15.09.2026
Ученые из Перми ускорили испытания композитных деталей авиадвигателей
Современная авиация стремится к снижению веса самолетов, поскольку это напрямую влияет на расход топлива и стоимость перевозок. Один из способов — заменить тяжелые металлические детали на легкие композиты. Однако сегодня сложно определить их прочность, так как испытания проводятся не на маленьких образцах, а на самих деталях, что занимает от нескольких недель до месяцев. В результате инженеры продолжают использовать металл, проверять который значительно быстрее и проще.
Ученые Пермского Политеха разработали методику оценки прочности композиционных деталей газотурбинного двигателя с помощью инфракрасной термографии. В отличие от стандартных подходов, которые занимают от нескольких недель до месяцев, предложенный способ позволяет за несколько часов определить, сколько нагрузки выдержит деталь. Это поможет активнее внедрять композиты в авиадвигатели для снижения веса конструкции.
Инфракрасная термография работает следующим образом. Сначала инженер берет деталь и на специальном стенде создает разную нагрузку. Постепенно в материале начинают накапливаться микроскопические повреждения (трещины, расслоения), из-за чего его поверхность нагревается. В момент, когда нагрев резко увеличивается, инженер фиксирует предельную нагрузку при циклическом нагружении.
— Для испытаний мы взяли несколько деталей из углепластика, которые сейчас используют в конструкции авиационного двигателя. Их закрепили на стандартном вибростенде, который имитирует вибрации в полете. Далее образцы постепенно нагружали, одновременно отслеживая нагрев поверхности с помощью тепловизора — прибора, который бесконтактно измеряет температуру. В результате мы получили для каждой детали значение предельной нагрузки, которое можно использовать в дальнейших расчетах, чтобы спрогнозировать, сколько прослужит изделие в реальных условиях полета, — отметил Данил Соломонов, старший преподаватель кафедры «Авиационные двигатели» ПНИПУ.
Полученные показатели ученые сравнили с результатами стандартных испытаний на тех же типах деталей. Главное отличие в том, что раньше инженерам приходилось испытывать десятки образцов в течение недель или даже месяцев. При этом новый метод позволяет получить результат за несколько часов и без потери точности, что ускоряет процесс проектирования.
— Мы также создали практическую методику, где описано, какие образцы нужно брать, как их закреплять, в каком режиме нагружать и как снимать показания тепловизора. Инженеру достаточно взять деталь, провести испытание в течение нескольких часов, а затем обработать данные по готовому алгоритму. На выходе он получает характеристики усталостной прочности, которые можно сразу использовать в расчетах. Разработка уже внедрена на одном из ведущих предприятий авиационного двигателестроения для проектирования деталей, — дополнил Михаил Нихамкин, профессор кафедры «Авиационные двигатели» ПНИПУ, доктор технических наук.
В итоге инженеры получают готовый инструмент, который позволяет быстро и точно проверять прочность легких материалов прямо на производстве. Это ускоряет проектирование, снижает затраты и открывает путь к более широкому применению композитов в авиационной промышленности.
Ученые Пермского Политеха разработали методику оценки прочности композиционных деталей газотурбинного двигателя с помощью инфракрасной термографии. В отличие от стандартных подходов, которые занимают от нескольких недель до месяцев, предложенный способ позволяет за несколько часов определить, сколько нагрузки выдержит деталь. Это поможет активнее внедрять композиты в авиадвигатели для снижения веса конструкции.
Инфракрасная термография работает следующим образом. Сначала инженер берет деталь и на специальном стенде создает разную нагрузку. Постепенно в материале начинают накапливаться микроскопические повреждения (трещины, расслоения), из-за чего его поверхность нагревается. В момент, когда нагрев резко увеличивается, инженер фиксирует предельную нагрузку при циклическом нагружении.
— Для испытаний мы взяли несколько деталей из углепластика, которые сейчас используют в конструкции авиационного двигателя. Их закрепили на стандартном вибростенде, который имитирует вибрации в полете. Далее образцы постепенно нагружали, одновременно отслеживая нагрев поверхности с помощью тепловизора — прибора, который бесконтактно измеряет температуру. В результате мы получили для каждой детали значение предельной нагрузки, которое можно использовать в дальнейших расчетах, чтобы спрогнозировать, сколько прослужит изделие в реальных условиях полета, — отметил Данил Соломонов, старший преподаватель кафедры «Авиационные двигатели» ПНИПУ.
Полученные показатели ученые сравнили с результатами стандартных испытаний на тех же типах деталей. Главное отличие в том, что раньше инженерам приходилось испытывать десятки образцов в течение недель или даже месяцев. При этом новый метод позволяет получить результат за несколько часов и без потери точности, что ускоряет процесс проектирования.
— Мы также создали практическую методику, где описано, какие образцы нужно брать, как их закреплять, в каком режиме нагружать и как снимать показания тепловизора. Инженеру достаточно взять деталь, провести испытание в течение нескольких часов, а затем обработать данные по готовому алгоритму. На выходе он получает характеристики усталостной прочности, которые можно сразу использовать в расчетах. Разработка уже внедрена на одном из ведущих предприятий авиационного двигателестроения для проектирования деталей, — дополнил Михаил Нихамкин, профессор кафедры «Авиационные двигатели» ПНИПУ, доктор технических наук.
В итоге инженеры получают готовый инструмент, который позволяет быстро и точно проверять прочность легких материалов прямо на производстве. Это ускоряет проектирование, снижает затраты и открывает путь к более широкому применению композитов в авиационной промышленности.