Управляемое разрушение шасси спасет пассажиров при аварийной посадке

Российские инженеры создали математическую модель, упрощающую расчет параметров слабого звена в шасси самолета — креплений, которые должны разрушаться в аварийной ситуации, безопасно отделяя стойку от крыла. Это решение помогает предотвратить повреждение топливных баков, что может привести к возгоранию или взрыву, а также снижает риск жертв среди пассажиров. Разработка будет полезна для проектирования защитных механизмов для различных типов лайнеров, включая российские Sukhoi Superjet 100, МС-21 и перспективные модели. В дальнейшем алгоритм планируется адаптировать для других видов техники, однако перед практическим применением модель должна быть подтверждена натурными испытаниями, отметили эксперты. Данную информацию сообщает портал Известия.

Созданная в Московском авиационном институте модель позволяет вычислять усилия в узлах крепления шасси пассажирских авиалайнеров. Она рассчитывает параметры конструкции так, чтобы при критических перегрузках стойка шасси безопасно отделялась от планера.

Разработчики пояснили, что алгоритм описывает работу предохранительных элементов конструкции — специальных полых механических болтов-пальцев. При жесткой посадке они срезаются в заранее рассчитанном месте, после чего элементы шасси отделяются от планера. Это предотвращает повреждение топливных баков, расположенных в крыле самолета, и снижает риск возгорания при выкатывании с полосы или грубом касании земли.

Шасси — один из наиболее ответственных узлов воздушного судна, принимающий колоссальные нагрузки при контакте со взлетно-посадочной полосой и рулении. Превышение допустимых пределов может привести к разрушению стоек. Инженеры стремятся сделать этот процесс управляемым и предотвратить опасные последствия, рассказал один из разработчиков, инженер первой категории Центра композиционных конструкций, старший преподаватель МАИ Егор Титов.

Специальные полые болты в узлах крепления имеют строго рассчитанную геометрию и прочность: в штатном режиме они надежно удерживают конструкцию, а при критических нагрузках работают как слабое звено и размыкают ее. Важно отвести отделившиеся элементы стойки от крыла, где находятся топливные баки. Предложенные алгоритмы позволяют точно рассчитать параметры и спрогнозировать поведение конструкции при таких нагрузках, отметил специалист.

В исследовании ученые рассмотрели основные типы конструкций шасси, распространенные в мире, включая схемы, применяемые на самолетах Boeing 737 и Superjet 100, а также на лайнерах МС-21 и Airbus A320. Суть работы заключалась в создании универсальных формул на базе типовых конструкций шасси, которые учитывают геометрические особенности и расчетные силы при посадке, выдавая необходимые параметры предохранительных элементов.

Инженеры планируют создать автоматизированный метод подбора параметров защитных деталей. Новый подход может быть адаптирован для проектирования других видов техники, таких как буксировочная сцепка, соединяющая аэродромный тягач со стойкой шасси самолета, где также используются срезные пальцы.

В конструкциях всех опор шасси пассажирских самолетов закладывают слабое звено. В импортозамещенном варианте для Superjet проектируют болтовые соединения со специальными проточками. Существуют различные методики для расчета таких элементов, но математические модели нужно подтверждать натурными испытаниями, которые позволяют увидеть, как происходит разрушение, рассказал доцент кафедры конструкции и проектирования летательных аппаратов Самарского университета им. С.П. Королева Олег Лукьянов.

Современные самолеты всё чаще создаются с использованием композитов, что снижает массу и повышает несущую способность планера, но создает сложности при проектировании соединений. В металлических конструкциях отверстия становятся источниками концентрации напряжений, однако их влияние можно снизить за счет оптимальной геометрии. В композитах при создании отверстий нарушается структура волокон, что затрудняет прогнозирование поведения таких материалов.

Принцип «слабое звено» универсален и востребован в автомобилестроении, где концепция пассивной безопасности строится на управляемом разрушении. Например, его можно применить между модулями аккумуляторной батареи и кузовом электромобиля, что обеспечит безопасность пассажиров при аварии, считает доцент кафедры «Автомобили и тракторы» Нижегородского государственного технического университета им. Р.Е. Алексеева Александр Колин.

Развитие технологий может быть ускорено за счет применения методов машинного обучения и создания специализированных программных инструментов, позволяющих автоматически подбирать параметры деталей и сокращать объем рутинных расчетов.

Методика меняет подход к проектированию, позволяя оптимизировать массу силовых элементов и ускорить проектирование перспективных лайнеров, объяснил доцент Казанского национального исследовательского технического университета им. А.Н. Туполева — КАИ Фаниль Хабибуллин. Алгоритм рассчитывает номинальную прочность изделий, но не учитывает длительные усталостные нагрузки и вибрации, которые могут привести к преждевременному срезу. Для полноценного применения модели необходимо дополнить ее учетом эксплуатационных факторов.