Цифровая платформа по разработке и применению цифровых двойников CML-Bench®
Уникальный онлайн-курс «Цифровые двойники изделий»
Hi-Tech новости 5 Марта 2012 года
Данная новость была прочитана 5105 раз

Россия работает над перспективным многосредным авианосцем

Министерство обороны Российской Федерации     Военно-морской флот

Перед российскими судостроителями поставлена задача создания перспективного авианосца для Военно-морского флота России.

Согласно планам ВМФ РФ, корабль должен будет построен после 2020 года, а его технический проект конструктора разработают до 2014 года.

«Непосредственно строительство корабля, начнется раньше 2020 года, а завершение – сразу после 2020 года. Облик нового авианосного комплекса будет определен в течение двух лет – до 2014 года», – сказал в интервью РИА Новости главнокомандующий ВМФ РФ адмирал Владимир Высоцкий.

Будущий корабль этого класса не будет классическим авианосцем. «Он будет на шаг впереди. Корабль должен будет действовать во всех средах, то есть быть многосредным», – сказал В. Высоцкий.

В настоящее время в боевом составе ВМФ РФ находится единственный корабль этого класса «Адмирал Кузнецов». Современный авианосец действует, фактически, в двух средах – «воздух (авиация) или, в лучшем случае, нижняя космическая орбитальная группировка».

«Но мы хотим пойти дальше – есть еще космос, есть подводная часть, есть надводная часть с неуправляемыми и управляемыми аппаратами. То есть, иными словами, сделать комбинированный носитель, позволяющий решать целый круг задач практически во всех средах», – сказал В. Высоцкий.

При этом он отметил, что главная нагрузка будет на авиационно-космической составляющей, потому что господство в воздухе и космосе определяет и господство на море.

«И такие работы уже ведутся, но пока такого качественного подхода к проработке этого вопроса нет», – отметил адмирал.

Тяжелый авианесущий крейсер «Адмирал флота Советского Союза Кузнецов»
Тяжелый авианесущий крейсер «Адмирал флота Советского Союза Кузнецов»
(ТАВКР «Адмирал Кузнецов»)

По его словам, если строительство начать уже сегодня, то это будет либо улучшенный «Адмирал Кузнецов», либо ухудшенный «Энтерпрайз» (CVN65 Enterprise, атомный авианосец ВМС США), либо «Минск» с «Киевом» (бывшие авианесущие крейсеры ВМФ СССР).

«Это, собственно, то, что нам сегодня и предлагают. А нам нужно сделать качественный скачок», – подчеркнул В. Высоцкий.

Известно, что одним из самых важных элементов любого современного авианосца является сложнейшее научно-техническое устройство – палубный аэрофинишер.

Ранее сотрудниками CompMechLab® с целью полномасштабного моделирования тормозных машин аэрофинишеров взлетно-посадочного комплекса тяжелых авианесущих крейсеров (ТАКР) «Адмирал Горшков» и «Адмирал Кузнецов» были разработаны уникальные математическая и конечно-элементная модели палубного аэрофинишера, предназначенного для посадки самолетов на палубу авианосца.
 

Основные исходные характеристики для описания динамического процесса:

  • скорость подлетающего самолета ~ 200 – 240 км/час;
  • масса подлетающего самолета ~ 20 – 30 т;
  • время торможения самолета на палубе – до 3 секунд;
  • пробег («путь торможения») самолета по палубе – менее 100 м;
  • перегрузки, испытываемые летчиком при посадке на палубу ~ 5 – 6 g.

Посадка истребителя Су-33 на ТАВКР
Посадка истребителя Су-33 на ТАВКР «Адмирал Кузнецов»

Уникальная полномасштабная математическая модель палубного аэрофинишера разработана на основе эффективного комплексирования и применения передовых программных систем конечно-элементного анализа (ANSYS Mechanical, ANSYS CFX,  LS-DYNA, MSC.ADAMSSolidWorks и др.) , включая специализированное CompMechLab-in-house software, позволившего реализовать отсутствующие в CAE-системах возможности, которые принципиально важны для эффективного решения данной задачи.

