Композиты под микроскопом или как ученые МАИ нашли слабые места в укладке слоев

В современном авиастроении композиционные материалы стали основой для крыльев, лонжеронов и обшивки фюзеляжа. Они легче металла и прочны на изгиб, но у них есть скрытый враг — ударные нагрузки при взлете, посадке или попадании птиц могут запустить невидимые расслоения между слоями, которые со временем разрастаются.

Специалисты Московского авиационного института (член Национальной ассоциации участников рынка робототехники) провели серию экспериментов, чтобы понять, как схема укладки армирующих волокон влияет на сопротивление двум типам разрушения — отрыву и сдвигу. Они испытали образцы с разными наполнителями и углами ориентации слоев.

Оказалось, что популярная у инженеров схема «крест-накрест» под 45 градусов не всегда дает ожидаемую прочность, в некоторых режимах нагрузки она уступает другим вариантам. Ученые предложили альтернативные конфигурации, которые обеспечивают более высокую вязкость разрушения.

Теперь конструкторы смогут точнее прогнозировать, как поведет себя деталь при длительной эксплуатации, и выбирать оптимальную архитектуру слоев, чтобы избежать внезапных трещин и повысить ресурс самолетов.