Томские учёные смоделировали защиту самолёта от удара града
Томские учёные смоделировали защиту самолёта от удара града Учёные выяснили, как град пробивает обшивку самолёта. Ледяная частица пробивает миллиметровую металлическую пластину при скорости 3600 км/ч, но три слоя такой пластины уже не пробиваются. Об этом сообщили в пресс-службе Российского научного фонда. Ледяные частицы способны пробить миллиметровую металлическую пластину, когда она движется со скоростью в 3600 километров в час. Однако, если пластина состоит из трёх таких слоёв, она не будет пробита, а лишь подвергнется средней степени деформации. Эти результаты моделирования могут найти применение в авиакосмической индустрии для разработки защитных систем летательных аппаратов от внешних воздействий. Исследование, результаты которого были опубликованы в Journal of Engineering Physics and Thermophysics, получило поддержку гранта РНФ. Лёд, несмотря на свою древность, остаётся малоизученным материалом с точки зрения его разрушения. Поэтому для анализа взаимодействия различных объектов с ледяными частицами применяются сложные физико-математические модели. Во время града металлическая обшивка самолёта, движущегося на высокой скорости, становится особенно уязвимой: даже мелкий предмет может вызвать пробоину или вмятину. Учёные Томского государственного университета разработали численную модель, которая предсказывает поведение металлической преграды из мягкой стали при столкновении с ледяной сферой, аналогичной градине, движущейся со скоростью 3600 км/ч. Сталь была выбрана для исследования, поскольку она широко используется в авиационных конструкциях, где требуется высокая надёжность. Исследователи детально изучили механизм взаимодействия, включая время образования первых повреждений и рост трещин в материале, в микросекундном диапазоне. Оказалось, что ледяная сфера может пробить одну миллиметровую пластину, но если пластины расположены в два слоя, они уже не пробиваются, а подвергаются значительной деформации. При использовании трёх пластин деформация становится ещё меньше. Более того, чем больше слоёв в преграде, тем сильнее дробится ледяная сфера при ударе: она рассыпается на множество мелких фрагментов, нанося минимальные повреждения металлу. «Результаты помогут разработчикам современных летательных аппаратов точно рассчитать, какой урон может нанести удар ледяной частицы. В дальнейшем нам предстоит понять, насколько критичен случай, когда металл не пробивается льдом, а пластически деформируется. Совместно с разработчиками мы планируем оценить, будет ли аппарат функционировать после деформации оболочки разной степени и в каких случаях может произойти разгерметизация», — рассказывает руководитель проекта Максим Орлов. Исследователи создали компьютерную программу, которая моделирует поведение льда под динамическими нагрузками. С её помощью они изучили разрушение конструкций, состоящих из ледяного блока и металлических пластин. Учёные установили, что процесс разрушения зависит от пористости льда и характеристик приложенной ударной силы. Защита самолётов от льда — задача, над которой работают учёные в разных городах. Как рассказывала интернет-газета «ЖУК», учёные Пермского Политеха разработали «умное» покрытие для борьбы с обледенением самолётов.