3D CAD-модель аэрофинишера
Общий вид полномасштабной компьютерной модели аэрофинишера

Разработанные модели, в частности, по запросам Генеральной прокуратуры РФ, Военной прокуратуры Северного флота, Государственной комиссии по расследованию авиационных происшествий нашли широкое применение в расследовании авиационного происшествия, когда 5 сентября 2005 года в Северной Атлантике «после касания самолетом палубы корабля и зацепа в процессе торможения во второй половине пробега произошел обрыв тормозного троса, в результате чего самолет скатился с палубы, упал в море и затонул на глубине 1100 метров» (по материалам многих источников, например, Newsru.com).

На сайте FEA.ru в разделах Выполненные работы и AVI-Галерея представлены фрагменты нескольких работ, выполненных сотрудниками CompMechLab® по данной тематике:

Конечно-элементное моделирование динамических процессов, возникающих при посадке истребителя на палубу авианосца (палубный аэрофинишер)


   Цель цикла выполненных НИОКР – создание на базе современных CAD/CAE технологий (программных систем проектирования и инженерного анализа) уникальных математических и конечно-элементных моделей аэрофинишера. Разработанные в рамках НИОКР модели позволяют:
  – рассчитывать динамические характеристики как тормозного устройства (палубного аэрофинишера), так и самолета;
  – определять чувствительность всей системы к изменению конструкционных и эксплуатационных параметров, соответственно, выполнять "тонкую настройку" всех систем аэрофинишера ;
  – рассчитывать нагрузки, действующие на пилота истребителя;
  – осуществлять многопараметрическую комплексную оптимизацию характеристик тормозного устройства.

Нажмите для просмотра

 

Палубный аэрофинишер. CFD анализ клапана управления системы гидравлического торможения

Цель работы – создание численной модели клапана управления, учитывающей все геометрические особенности конструкции, для определения его гидравлических характеристик. Результаты работы - поля скоростей и давлений в дросселирующей части клапана управления, зависимости гидравлических потерь от расхода потока на входе и от положения поршня клапана.

Некоторые CompMechLab®-публикации по теме:

  • Mikhaluk D., Voinov I., Borovkov A. Finite Element Modeling of the Arresting Gear and Simulation of the Aircraft Deck Landing Dynamics // Proc. 7th European LS-DYNA Conference. 2009, Salzburg, Austria, 10p.
    Summary. Deck arresting gear is a special aerocarrier unit that is destined to provide efficient arrest of deck jetfighters with high deck landing speed (200 – 240 km/h). Arresting gear is a hydraulic plunger brake connected with takeup cable stretched across the deck, through the multiple block and tackle and spring damper elements. Jetfighters deck landing is one of the most complex and critical parts of the flight. It requires failurefree operation of the arresting gear system and skilled actions of the pilot. One of the factors that influences safety of the deck landing is the strength of the arresting gear structural elements and optimal “tuning” of the system for the arrest of the jetfighter with specific mass moving with specific velocity. In the current work a fullscale dynamic model of the deck arresting gear is created. It contains all basic elements of the real prototype and used to analyze the dynamic behavior of the arresting gear and tune it for specific conditions of the arrest. Main elements of the arresting gear are the cable and the hydraulic braking machine. The cable consists of two parts – takeup cable and braking cable. During deck landing the jetfighter grasps the takeup cable with a hook. The takeup cable is coupled with the braking cable that is designated to transfer jetfighter pull to the hydraulic braking machine. The latter is represented by hydrocylinder and accumulator where the kinetic energy of the fighter is transferred to the heat and then dissipated. The dynamic analysis was performed with use of LS-DYNA software. Standard capabilities of LS-DYNA do not enable performing adequate simulation of such complex nonlinear system, because due to feedback control system, some characteristics of the braking machine vary with change of other parameters. By that reason special software was developed that allows managing LS-DYNA and automatically run the process with multiple restarts. Developed dynamic model is used to obtain main parameters of the arresting process – change of the fighter displacement, velocity, acceleration vs. time, as well as pressure in the hydraulic elements of the braking machine.
     
  • Войнов И.Б., Михалюк И.Б., Боровков А.И. Разработка и применение расчетной схемы работы тормозной машины палубного аэрофинишера // Научно-технические ведомости СПбГПУ. СПб.: Изд. СПбГПУ. 2008. №4. 61 68.
    Аннотация. Представлено описание конструкции палубного аэрофинишера и приведен принцип его работы. Разработана расчетная схема, позволяющая быстро вычислить тормозное усилие, возникающее в гидравлической системе тормозной машины. Разработанная методика внедрена в полномасштабную конечно-элементную модель аэрофинишера и использовалась при моделировании посадок самолетов. Результаты моделирования показали хорошее совпадение с натурным экспериментом.

