Столкновение с птицей на большой скорости: белорусские инженеры рассчитали оптимальные параметры фюзеляжа и каркаса беспилотника uST

❋ 4.5

По статистике, на каждые 20 километров пути поезда приходится одно столкновение с птицей. На скоростях до 150 километров в час пернатые могут пробивать лобовые стекла и оставлять вмятины на корпусе. А что будет с юнимобилем, если он встретит птицу, разогнавшись до 600 километров в час? Чтобы определить характеристики материалов, которые смогут выдержать экстремальные нагрузки, белорусские инженеры провели уникальное исследование.

Unitsky String Technologies Inc.

# птицы

# столкновение

# струнный транспорт

# фюзеляж

# юнимобили

Белорусские инженеры рассчитали оптимальные параметры фюзеляжа и каркаса беспилотника uST / © Unitsky String Technologies Inc.

Сфера или эллипсоид?

Высокоскоростной транспорт uST будет двигаться в специальном мембранном тоннеле с боковой защитной конструкцией. Эта «оболочка» предохраняет путевую структуру от попадания осадков и мусора, но не гарантирует стопроцентной защиты от проникновения птиц. Особенно в местах гнездования ласточек, которые для этого часто выбирают инженерные сооружения.

Для расчетов специалисты решили взять двух типичных представителей фауны ‒ ласточку (весом 20–25 граммов) и голубя (250–300 граммов). Однако перед исследователями встала задача: как правильно смоделировать птицу? Рассматривались три варианта: сфера, эллипсоид и полная модель пернатого.

Математическое моделирование столкновение юнимобиля с птицей / © Unitsky String Technologies Inc.

Сфера оказалась самым простым решением, но давала недостаточно точные результаты из-за игнорирования анатомических особенностей птицы. Эллипсоид показал более репрезентативные данные, отразив характерные черты строения крылатых созданий. Полная модель птицы позволила получить максимально реалистичные результаты благодаря вниманию к структуре скелета и тканей этого представителя фауны. Однако такой метод оказался слишком трудоемким. В итоге инженеры остановились на эллипсоиде: расхождения с реалистичной моделью составили не более 5%.

Что станет с транспортом при столкновении?

Внимание исследователей было сосредоточено на фюзеляже ‒ внешней оболочке юнимобиля. Каркас в математическом моделировании не учитывался так как его конструкция должна быть результирующей расчета, но уже сейчас ясно, что его жесткость существенно снизит уровень повреждений.

Специалисты изучили несколько материалов для фюзеляжа: алюминий и конструкционный пластик. Варианты из стали сразу исключили из-за веса, который негативно влияет на энергоэффективность.

Распределение нагрузки на фюзеляж юнимобиля при столкновении с птицей / © Unitsky String Technologies Inc.

Расчеты показали, что алюминиевый фюзеляж толщиной два миллиметра при столкновении с голубем на скорости 600 километров в час деформируется на 10 миллиметров. Для транспорта, движущегося на высокой скорости, это критично, ведь даже незначительное изменение формы ухудшает аэродинамическое сопротивление, стабильность и управляемость. Деформированная оболочка транспорта снизит топливную эффективность и общую производительность.

Тестирование рельсового беспилотника с пластиковой оболочкой толщиной менее 20 миллиметров показало, что при контакте с голубем фюзеляж полностью разрушится.

Исследование стало важным шагом в формировании требований к жесткости и конструкции каркаса, применяемым материалам фюзеляжа и безопасности юнимобилей. Работа помогла оценить риски столкновения с птицами и принять меры по их нивелированию, позволила верифицировать методику расчетов и сопоставить их с мировыми практиками.

Безопасны даже высокие скорости

Согласно расчетам, юнимобиль способен обеспечить безопасность пассажиров при использовании алюминия в качестве материала для фюзеляжа. Специалисты продолжают совершенствовать проект, придерживаясь высоких стандартов и требований обеспечения безопасности, что гарантирует надежность всех элементов и систем транспортно-инфраструктурного комплекса.

Нашли опечатку? Выделите фрагмент и нажмите Ctrl (Cmd) + Enter.

Международная инжиниринговая компания, которая разрабатывает, проектирует, тестирует и эксплуатирует транспортно-инфраструктурные комплексы в эстакадном исполнении. Головной офис компании находится в Минске. UST Inc. располагает двумя демонстрационно-испытательными центрами – в Беларуси и Объединённых Арабских Эмиратах, производственным комплексом и конструкторскими бюро. Компания аккредитована в качестве научной организации в Национальной академии наук Беларуси и Государственном комитете по науке и технологиям, получила более 200 международных патентов на изобретения, промышленные образцы, товарные знаки.