zldmЗаводская лаборатория. Диагностика материаловIndustrial laboratory. Diagnostics of materials1028-68612588-0187ООО «Издательство «ТЕСТ-ЗЛ»10.26896/1028-6861-2019-85-7-50-55zldm-1029Research ArticleИССЛЕДОВАНИЕ СТРУКТУРЫ И СВОЙСТВ. МЕХАНИКА МАТЕРИАЛОВ: ПРОЧНОСТЬ, РЕСУРС, БЕЗОПАСНОСТЬTESTING OF STRUCTURE AND PARAMETERS. MECHANICAL TESTING METHODSСравнительное исследование характеристик современных алюминиевых сплавовComparison of the characteristics of modern aluminum alloysНестеренкоГ. И.NesterenkoGrigoriy I.

140180, г. Жуковский, Московская обл., ул. Жуковского д. 1

ul. Zhukovskogo, 1, Zhukovskiy, Moscovsksya obl., 140180

КулеминА. В.KuleminAleksandr V.

140180, г. Жуковский, Московская обл., ул. Жуковского д. 1

ul. Zhukovskogo, 1, Zhukovskiy, Moscovsksya obl., 140180

aleksandr.kulemin@tsagi.ruКимА. С.KimAnton S.

140180, г. Жуковский, Московская обл., ул. Жуковского д. 1

ul. Zhukovskogo, 1, Zhukovskiy, Moscovsksya obl., 140180

БасовВ. Н.BasovValentin N.

140180, г. Жуковский, Московская обл., ул. Жуковского д. 1

ul. Zhukovskogo, 1, Zhukovskiy, Moscovsksya obl., 140180

НестеренкоБ. Г.NesterenkoBoris G.

125319, Москва, ул. Викторенко, д. 7

ul. Viktorenko, 7, Moscow, 125319

Центральный аэрогидродинамический институт им. Н. Е. ЖуковскогоРоссияN. E. Zhukovsky Central Aerohydrodynamic InstituteRussian FederationНациональный исследовательский центр «Институт имени Н. Е. Жуковского»РоссияNational Research Center «Zhukovsky Institute»Russian Federation2019110820198575055Copyright © Нестеренко Г.И., Кулемин А.В., Ким А.С., Басов В.Н., Нестеренко Б.Г., 20192019Нестеренко Г.И., Кулемин А.В., Ким А.С., Басов В.Н., Нестеренко Б.Г.Nesterenko G.I., Kulemin A.V., Kim A.S., Basov V.N., Nesterenko B.G.Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://www.zldm.ru/jour/article/view/1029

Представлены результаты экспериментальных исследований статической прочности, усталости и трещиностойкости современных улучшенных алюминиевых сплавов, разработанных во Всероссийском научно-исследовательском институте авиационных материалов: 1163АТВ, 1163РДТВ, 1441РТ1, 1163Т, 1163Т7, 1161Т, В95очТ2, В96-3пчТ12, 1973Т2; и на фирме ALCOA (США): 2524-Т3, 6013-Т6 HDT, 2324-Т39, С433-Т351, 7055-Т7751. Данные материалы применяются в конструкциях современных эксплуатируемых и проектируемых самолетов. Прочностные характеристики материалов определяли путем испытания стандартных образцов на электрогидравлических машинах фирм MTS (США), Instron (Англия), Schenk (ФРГ). Образцы вырезали из полуфабрикатов, изготовленных по серийным технологиям. Механические свойства материалов при растяжении (σв, σ0,2, δ), характеристики усталости, скорости роста трещин усталости (СРТУ), кривые сопротивления распространению трещин при статическом нагружении (R-кривые), условно критические коэффициенты интенсивности напряжения находили по отечественным стандартам. Для обеспечения сочетания высоких весовой эффективности, ресурса и характеристик эксплуатационной живучести конструкций самолетов алюминиевые сплавы должны обладать следующим комплексом необходимых свойств: большим сопротивлением переменным нагрузкам, малой скоростью развития усталостных трещин, требуемой остаточной прочностью, хорошей коррозионной стойкостью. Полученные результаты экспериментальных исследований дают возможность сравнить прочностные свойства исследуемых материалов в целях их оптимального применения для конкретной зоны конструкции. Это позволит повысить ресурс и безопасность проектируемых самолетов.

