Науково-дослідна лабораторія «Міцність та ресурс літальних апаратів»

 

Керівник - Ігнатович Сергій Ромуальдович

тел. 406-72-91, 406-73-26 

ignatovich@nau.edu.ua

Наукова лабораторія: 11.121-11.125

 

 

Структурно лабораторія складається з двох підрозділів:

- Лабораторія діагностики міцності й прогнозування ресурсу літальних апаратів;

- Лабораторія нанотестування поверхні;

 

1. ЛАБОРАТОРІЯ ДІАГНОСТИКИ МІЦНОСТІ Й ПРОГНОЗУВАННЯ РЕСУРСУ ЛІТАЛЬНИХ АПАРАТІВ

 

   

 Машинний зал втомних випробувань

 

Лабораторія проводить фундаментальні й прикладні дослідження, спрямовані на забезпечення експлуатаційної надійності й довговічності авіаційної техніки; втомні випробування елементів авіаційних конструкцій і зразків авіаційних конструкційних матеріалів за замовленням наукових і проектних організацій, промислових підприємств. Стандартне й оригінальне випробувальне встаткування дозволяє проводити випробування в широкому діапазоні умов навантаження.

Парк випробувальних машин лабораторії складається з 12 гідропульсуючих машин, серед яких гідропульсуюча машина для втомних випробувань ГРМ-2А, яка дозволяє проводити динамічні випробування з навантаженням до 25 тон.

Сервогідравлична машина із цифровим керуванням BiSS Bi-00-202V дозволяє:
- імітувати випадкові спектри навантаження (наприклад, програми, що імітують експлуатаційний спектр навантаження транспортних літаків ЦА – TWIST, MiniTWIST і т.п.).

- досліджувати розвиток тріщини з використанням COD-датчика відповідно до ASTM стандартів.

Випробування фрагмента обшивки літака по програмі TWIST

 

Напрямки наукових досліджень:

- Теоретичні основи, методичне забезпечення й нові апаратурні засоби діагностики міцності авіаційних конструкцій.

- Нові теоретичні й інструментальні (сенсорні датчики) методи оцінки історії експлуатаційного навантаження й залишкового ресурсу авіаційних конструкцій.

- Дослідження функціональних властивостей антикорозійних покриттів

 

2. ЛАБОРАТОРІЯ НАНОТЕСТУВАННЯ ПОВЕРХНІ

  

Лабораторія займається розробкою апаратних засобів та методик дослідження властивостей поверхневого шару матеріалів на наномасштабному рівні.

 

Напрямки наукових досліджень

- Розробка нових апаратурних засобів для мікро- і нанозондування поверхні;

- Дослідження фізико-механічних властивостей поверхні матеріалів методами наноіндентування й наносклерометрії;

- Розробка методичного забезпечення для оцінки зносостійкості матеріалів;

- Дослідження топографії поверхні з нанометровим розділенням.

  

 

  

Зміни рельєфу поверхневого шару алюмінієвого сплаву Д16АТ при циклічному навантаженні

 

В лабораторії вивчаються дисципліни, пов’язані з діагностуванням та моніторингом втомного пошкодження конструкції ЛА

 

ОСНОВНІ НАПРЯМКИ НАУКОВИХ ДОСЛІДЖЕНЬ:

моніторинг технічного стану авіаційних конструкцій за критеріями втомної пошкоджуваності;

розробка нових експериментально-аналітичних методів прогнозування залишкового ресурсу авіаційних конструкцій за критеріями деформаційного рельєфу поверхні;

розробка теоретичних основ та методичного забезпечення для проведення діагностики міцності авіаційних конструкцій в експлуатації;

розробка нових сенсорів для реєстрації навантаження та пошкоджуваності конструктивних елементів літаків;

розробка автоматизованих систем реєстрації втомної пошкоджуваності сенсорів;

розробка нових апаратурних засобів та методик нанотестування поверхні матеріалів та виробів;

дослідження властивостей поверхонь методом наноіндентування та нанопрофілометрії.

