руководитель проекта, профессор Валентин Халиулин.
Традиционные сотовые панели, широко применяемые в авиастроении, состоят из одинаковых шестиугольных ячеек, напоминающих пчелиные соты. При изгибе такой структуры ячейки деформируются неравномерно, что приводит к потере прочности всей конструкции. Это ограничивает использование сотовых панелей в элементах обшивки сложной формы.
Инженеры КНИТУ-КАИ предложили принципиально новое решение. Разработанная ими конструкция состоит из чередующихся ячеек двух типов: с сечением в форме четырехлучевой звезды и квадрата. При изгибе панели звездообразные ячейки могут уменьшать площадь своего основания, а квадратные — закручиваться вместе с ними, не теряя формы.
Такая комбинация позволяет панели повторять поверхности практически любой кривизны. У нижней поверхности меньшего радиуса звездообразные ячейки сжимаются и располагаются более плотно, тогда как у верхней остаются недеформированными. Благодаря этому достигается высокая степень прилегания заполнителя к огибающим поверхностям.
«Наше решение открывает новые возможности для авиационной и космической промышленности. Теперь можно создавать более сложные и аэродинамически совершенные формы летательных аппаратов, не жертвуя прочностью конструкции», — отмечает Валентин Халиулин.
Важным преимуществом новой разработки является то, что она позволяет обеспечить более качественное соединение — клеевое или сварное — между сотовым заполнителем и внешними слоями панели. Это дополнительно повышает надежность конструкции.
Анализ патентной документации показывает, что подобного решения не существовало ни в России, ни за рубежом. Ближайшие аналоги либо значительно теряли в прочности из-за шарнирного соединения ячеек, либо были слишком сложны в изготовлении.
Новая технология может найти применение не только в авиакосмической отрасли, но и в других областях, где требуются легкие и прочные конструкции сложной формы: в автомобилестроении, судостроении, строительстве.
Работоспособность новой конструкции подтверждена созданным демонстрационным образцом, который успешно трансформируется из плоского состояния в криволинейное, сохраняя при этом структурную целостность.
Справка о вузе
КНИТУ-КАИ (Казанский национальный исследовательский технический университет имени А.Н. Туполева - КАИ) — один из крупнейших технических университетов России с более чем 90-летней историей. В настоящее время университет объединяет 5 институтов и физико-математический факультет, где обучается около 17 000 студентов. Образовательный процесс обеспечивают более 40 кафедр с высококвалифицированным преподавательским составом, включающим 137 докторов и кандидатов наук. Научная деятельность университета сосредоточена в трех научно-исследовательских институтах, 11 научно-образовательных центрах и 43 лабораториях, а также в специализированных центрах “КАИ-Парк”. Университет активно развивает инфраструктуру и располагает современной материально-технической базой, включающей спортивный комплекс с бассейном и стадионом “КАИ-ОЛИМП”, новейшее общежитие “Дом студента”. КНИТУ-КАИ является участником программ “Приоритет 2030”, “Передовые инженерные школы” и входит в ведущие международные ассоциации технических университетов.
Никто пока не комментировал эту страницу.