Лед изучен плохо, аналогов по разрушению нет — нужны сложные модели. Обшивка самолета уязвима: даже мелкий предмет ее пробивает. Чтобы сделать конструкцию безопаснее и легче, надо знать условия разрушения металла.
В пресс-службе РНФ проекту Наука Mail рассказали, что ученые создали численную модель, которая предсказывает последствия попадания ледяной сферы, похожей на градину, в металлическую преграду из мягкой стали. Скорость движения — 3600 километров в час. Сталь выбрана не случайно: именно этот металл применяется в узлах летательных аппаратов, где требуется высокая надежность. Авторы детально воспроизвели механизм взаимодействия тел в микросекундном диапазоне.
Фрагмент льда после проведения исследований. Источник: Максим Орлов / Томский государственный университет
Результаты показали следующее. Одна металлическая пластина толщиной в миллиметр пробивается ледяной сферой насквозь. Если пластины лежат в два слоя, пробития не происходит, но деформация оказывается сильной. Три пластины дают еще меньшую деформацию. Кроме того, чем больше слоев в преграде, тем сильнее дробятся ледяные сферы при ударе. Они рассыпаются на множество мелких фрагментов, которые причиняют минимальные повреждения металлу.
«Результаты помогут разработчикам современных летательных аппаратов точно рассчитать, какой урон может нанести удар ледяной частицы. В дальнейшем нам предстоит понять, насколько критичен случай, когда металл не пробивается льдом, а пластически деформируется. Совместно с разработчиками мы планируем оценить, будет ли аппарат функционировать после деформации оболочки разной степени и в каких случаях может произойти разгерметизация», - Максим Орлов, инженер кафедры прочности и проектирования физико-технического факультета Томского государственного университета.
Ранее ученые уже разработали компьютерную программу для моделирования поведения льда при динамических нагрузках. С ее помощью они исследовали разрушение конструкций из ледяного блока и металлических пластин. Тогда авторы выяснили, что механизм разрушения зависит от пористости льда и параметров ударной нагрузки.