дослідження функціональних властивостей антикорозійних покриттів;

 

ОСТАННІ НАУКОВІ ПРОЕКТИ

НДР № 381-ДБ13

«Метод моніторингу відпрацювання ресурсу повітряних суден з використанням інструментальних  засобів контролю втомного пошкодження».

Термін виконання: 1.01.13-31.12.15; відповідальний виконавець д.т.н., професор Карускевич М.В.

НДР № 666-ДБ10

Прогнозування граничного стану елементів авіаційних конструкцій за параметрами деформаційного рельєфу поверхневого шару

Термін виконання: 1.01.10-31.12.12; відповідальний виконавець д.т.н., професор Карускевич М.В.

Впровадження:

«Методика безконтактного прецизійного визначення шорсткості поверхонь деталей літака» впроваджена в практику контролю технічного стану авіаційної техніки на ДП «Завод 410 ГА».

«Методика прогнозування залишкового ресурсу обшивки, виготовленої із плакованого алюмінієвого сплаву» впроваджена на ДП «Антонов» та використовується при дослідженні утоми елементів конструкції авіаційної техніки

«Методика визначення параметра шорсткості на поверхні конструкційного сплаву Д16АТ при втомі» лабораторна робота) впроваджено в навчальний процес НАУ.

НДР № 479-Х07

«Розробка мобільного автоматизованого інтерферометричного пристрою (МАІП) для контролю якості торців армованих світловодів»

Термін виконання: 1.01.07-31.12.11.

Впровадження: філія «Дирекція первинної мережі» ВАТ «Укртелеком»

 

НАУКОВІ РОЗРОБКИ КАФЕДРИ

Безконтактні інтерференційні нанопрофілометри «Micron-Alpha» і «Micron-Beta»

Нанопрофілометри «Micron-Alpha» і «Micron-Beta» призначені для відтворення нано- та мікротопографії поверхні методом обробки послідовності інтерференційних даних при частково когерентному освітленні. Нанопрофілометри дозволяють:

 - будувати 2D та 3D зображення поверхні;

 - отримувати інтерференційні картини при білому чи при монохроматичному освітленні;

 - кількісно оцінювати топографію та характеристики шорсткості поверхні;

 - проводити металографічні та  фрактографічні дослідження.

Нанопрофілометри можуть ефективно використовуватися у матеріалознавстві, машинобудівній промисловості, мікроелектроніці,  медицині, у лабораторіях науково-дослідних інститутів.

Наномеханічний індентометр  « Micron-Gamma»

 

Наномеханічний індентометр «Micron-Gamma»

Прилад для дослідження фізико-механічних властивостей поверхневого шару матеріалів методами наноіндентування, склерометрії, топографії та металографії.

Відмінні особливості індентометра «Micron-Gamma» – багатофункціональність; робота у реальному масштабі часу; мала маса та габарити; безконтактний електромагнітний навантажувач; диференціальний вимірювач глибини впровадження індентора відносно поверхні зразка, що дозволило значно зменшити жорсткість конструкції.

Перспективи використання – реалізація методу акустичної емісії при наноіндентуванні. Метод дозволить вивчати процеси, що обумовлені рухом дислокацій (ковзання, двійникування) та виникнення мікро тріщин.

 

 

Методологія визначення відпрацювання ресурсу літальних апаратів за параметрами деформаційного рельєфу поверхні конструктивних елементів та зразків-свідків

Зразок-свідок, який встановлено на задньому лонжероні крила

 В основі розробленої методології – експериментально і теоретично доведена можливість прогнозування довговічності авіаційних конструкцій по деформаційному рельєфу поверхні, який формується в результаті дії повторних навантажувань. Розроблено зразки-свідки втомного пошкодження авіаційних конструкцій, проведено експерименти, які підтвердили їх працездатність.

