Выбор оптимальной конструктивно-силовой схемы лонжеронного композитного крыла

Предложен подход к оптимизации лонжеронной конструкции композитного крыла самолета. Рассмотрены конструкции с двумя и тремя лонжеронами. Оптимальная структура силового каркаса крыла определена с использованием трех критериев: минимального прогиба, максимального коэффициента запаса прочности и минимальной массы. В качестве параметров оптимизации рассмотрены положения силовых элементов каркаса — лонжеронов и нервюр. Все расчеты, необходимые для выбора оптимальной конструктивно-силовой схемы лонжеронного композитного крыла, проведены с помощью нелинейного статического конечно-элементного анализа в программном комплексе FEMAP с NX Nastran.

Литература

[1] Резник С.В., Агеева Т.Г., Дудар Э.Н. Комплексная методика проектирования конструкции крыла многоразового космического аппарата. Авиакосмическая техника и технология, 2010, № 2, с. 3–8.

[2] Моргулец С.В., Чернецов А.А., Афанасьев А.В. и др. Комплексная методика расчетного проектирования тонкостенных конструкций из ПКМ на примере кессона крыла самолета. Авиационная промышленность, 2012, № 1, с. 37–41.

[3] Агеева Т.Г., Михайловский К.В. Обоснование выбора материалов для крыла суборбитального многоразового космического аппарата туристического класса. Инженерный журнал: наука и инновации, 2016, № 10, doi: http://dx.doi.org/10.18698/2308-6033-2016-10-1543

[4] Резник С.В., Просунцов П.В., Агеева Т.Г. Оптимальное проектирование крыла суборбитального многоразового космического аппарата из гибридного полимерного композиционного материала. Вестник НПО им. С.А. Лавочкина, 2013, № 1, с. 38–43.

[5] Хонг Ф.Н., Бирюк В.И. Исследования по оптимизации конструктивно-силовой схемы самолета с прямым крылом из композиционных материалов. Труды МФТИ, 2014, т. 6, № 2, с. 133–141.

[6] Tatarnikov O.V., Karpenkov K.S. Development of a computer simulation approach for honeycomb constructions for aerospace application. IOP Conf. Ser.: Mater. Sci. Eng., 2015, vol. 74, art. 012016, doi: https://doi.org/10.1088/1757-899X/74/1/012016

[7] Aung P.W., Tatarnikov O., Аung N.L. Structural optimization of a light aircraft composite wing. IOP Conf. Ser.: Mater. Sci. Eng., 2020, vol. 709, art. 044094, doi: https://doi.org/10.1088/1757-899X/709/4/044094

[8] Wang Y., Ouyang X., Yin H., et al. Structural-optimization strategy for composite wing based on equivalent finite element model. J. Aircr., 2016, vol. 53, no. 2, pp. 351–359, doi: https://doi.org/10.2514/1.C033469

[9] Schuhmacher G., Daoud F., Petersson Q., et al. Multidisciplinary airframe design optimization. Proc. ICAS, 2012, paper ICAS 2012-0.4.

[10] Martins J.R.R.A., Lambe A.B. Multidisciplinary design optimization: a survey of architectures. AIAA J., 2013, vol. 51, no. 9, pp. 2049–2075, doi: https://doi.org/10.2514/1.J051895

[11] Zhu W., Yu X., Wang Y. Layout optimization for blended wing body aircraft structure. Int. J. Aeronaut. Space Sci., 2019, vol. 20, pp. 879–89, doi: https://doi.org/10.1007/s42405-019-00172-7

[12] Likeng H., Zhenghong G. Wing-body optimization based on multi-fidelity surrogate model. Proc. ICAS., 2012, pp. 633–640.

[13] Kirubakaran R. Aircraft wing weight optimization by composite material structure design configuration. IOSR-JMCE, 2017, vol. 14, no. 6, pp. 71–80.

[14] Житомирский Г.И. Конструкция самолетов. Москва, Машиностроение, 2005. 406 с.