Многокритериальная оптимизация композитного крыла беспилотного летательного аппарата

Приведены результаты многокритериальной оптимизации композитного крыла беспилотного летательного аппарата. За критерии оптимизации приняты минимальные прогиб, масса и нормальные напряжения, действующие вдоль направлений армирования. В качестве параметров оптимизации выбраны толщины элементов силового каркаса и обшивки крыла для трех видов слоистых композитных материалов: однонаправленного углепластика, углепластика из углеродной ткани и однонаправленного стеклопластика на основе E-glass стекловолокна. Выполнен проверочный расчет устойчивости оптимального композитного крыла с использованием геометрически нелинейной модели. Для расчета напряженно-деформированного состояния крыла применена анизотропная линейно-упругая модель материала. Расчеты проведены с использованием конечно-элементных программных комплексов ANSYS и FEMAP.

Литература

[1] Агеева Т.Г., Ашихмина Е.Р., Просунцов П.В. Оптимизация структуры гибридного композиционного материала для обшивки крыла многоразового космического аппарата туристического класса. Вестник МГТУ им. Н.Э. Баумана. Сер. Машиностроение, 2018, № 1, с. 4–19, doi: http://dx.doi.org/10.18698/0236-3941-2018-1-4-19

[2] Ashihmina E.R., Prosuntsov P.V., Reznik S.V. Inter-disciplinary approach to suborbital reusable spaceplane composite wing design. Conf. Ser.: Mater. Sci. Eng., 2021, vol. 1060, no. 1, art. 012021, doi: http://dx.doi.org/10.1088/1757-899X/1060/1/012021

[3] Беспилотный летательный аппарат Hermes 450. bp-la.ru: веб-сайт. URL: https://bp-la.ru/izrailskij-bla-hermes-450 (дата обращения: 15.06.2021).

[4] Dlugosz A., Klimek W. The optimal design of UAV wing structure. AIP Conf. Proc., 2018, vol. 1922, no. 1, art. 120009, doi: http://dx.doi.org/10.1063/1.5019124

[5] Найнг Л.А., Пху В.А., Татарников О.В. Выбор оптимальной конструктивно-силовой схемы крыла беспилотного летательного аппарата. Известия высших учебных заведений. Машиностроение, 2020, № 11, с. 89–95, doi: http://dx.doi.org/10.18698/0536-1044-2020-11-89-95

[6] NATO standardization agreement 4671 (Edition. 1) — unmanned aerial vehicle systems airworthiness requirements (USAR). URL: https://www.defense.gouv.fr/content/download/552731/9407958/file/4671eed01.pdf (дата обращения: 15.06.2021).

[7] Aung P.W., Tatarnikov O., Aung N.L. Approach to optimization of composite aircraft wing structure. Conf. Ser.: Mater. Sci. Eng., 2020, vol. 971, art. 022058, doi: http://dx.doi.org/10.1088/1757-899X/971/2/022058

[8] Чепурных И.В. Прочность конструкций летательных аппаратов. Комсомольск-на-Амуре, КнАГТУ, 2013. 137 с.

[9] Rumayshah K.K., Prayoga A., Moelyadi M.A. Design of high-altitude long endurance UAV: structural analysis of composite wing using finite element method. J. Phys.: Conf. Ser., 2018, vol. 1005, art. 012025, doi: https://doi.org/10.1088/1742-6596/1005/1/012025

[10] Das S.K., Roy S. Finite element analysis of aircraft wing using carbon fiber reinforced polymer and glass fiber reinforced polymer. IOP Conf. Ser.: Mater. Sci. Eng., 2018, vol. 402, art. 012077, doi: http://dx.doi.org/10.1088/1757-899X/402/1/012077

[11] Aung P.W., Tatarnikov O., Aung N.L. Structural optimization of a light aircraft composite wing. IOP Conf. Ser.: Mater. Sci. Eng., 2020, vol. 709, no. 4, art. 044094, doi: http://dx.doi.org/10.1088/1757-899X/709/4/044094

[12] Rajadurai M., Vinayagam P., Mohana Priya G., et al. Optimization of ply orientation of different composite materials for aircraft wing. IJAERS, 2017, vol. 4, no. 6, pp. 111–117, doi: http://dx.doi.org/10.22161/ijaers.4.6.13

[13] Htet T.L., Prosuntsov P.V. Parametric and topology optimization of load bearing elements of aircraft fuselage structure. IOP Conf. Ser.: Mater. Sci. Eng., 2020, vol. 934, art. 012029, doi: http://dx.doi.org/10.1088/1757-899x/934/1/012029