Отримані результати дозволили запропонувати концепцію дослідного зразка бортової автоматизованої системи моніторингу втомного пошкодження літаків.

 

 

 

 

ПАРТНЕРИ  НАУКОВИХ ДОСЛІДЖЕНЬ КАФЕДРИ 

ДП «Антонова»

Державна авіаційна служба України

Завод 410 ЦА 

НТУУ «Київський політехнічний інститут»

Національний аерокосмічний університет ім. Н.Є. Жуковського «ХАІ»

Національний технічний університет «ХПІ»

Тернопільський державний технічний університет ім. Івана Пулюя

Інститут металофізики НАН ім. Г.В.Курдюмова

Інститут механіки НАН України ім.С.П.Тимошенка

Інститут проблем міцності НАН ім. Г.С. Писаренка

Інститут електрозварювання НАН ім.. Є.О.Патона

Інститут надтвердих металів ім. В.Я. Бакуля НАНУ

Інститут матеріалознавства ім. І.Н. Францевича НАНУ

Інститут загальної і неорганічної хімії ім.. В.І. Вернадського НАНУ

Фізико-механічного інститут ім. Г.В. Карпенка НАН України

Науково-дослідне підприємство Bangalore Integrated System Solution, Індія

Лабораторія матеріалів при Вищій школі хімії Університету Лілль 1, Франція.  

 

 

Наукова лабораторія кафедри КЛА представлена у European Aeronautics Science Network:

http://www.easn.net/listofprofile/?mId=42

 

 

НАУКОВІ ДОСЯГНЕННЯ ЗА 2000-2013 РОКИ

 

Патенти та авторські свідоцтва

1.  Композиційний захисний матеріал “АСА”. Патент на корисну модель № 49186 А Україна,  2002 р. С.Р.Ігнатович, М.В.Карускевич, В.М.Пантелєєв, О.І.Радченко, В.В.Бойко.

2.“Спосіб визначення залишкового ресурсу елементів конструкцій за станом деформаційного рельєфу поверхні плакуючого шару”. Деклараційний патент на корисну модель № 3470,  15.11.2004. Бюл. № 11. С.Р.Ігнатович, М.В.Карускевич, О.М.Карускевич.

3.“Електродегідратор-очищувач ЕДГО-0,3/1,5”. Патент України № 15849 серія (1115849) (515В03С5/00). Призначення – очистка діелектричних рідин від механічних домішок, шламів і води в квазіпостійному електричному полі. (Гаража В.В.) «V Патент Азербайджану № 1 2000500070 від 23.22.2005.

4. Композиційний зносостійкий матеріал на основі дибориду титану-хрому: Патент на корисну модель № 25933 Україна, С22С 29/00/ О.П. Уманський, А.Д. Панасюк, В.П. Коновал, С.Р. Ігнатович, Є.П. Дворник (Україна). – 200704682; Заявл. 27.04.2007; Опубл. 27.08.2007, Бюл. № 13. – 3с.

5. Прилад для випробування матеріалів на мікротвердість: Патент на корисну модель № 30003 Україна, G01N 3/40 / С.Р. Ігнатович, І.М. Закієв, В.І. Закієв, Є.П. Дворник (Україна). – 200709512; Заявл. 21.08.2007; Опубл. 11.02.2008, Бюл. № 3. – 4с.

6. Спосіб прогнозування залишкової довговічності елементів авіаційних конструкцій по насиченості і фрактальній розмірності деформаційного рельєфу: Патент на корисну модель № 29683 Україна, G01N 3/32 / С.Р. Ігнатович, М.В. Карускевич, Т.П. Маслак, С.О. Якушенко (Україна). – 200709909; Заявл. 04.09.2007; Опубл. 25.01.2008, Бюл. № 2. – 3с.

