Выяснилось, когда незначительный удар становится опасным для самолетов
В конструкциях самолетов нового поколения (например, Boeing 787) доля современных композитных материалов, таких как углепластики, составляет около 50%. При этом композиты уязвимы к скрытым повреждениям, возникающим при столкновении с градом и камнями, падающими инструментами, при жестком приземлении. Такие дефекты опасны потому, что могут оставаться незамеченными, но при этом значительно снижать прочность материала, приводя к внезапным поломкам. Ученые Пермского Политеха провели исследование, чтобы понять, как удары влияют на механическое поведение композитов, и установили пороговую чувствительность — тот уровень повреждений, после которого начинается резкое снижение характеристик материала.
Статья опубликована в журнале Mechanics of Solids. Исследование было выполнено в рамках государственного задания Министерства науки и высшего образования России на кафедре «Экспериментальная механика и конструкционное материаловедение» ПНИПУ.
Композиционные материалы, особенно углепластики, все шире используются в авиации, космонавтике, автомобиле- и судостроении благодаря их высокой прочности при малом весе. Однако у них есть недостаток — даже небольшой удар может вызвать существенные внутренние повреждения: расслоение, трещины. Особую опасность представляют так называемые BVID (barely visible impact damage) — повреждения, почти незаметные снаружи, но приводящие к скрытому ухудшению структуры материала изнутри. Такие дефекты могут возникнуть, например, при столкновении самолета с птицами во время полета, градом или камнями на шоссе во время взлета или посадки, из-за упавших инструментов при монтаже. Эти дефекты не всегда видны невооруженным глазом, но могут серьезно снизить прочность конструкции, появляется необходимость в ремонтах и сокращается срок службы самолетов. Поэтому крайне важно понимать, как даже слабые удары влияют на дальнейшее поведение материала под нагрузкой, чтобы предотвратить аварии и обеспечить безопасность.
Группа ученых кафедры «Экспериментальная механика и конструкционное материаловедение» Пермского Политеха провела серию экспериментов с образцами углепластика.
– Сначала мы определяли исходные механические свойства материала, затем наносили удары падающим грузом с помощью специального оборудования. Энергия варьировалась от 1 до 6 Дж — этого было достаточно, чтобы не разрушить образец полностью, но оставить внутренние повреждения. После этого композиты подвергали растяжению для оценки изменения их прочности и жесткости, – комментирует Валерий Вильдеман, профессор, заведующий кафедрой «Экспериментальная механика и конструкционное материаловедение» ПНИПУ, директор Центра экспериментальной механики, доктор физико-математических наук.
– В результате экспериментов мы установили пороговую чувствительность к удару – это такой уровень повреждений, после которого начинается резкая потеря прочности. То есть качество материала снижается неравномерно. Можно выделить два этапа деградации композитов: плавное снижение свойств и, после определенного уровня повреждений, резкое ухудшение. Как мы выяснили, для показателя прочности этот уровень составил 0,637 относительной единицы энергии удара, а для жесткости – 0,815, – рассказывает Олег Староверов, доцент кафедры «Экспериментальная механика и конструкционное материаловедение» ПНИПУ, старший научный сотрудник Центра экспериментальной механики, кандидат технических наук.
В авиации инженеры могут использовать эти данные для того, чтобы решить, можно ли дальше летать с найденным повреждением крыла или нужно провести срочный ремонт. Если повреждение ниже порога — самолет еще может оставаться рабочем состоянии, но если выше — требуется немедленное вмешательство.
Исследование ученых Пермского Политеха важно не только для теоретического понимания процессов ухудшения качества композитов, но и для практического применения в инженерном деле. Теперь специалисты смогут точнее оценивать степень повреждений конструкций и принимать обоснованные решения об их дальнейшей эксплуатации, что важно в авиастроении, автомобилестроении и других высокотехнологичных отраслях.
Telegram 
Дзен 
VK Компания Nikon объявила победителей ежегодного конкурса Small World in Motion 2026 года. Жюри отобрало лучшие видеоролики и таймлапсы, снятые через микроскоп. Предлагаем вам посмотреть работы, объединившие науку и искусство.
Управление Конгресса США по бюджету подготовило доклад о последствиях глобального потепления. Первыми изо всех государственных органов в истории оно спрогнозировало серьезное снижение смертности из-за потепления климата. Это идет наперекор многолетней традиции полного игнорирования официальными документами давно известного в науке факта подавления избыточной смертности из-за роста глобальных температур.
Благодаря свинцу, входившему в состав чернил, ученые, возможно, смогут прочитать давно утраченные тексты античных философов на обугленных папирусных свитках, переживших извержение Везувия. Новый метод уже позволил сделать это на точных имитациях древних свитков.
Спустя три года после начала испытательных полетов крупнейшую ракету и космический корабль в истории человечества объявили готовыми к первому запуску на орбиту. Причем его планируют сразу десятичасовым и с выводом большой группы спутников Starlink нового поколения. По пропускной способности один этот запуск добавит столько же, сколько десять запусков Falcon 9, современного лидера серийного земного ракетостроения.
Анализ данных о почти 300 тысячах километров римских дорог, проложенных по территории бывшей империи, показал, что они вовсе не были такими прямыми, как принято считать. Кроме того, выяснилось, что известная поговорка «Все дороги ведут в Рим» тоже не соответствует истине.
Экономисты НИУ ВШЭ выяснили, что российские сотрудники, которые регулярно пользуются искусственным интеллектом в работе, зарабатывают намного больше тех, кто отказывается от новых инструментов или прибегает к ним время от времени. Среди высококвалифицированных специалистов прибавка достигает 41,8%.
Нейросеть OpenAI добилась серьезного прорыва в математике, решив одну из семи «задач тысячелетия». Получат ли США, чьи нейросети опираются на гораздо более мощное «железо», чем у Китая, монополию на конвейер научных открытий? Даст ли это возможности сравнимые с их атомной монополией 80 лет назад?
Сопротивление жителей Европы самой идее употребления насекомых в пищу может иметь эволюционные корни, уходящие вглубь тысячелетий, пришли к выводу авторы нового исследования. Оказалось, предки современных европейцев ели насекомых лишь эпизодически. Кроме того, из-за генетических мутаций они плохо переваривали их экзоскелеты.
После сокращения длины очередей и роста доступности бензина в первую неделю августа ситуация снова ухудшилась. Если с 20 июня по начало августа кризис носил в основном психологический характер, то сейчас ситуация принципиально иная: августовские атаки на НПЗ показали, что меры по усилению их противовоздушной обороны не были достаточно полными. Значит, прогноз автора Naked Science от 19 июля о том, что острая фаза кризиса закончится до конца лета, был частично неверным.
Вы попытались написать запрещенную фразу или вас забанили за частые нарушения.
Понятно
Что-то в вашем комментарии показалось подозрительным, поэтому перед публикацией он пройдет модерацию.
Понятно
Из-за нарушений правил сайта на ваш аккаунт были наложены ограничения. Если это ошибка, напишите нам.
Понятно
Наши фильтры обнаружили в ваших действиях признаки накрутки. Отдохните немного и вернитесь к нам позже.
Понятно
Мы скоро изучим заявку и свяжемся с Вами по указанной почте в случае положительного исхода. Спасибо за интерес к проекту.
Понятно