The results of experimental studies of the static strength, fatigue and crack resistance of modern improved aluminum alloys 1163ATV, 1163RDTV, 1441RT1, 1163T, 1163T7, 1161T, V95ochT2, B96-3pchT12., 1973T2 developed at the All-Russian Scientific Research Institute for Aviation Materials (VIAM, Russia); and 2524-T3, 6013-T6 HDT, 2324-T39, C433-T351, 7055-T7751 developed at ALCOA (USA) are presented. Those materials are used in the construction of modern operated and designed aircraft. The experimental data were obtained in testing standard specimens on electro-hydraulic machines MTS (USA), Instron (Great Britain) and Schenk (FRG). The tested specimens were cut from semi-products manufactured according to serial technologies. The mechanical properties of materials under tension (σb, σ0.2, δ), fatigue characteristics, fatigue crack growth rate, stress crack propagation curves under static loading (R-curves), conditionally critical stress intensity factors are determined according to domestic standards. To ensure high weight efficiency combined with a high resource and high performance characteristics of the aircraft structures, aluminum alloys must have the following set of necessary characteristics: high resistance to variable loads, low rate of fatigue cracks growth, required residual strength, and good corrosion resistance. The obtained results of experimental studies clearly demonstrate the advantages and disadvantages of the strength properties of the materials under study. The results of experimental studies provide the possibility to compare the strength properties of the materials under study to optimize their use for the specific zone of the structure and thus increase the life and safety of the aircraft design.

авиационные сплавыпредел прочностиусловный предел текучестиусталостьскорость роста трещин усталостиR-криваяaviation alloysultimate strengthconditional yield strengthfatiguegrowth rate of fatigue cracksR-curveReferencesФридляндер И. Н. Алюминиевые сплавы в летательных аппаратах в периоды 1970 – 2000 и 2001 – 2015 гг. / Технология легких сплавов. 2002. № 4. С. 12 – 17.Fridlyander I. N. Aluminum alloys in aircraft in the periods 1970 – 2000 and 2001 – 2015 / Tekhnol. Leg. Splavov. 2002. N 4. P. 12 – 17 [in Russian].Nesterenko B. G., Nesterenko G. I. Analysis of requirements on fatigue and damage tolerance for civil transport airplanes / Proc. of the 26th Symposium of the International Committee on Aeronautical Fatigue (ICAF), 1 – 3 June 2011, Montreal, Canada. P. 39 – 59.Nesterenko B. G., Nesterenko G. I. Analysis of requirements on fatigue and damage tolerance for civil transport airplanes / Proc. of the 26th Symposium of the International Committee on Aeronautical Fatigue (ICAF), 1 – 3 June 2011, Montreal, Canada. P. 39 – 59.Басов В. Н., Нестеренко Б. Г., Нестеренко Г. И. Разрушение высокопрочных алюминиевых сплавов / В сб.: Полет (90 лет ЦАГИ). — Машиностроение, 2008. С. 87 – 92.Basov V. N., Nesterenko B. G., Nesterenko G. I. Destruction of high-strength aluminum alloys / Polet. — Moscow: Mashinostroeniye, 2008. P. 87 – 92 [in Russian].Нестеренко Б. Г. Трещиностойкость материалов обшивки конструкции гражданских самолетов / Научный вестник МГТУ ГА. 2010. № 153. С. 7 – 14.Nesterenko B. G. Crack resistance of cladding materials for the construction of civil aircraft / Nauch. Vestn. MGTU GA. 2010. N 153. P. 7 – 14 [in Russian].Басов В. Н., Нестеренко Г. И. Прочность и усталость материалов обшивки конструкций гражданских самолетов / Научный вестник МГТУ ГА. 2010. № 153. С. 15 – 23.Basov V. N., Nesterenko G. I. Strength and fatigue of cladding materials for civil aircraft structures / Nauch. Vestn. MGTU GA. 2010. N 153. P. 15 – 23 [in Russian].Rambabu P., Prasad N. E., Kutumbarao V. V., Wanhill R. J. H. Aluminium Alloys for Aerospace Applications / Aerospace Materials and Material Technologies. Vol. 1 // Prasad N., Wanhill R., eds. — Springerhink, 2017. P. 29 – 52.Rambabu P., Prasad N. E., Kutumbarao V. V., Wanhill R. J. H. Aluminium Alloys for Aerospace Applications / Aerospace Materials and Material Technologies. Vol. 1 // Prasad N., Wanhill R., eds. — Springerhink, 2017. P. 29 – 52.Giummarra C., Thomas B., Rioja R. J. New Aluminum Lithium Alloys for Aerospace Applications / Proc. of the 3rd International Conference on Light Metals Technology. September 24 – 26, 2007, Saint-Saveur, Quebec, Canada.Giummarra C., Thomas B., Rioja R. J. New Aluminum Lithium Alloys for Aerospace Applications / Proc. of the 3rd International Conference on Light Metals Technology. September 24 – 26,2007, Saint-Saveur, Quebec, Canada.Антипов В. В. Металлические материалы нового поколения для планера перспективных изделий авиационно-космической техники / Новости материаловедения. Наука и техника. 2013. № 4. С. 2 – 10.Antipov V. V. Metal materials of the new generation for the airframe of promising products of aerospace equipment / Nov. Materialoved. Nauka Tekhn. 2013. N 4. P. 2 – 10 [in Russian].

The authors declare that there are no conflicts of interest present.