  • Немов А.С., Войнов И.Б., Боровков А.И. Расчетное определение жесткостных характеристик кабелей с иерархической структурой // Научно-технические ведомости СПбГПУ. СПб.: Изд. СПбГПУ. 2008. № 4. 21 27.
    Аннотация. Рассмотрены два подхода к исследованию механического поведения кабеля: аналитические оценки (использующие теорию растяжения и кручения кабеля) и прямое решение для кабеля задачи механики деформируемого твердого тела с помощью метода конечных элементов.

  • Mikhaluk D., Voinov I., Borovkov A. Finite Element Modeling of the Arresting Gear and Simulation of the Aircraft Deck Landing Dynamics. Proc. 6th EUROMECH Nonlinear Dynamics Conf. (ENOC'2008). St.Petersburg, Russia. 2008. 5p.
    Abstract.
    In the current work a full-scale dynamic model of the deck arresting gear is developed. Arresting gear is a special aero-carrier unit that is destined to provide efficient arrest of deck jet-fighters with high deck landing speed (200-240 km/h). It consists of a hydraulic plunger brake connected with take-up cable stretched across the deck, through the multiple block-and-tackle and spring-damper elements. The developed numerical model contains all basic elements of the real prototype and used to analyze the dynamic behavior of the arresting gear and tune it for specific conditions of the arrest.

  • Михалюк Д.С., Войнов И.Б., Шанина А.С. Расчетное моделирование процесса изготовления и аналих прочности соединительной муфты аэрофинишера // Научно-технические ведомости СПбГПУ. СПб.: Изд. СПбГПУ. 2008. №4. 55 61.

  • Михалюк Д.С. Численное решение задач динамики поперечного удара по нити // Научно-технические ведомости СПбГПУ. СПб.: Изд. СПбГПУ. 2008. №4. 49 55.

  • Боровков А.И., Войнов И.Б., Михалюк Д.С., Климшин Д.В., Закиров О.А. Конечно-элементное моделирование и исследование динамического поведения палубного аэрофинишера при посадке самолетов // Труды СПбГТУ, № 498. Вычислительная математика и механика. СПб. Изд-во СПбГПУ. 2006. 110 – 123.

  • Боровков А.И., Войнов И.Б. Конечно-элементное определение гидравлического сопротивления трубопроводов тормозной системы демпфирующего устройства // Труды Шестой Межд. конф. “Математическое моделирование физических, технических, экономических, социальных систем и процессов”. – Ульяновск: УлГУ, 2005. 152 –159.

Публикация подготовлена сотрудниками CompMechLab® с использованием материалов сайта «и-Маш».

Другие новости на сайте www.FEA.ru по этой теме:

 

2011.12.20. ВМФ России определился со строительством авианосных групп. Минобороны России заказало у Объединенной судостроительной корпорации (ОСК) разработку аванпроекта перспективного авианесущего крейсера. О работах CompMechLab® в области конечно-элементного моделирования динамики палубных аэрофинишеров

2011.12.19. Американская компания DigitalGlobe сфотографировала первый китайский авианосец "Ши Лан" (бывший "Варяг") во время ходовых испытаний. Россия отказалась продать Китаю аэрофинишеры, для которых полномасштабное математическое и компьютерное моделирование выполняют сотрудники CompMechLab НИУ СПбГПУ 

2011.12.03. К 2014 году американский БПЛА X-47B получит систему автоматической дозаправки в воздухе

2011.04.20. ВМС США будут управлять палубным беспилотником при помощи мыши

2011.02.09. Китай построил ''бетонный авианосец''

2009.02.28. CompMechLab Hi-Tech Review. Авианосцы России и Индии


2008.09.18 Корабельный истребитель СУ-33: 10 лет на вооружении Российской армии


2008.03.23 РСК «МиГ» объявила об успешном полете первого серийного МиГ-29КУБ


2008.01.22 В Атлантическом океане проходят учения с участием авианосца "Адмирал Кузнецов"


2007.11.23 Франция и Великобритания будут строить авианосцы

2007.09.11 Япония построила первый в своей послевоенной истории полноценный авианосец

2007.08.09 Великобритания приступает к созданию двух новых авианосцев


2007.06.03 Россия построит новый авианосец