7. Безконтактний тривимірний профілометр: Патент на корисну модель № 39972 Україна, G01B 9/02; 11/30 / С.Р. Ігнатович, І.М. Закієв, В.І. Закієв, С.С. Юцкевич (Україна). – u200809989; Заявл. 01.08.2008; Опубл. 25.03.2009, Бюл. № 6. – 3с.: 2 іл.

8. Спосіб прогнозування живучості алюмінієвого сплаву Д16АТ по деформаційному рельєфу поверхні: Патент 65204 України МПК (2011) G01N 3/32. / Ігнатович С.Р., Карускевич М.В., Маслак Т.П., Щепак С.В.; заявник та патентовласник Національний авіаційний університет. – № u201106504; заявл. 24.05.11; опубл. 25.11.11, Бюл. № 22.

9. Спосіб контролю втомного пошкодження за допомогою структурно-чутливого сенсора: Патент 73708 України МПК (2012) G01N 3/32. / Ігнатович С.Р., Карускевич М.В., Маслак Т.П.; заявник та патентовласник Національний авіаційний університет. – № u201201612; заявл. 14.02.12; опубл. 10.10.12, Бюл. № 19.

 

 

Міжнародні науково-технічні конференції:

 1. 17 Европейска конференція по руйнуванню «Multilevel Approach to Fracture of Materials, Components and Structures», 2008, Брно, Чеська республіка.

2. Міжнародна конференція «Пошкодження матеріалів під час експлуатації, методи його діагностування і прогнозування», 2009, Тернопіль, Україна.

3. IX міжнародна науково-технічна конференція «Авіа – 2009», Київ, Україна.

4. Третья международная конференция «Деформация и разрушение материалов и наноматериалов», 2009, Москва, Російська Федерація.

5. ХIV Международный конгресс двигателестроителей, 2009, Харьков, Украина.

6. The 4 world congress “Aviation in the XXI-st Century” [«Safety in Aviation and Space Technologies», 2010, Киев, Украина.

7. XV International Colloquium Mechanical fatigue of metals, 2010, Ополе, Польша.

8. 5th International conference on structural health monitoring of intelligent infrastructure, 2011, Mexico

9.  ACMA 2012: Advanced materials: Processing, Properties, Reliability and Diagnostic. Conference Fez, 2012, Morocco.

10. Congress Centre GH Bernardin, Portoroz, 2012, Slovenia.

11. 19th European Conference on Fracture «Fracture Mechanics for Durability, Reliability and Safety», 2012 – Kazan.

12. 2nd International Workshop on Physics-Based Modelling of Material Properties and Experimental Observations with special focus on Fracture and Damage Mechanics, 2013, Antaly

 

Виставки:

 1. V   Міжнародна  виставка «Нанотехнології»: Київ, 2010.  - експонат – Інтерференційний профілометр “Мікрон-бета».

2. 7-й Авіакосмічний салон “АВІАСВІТ-XXI”, Київ, 2010 р. експонат – Інтерференційний профілометр “Мікрон-бета”.

3. 4-й Міжнародний науково-технологічний форум «Наука, інновації, технології», Київ, 2011 р. експонат - Інтерференційний профілометр “Мікрон-альфа”, наноіндентометр “Мікрон-гамма”

 4. Міжнародна  виставка «Нанотехнології»: Київ, 2012 р.  експонат – Інтерференційний профілометр “Мікрон-альфа»

5. 5-й Міжнародний науково-технологічний форум «Наука, інновації, технології», Київ, 2012 р. експонат - Інтерференційний профілометр “Мікрон-альфа”, наноіндентометр “Мікрон-гамма”

6. 8-й Авіакосмічний салон “АВІАСВІТ-XXI”, Київ, 2012 р.: експонат – Інтерференційний профілометр “Мікрон-бета”; доповідь -  “Мониторинг выработки ресурса авиационных конструкций с использованием бортовых автоматизированных систем контроля усталостной поврежденности” / Ігнатович С.Р., Карускевич М.В.

