CC BY
23Решетневские чтения. 2017
УДК 004
КОМПЬЮТЕРНОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ ДЛЯ СОСТАВЛЕНИЯ АВИАЦИОННЫХ СПЛАВОВ
В. С. Монастырная, Д. В. Тихоненко
Сибирский государственный университет науки и технологий имени академика М. Ф. Решетнева Российская Федерация, 660037, г. Красноярск, просп. им. газ. «Красноярский рабочий», 31
E-mail: nika94mo@mail.ru
Рассмотрены основные причины необходимости использования компьютерных моделей в авиационно-строительной деятельности, а также рассмотрена важность компьютерного моделирования в данной отрасли.
Ключевые слова: компьютерная модель, авиационный сплав, развитие технологий, создание и тестирование.
COMPUTER MODELING FOR AVIATION ALLOY COMPOSITION V. S. Monastyrnaya, D. V. Tihonenko
Reshetnev Siberian State University of Science and Technology 31, Krasnoyarsky Rabochy Av., Krasnoyarsk, 660037, Russian Federation E-mail: Nika94mo@mail.ru
The article considers main reasons to use computer models for aviation construction activities, and also the importance of computer modeling in this industry is studied.
Keywords: computer model, aviation alloy, technology development, creation and testing.
В наши дни технологии компьютерного моделирования имеют очень широкий спектр применения, начиная от создания игр, до проектирования военной или космической техники. Виртуальная модель позволяет изучить свойства текущего или разрабатываемого объекта, изучить его поведение при различных внешних воздействиях, а также провести первоначальные проверки создаваемого объекта, без создания реального прототипа, что позволит сэкономить большую часть средств на разработку.
Создание среды для разработки компьютерных моделей в той или иной области является трудоёмким процессом для команды опытных программистов. Нужно не только разработать систему, в которой можно будет создать виртуальный прототип объекта, но и добавить различные внешние факторы, которые могут на него влиять, причём с большой доверительной вероятностью, чтобы данная модель была адекватной и чтобы при создании реального прототипа данные проверки были идентичными или близкими по значениям.
В Соединенных Штатах Америки, в марте 2016 года, была запущена программа LIFT, в рамках которой университет штата Огайо, при поддержке компании GE Aviation, занялись разработкой программного комплекса, в котором будут создаваться виртуальные модели авиационных деталей и их тестирование в различных условиях работы. Особое внимание планируется уделить сплавам из титановых и алюминие-во-литейных материалов, для сокращения расходов производства будущих изделий [1].
Создание виртуальной модели будущих авиационных деталей, частей самолётов и самих самолётов
позволит сократить расходы в несколько раз, а также избежать траты редких и уникальных материалов, таких как титан. Создание нового материала в виртуальной среде позволит изучить поведение объекта при работе, при сварке, при его нагреве или резком охлаждении. Причём разрабатываемый программный комплекс позволит сократить время создания за счёт того, что виртуальная модель, при наличии достаточно большой вычислительной мощности, может изучаться в разы быстрее, чем реальная модель, над которой проводятся эксперименты. Также виртуальное моделирование позволит избежать ряда ошибок при определении параметров и ошибок расчётов, связанных с человеческим фактором.
В наше время разработка модели, позволяющей изучить работу будущего сплава, является важной задачей, поскольку современные тенденции создания авиационных деталей уже отходят от использования односоставных материалов и чаще всего переходят к использованию композитных материалов. Но без программного комплекса изучение поведения нового материала могут затянуться и обойтись в большую сумму [2].
В данный момент существуют программы, позволяющие смоделировать процесс создания соединительных деталей авиационных конструкций. Система позволяет создать крепежную деталь, выбрать её характеристики, задать характеристики соединяемых материалов и изучить, как объект будет работать при тех или иных эксплуатационных действиях и условиях [3].
При разработке сплава и объекта стоит учитывать литейные технологии, которые можно также усовер-
Информационно-управляющие системы
шенствовать с помощью компьютерного моделирования. Разработка нового сплава должна учитывать и работу с литьём деталей, поскольку, упуская факт создания детали и влияния тех или иных факторов, при создании детали, можно получить в корне неточную и недостоверную модель.
Создание программного комплекса, учитывающего поведение сплава, металла, руды и криницы при выплавке металла, воздействии высоких температур и обработке в различных условиях, является ещё одной важной задачей компьютерного моделирования, при разработке новых объектов авиации и авиационного строения [4].
