Тенденции развития вычислительной механики для прочностного проектирования конструкций ЛА

Разработка новых подходов, методов и алгоритмов решения задач вычислительной механики для обеспечения прочностного проектирования летательных аппаратов (ЛА) является весьма актуальной проблемой. Её актуальность обусловлена необходимостью существенного увеличения объема и оперативности расчетных исследований, гарантии достоверности результатов расчётов перспективных силовых конструкций различных ЛА из металлических и композиционных материалов. Разрабатываемые методы целесообразно реализовать в виде отечественных специализированных тиражируемых отраслевых решений на базе имеющегося отчуждаемого от разработчика программного обеспечения как импортозамещающего программного продукта. Это позволит уже на предварительной стадии проектирования учитывать важные требования по обеспечению аэроупругости, статической и усталостной прочности. На заключительной сертификационной стадии создания ЛА, робастные расчётные методы позволят уменьшить объём необходимых доказательных испытаний в соответствии с современной концепцией “certification by calculation”.
В статье сформулированы требования к созданию новой технологии, направленной на интеграцию имеющихся отечественных программных средств и внедрение новых методов расчёта прочностных, усталостных и аэроупругих характеристик. Они включают методы моделирования и анализа, разрабатываемые в российских и зарубежных исследовательских организациях и университетах. Обсуждается создание промышленного «отчуждаемого от разработчика» специализированного тиражируемого отраслевого решения в рамках «мягкого импортозамещения» на основе имеющихся программных средств ЦАГИ и пакета CAE-Fidesys. Продемонстрирован новый подход к решению связанной задачи взаимодействия упругой конструкции с потоком воздуха. На примере численного расчёта среднемагистрального пассажирского самолёта показано существенное влияние вязкости потока на аэроупругие характеристики конструкции. Важной тенденцией развития методов проектирования является применение многодисциплинарного подхода в исследованиях по синтезу и оптимизации конструктивно-силовых схем ЛА. Он проиллюстрирован на примере проектирования крыла перспективного вертолёта, а также в задаче поиска оптимальной формы концевой части крыла большого удлинения с учётом ограничений по прочности, устойчивости и аэроупругости.