Виртуальные испытания авиационных кресел
В феврале 2023 года группа компаний «Нова‑инжиниринг» завершила проект по сертификационному расчёту сидений воздушного судна для французского заказчика — разработчика авиационных кресел. Ключевой задачей было обеспечить соответствие кресел требованиям авиационных стандартов за счёт высокоточного компьютерного моделирования вместо масштабных натурных испытаний.
Специалисты создали математические модели для виртуальных испытаний по двум основным сценариям: фронтальный краш‑тест с перегрузкой 16 G и расчёт удара под углом с перегрузкой 14 G. Помимо стандартных ударных воздействий (фронтальных, боковых, сзади), отдельно прорабатывались оптимизация столиков, подлокотников и их креплений, а также анализ «misuse» — случаев неправильной или экстремальной эксплуатации, при которых нагрузки на элементы кресла многократно возрастают.
Особое внимание уделялось материалам (в том числе композиционным) и технологии производства металлических деталей: важно было учесть не только эксплуатационные характеристики, но и историю нагружения и изготовления, поскольку они напрямую влияют на прочность и надёжность изделия. Для решения задачи применялись программные комплексы ESI VPS и FIDESYS, позволяющие детально моделировать поведение слоистых композитов и металлических конструкций с учётом производственной истории.
ЗАДАЧА
- выполнить сертификационные расчёты авиационных кресел в соответствии с требованиями авиационных стандартов;
- смоделировать ключевые сценарии ударных нагрузок: фронтальный краш‑тест 16 G, удар под углом 14 G, а также боковые и задние удары;
- оптимизировать форму и крепления столиков, геометрию и материалы подлокотников;
- провести анализ случаев «misuse» (неправильной эксплуатации), при которых локальные нагрузки могут возрастать в десятки раз;
- учесть специфику материалов: свойства композиционных материалов (ПКМ), их многослойную структуру и особенности разрушения;
- отразить в расчётных моделях влияние технологии производства металлических элементов (штамповка, литьё, гибка, механическая обработка) и накопленной деформации на конечные характеристики деталей;
- обеспечить достоверность результатов за счёт учёта истории нагружения и производственной предыстории материалов.
РЕШЕНИЕ
- созданы высокоточные математические модели авиационных кресел для проведения виртуальных сертификационных испытаний;
- реализованы расчётные сценарии: краш‑тест 16 G (фронтальный удар), 14 G (удар под углом), а также дополнительные варианты ударного воздействия (сбоку и сзади);
- проведена оптимизация конструктивных элементов: формы и мест крепления столиков, геометрии и материалов подлокотников с учётом реальных эксплуатационных и экстремальных нагрузок;
- выполнен анализ сценариев «misuse»: смоделированы ситуации, когда пассажиры опираются на подлокотники или держатся за опоры столиков, что приводит к резкому росту локальных нагрузок;
- для композиционных материалов построены слоистые модели с расчётом их поведения при эксплуатации и разрушении в ПО ESI VPS и FIDESYS;
- в модели металлических компонентов учтена технология изготовления (штамповка, литьё и др.) и история нагружения — это позволило отразить влияние накопленной деформации и производственных особенностей на прочностные характеристики;
- результаты расчётов верифицированы с точки зрения требований к сертификации авиационных кресел и реалистичности нагрузок.
РЕЗУЛЬТАТЫ
- выполнены сертификационные расчёты для авиационных кресел по ключевым сценариям ударных нагрузок (16 G, 14 G и др.);
- оптимизированы конструктивные элементы кресел (столики, подлокотники, крепления) с учётом как штатных, так и экстремальных режимов эксплуатации;
- подтверждена работоспособность и безопасность конструкции при сценариях «misuse», где нагрузки многократно превышают обычные;
- учтены особенности материалов и технологий: достоверно смоделировано поведение композитов и металлических деталей с учётом истории производства и нагружения;
- предоставлены расчётные обоснования, достаточные для прохождения сертификационных процедур;
- сокращена потребность в дорогостоящих натурных испытаниях за счёт высокой достоверности виртуальных моделей;
- проект успешно сдан французскому заказчику, подтвердив компетенции «Нова‑инжиниринг» в области авиационного инжиниринга и CAE‑анализа.