Но самое главное, что стоит учитывать при разработке программного комплекса: математические методы, которые должны использоваться при создании компьютерной модели и факторов, влияющих на неё. Необходимо провести множество расчётов, проверить их верность, а потом добавить в программу, для того чтобы тестирование созданной модели было как можно более точным и верным [5].
Актуальность использования компьютерных моделей в авиационно-строительной деятельности высока, поскольку тестирование виртуальной модели проще, дешевле и безопаснее тестирования реального образца. Но создание программного комплекса, позволяющего проводить соответствующие проверки, является сложной задачей, требующей качественной подготовки и выполнения. Большинство компаний мира поняли важность компьютерного моделирования и перешли к нему, что стоит сделать и в нашей стране. Необходимо ввести образовательные курс, в рамках которых будут подготавливаться соответствующие специалисты, для того чтобы не пришлось, для создания необходимых материалов или деталей, их нанимать.
Библиографические ссылки
1. Electronic textbook N+1 «Компьютерное моделирование поможет составлять авиационные сплавы» [Электронный ресурс]. URL: https://nplus1.ru/news/ 2016/03/11/alloys (дата обращения: 01.06.2017).
2. Electronic textbook CeberLeninka «Компьютерное моделирование механического поведения композитной лопатки спрямляющего аппарата авиационного двигателя» [Электронный ресурс]. URL: https://cyberleninka.ru/article/n/kompyuternoe-modelirovanie-mehanicheskogo-povedeniya-kompozitnoy-lopatki-spryamlyayuschego-apparata-aviatsionnogo-dvigatelya (дата обращения: 01.06.2017).
3. Electronic textbook CADMASTER «Компьютерное моделирование процесса создания заклепочных соединений элементов авиационных конструкций с применением программы Simufact» [Электронный ресурс]. URL: https://www.cadmaster.ru/magazin/ articles/cm_85_08.html (дата обращения: 01.06.2017).
4. Electronic textbook «Руда и металлы» «Совершенствование технологии литья крупногабаритных деталей авиационных двигателей из сплава ВТ20Л с использованием методов компьютерного моделирования» [Электронный ресурс]. URL: http://www. rudmet.ru/journal/1419/article/24376/ (дата обращения: 01.06.2017).
5. Electronic textbook dslib.net «Математическое моделирование, численные методы и комплексных программ» [Электронный ресурс]. URL: http://www. dslib.net/mat-modelirovanie--p-60.html (дата обращения: 01.06.2017).
References
1. Electronic textbook N+1 «Komp'yuternoe modelirovanie pomozhet sostavlyat' aviatsionnye splavy» [Elektronnyy resurs]. Available at: https://nplus1.ru/news/ 2016/03/11/alloys (accessed: 01.06.2017).
2. Electronic textbook CeberLeninka «Komp'yuternoe modelirovanie mekhanicheskogo povedeniya kompo-zitnoy lopatki spryamlyayushchego apparata aviatsion-nogo dvigatelya» [Elektronnyy resurs]. Available at: https://cyberleninka.ru/article/n/kompyuternoe-modeli-rovanie-mehanicheskogo-povedeniya-kompozitnoy-lopatki-spryamlyayuschego-apparata-aviatsionnogo-dvigatelya (accessed: 01.06.2017).
3. Electronic textbook CADMASTER "Komp'y-uternoe modelirovanie protsessa sozdaniya zaklepoch-nykh soedineniy elementov aviatsionnykh konstruktsiy s primeneniem programmy Simufact" [Elektronnyy resurs]. Available at: https://www.cadmaster.ru/magazin/articles/ cm_85_08.html (accessed: 01.06.2017).
4. Electronic textbook "Ruda i metally" "Sovershenstvovanie tekhnologii lit'ya krupno-gabaritnykh detaley aviatsionnykh dvigateley iz splava VT20L s ispol'zovaniem metodov komp'yuternogo modelirovaniya" [Elektronnyy resurs]. Available at: http://www.rudmet.ru/journal/1419/article/24376/ (accessed: 01.06.2017).
5. Electronic textbook dslib.net "Matematicheskoe modelirovanie, chislennye metody i kompleksnykh programm" [Elektronnyy resurs]. Available at: http:// www.dslib.net/mat-modelirovanie--p-60.html (accessed: 01.06.2017).
© Монастырная В. С., Тихоненко Д. В., 2017