 

 Публікації фахівців НДЛ в рейтингових виданнях за останні роки

1.  Ignatovich S.R., Kucher A. G., Yakushenko A. S. and Bashta A. V. Modeling of Coalescence of Dispersed Surface Cracks. Part 1. Probabilistic Model for Crack Coalescence // Strength of Materials. – 2004. – Vol. 36, N 2. – P. 125-133.

2. Ignatovich S.R, Kucher A.G., Yakushenko A.S. and Bashta A.V. Modeling of Coalescence of Dispersed Surface Cracks. Part 2. Simulation Model of Multiple Fracture // Strength of Materials. – 2005. – Vol. 37, N 1. – P. 79 - 85.

3. Ignatovich S.R., Zakiev I. M., Borisov D. I. and Zakiev V. I. Material surface layer damage estimation for cyclic loading conditions using the nanoindenting and nanoscratching techniques // Strength of Materials. – 2006. – Vol. 38, N 4. – P. 428 - 434.

4. Ignatovich S.R., Zakiev I. M. and Borisov D. I. Assessment of the structural-deformation inhomogeneity of a thin surface layer of materials by the method of scratching // Strength of Materials. – 2008. – Vol. 40, N 5. – P. 334 - 342.

5. Firstov S.A., Ignatovich S.R. and Zakiev I. M. Size effect in the micro- and nanoindentation and its compensation with regard for the specific features of initial contact // Strength of Materials. – 2009. – Vol. 41, N 2. – P. 147 – 155.

6. Ignatovich S.R., Yutskevych S.S. The fatigue damage control of Al-clad alloy D16AT by characteristics of deformation relief on surface / Abstracts of XV International Colloquium “Mechanical Fatigue of Metals” (XV-ICMFM) // Ed. by D. Rozumek & E. Macha. – Opole: Opole University of Technology, 2010. –P. 25.

7. Karuskevich M.V., Korchuk E. Yu., Yakushenko A. S., Maslak T. P. Estimation of the accumulated fatigue damage by saturation and fractal dimension of the deformation relief // Strength of Materials. – 2008. – Vol. 40, N 6. – P. 693 – 698.

8. Application of Fractal Geometry to the Problems of Prediction of the Residual Service Life of Aircraft Structures. Karuskevych, M. V.; Zhuravel’, I. M.; Maslak, T. P. Materials Science - New York, ISSN: 1068-820X, Volume: 47, Issue: 5, Date: 2012-05-01, Pages: 621-626.

9. M. Karuskevich, O. Karuskevich, T. Maslak, S. Schepak. Extrusion/intrusion structures as quantitative indicators of accumulated fatigue damage // International Journal of Fatigue. – 2012. – № 39. – P. 116-121.

10. Структурно-чувствительный сенсор усталости и его диагностические параметры / C.Р. Игнатович, М.В. Карускевич, Т.П. Маслак // Деформация и разрушение материалов и наноматериалов: междунар. конф., 25-28 окт. 2011 г.: тезисы докл. – Москва, Институт металлургии и материаловедения им. А.А. Байкова РАН, 2011. – Том 1. – С. 766–767.

11. S.R. Ignatovich, A. MENOU, M.V. Karuskevich, P.O. Maruschak. Fatigue sensor for aircraft structural health monitoring: materials of International symposium on aircraft materials ACMA 2012: Advanced materials: Processing, Properties, Reliability and Diagnostic. Conference Fez, Morocco, 9-12 May, 2012, - P. 20-21.

12. Automated diagnostics of damage of aluminum alloy under conditions of high-cycle fatigue / P.Maruschak, I. Konovalenko, M. Karuskevich, T. Vuherer // 20-th jubilee conference on materials and technology: int. conf., 17-19 Oct., 2012.: book of abstracts. - Congress Centre GH Bernardin, Portoroz, Slovenia, 2012. – P.60.

13. M.V. Karuskevich, S.R.Igna­tovich, A. Menou, P.O. Maruschak. Fatigue damage and sensor development for aircraft structural health monitoring. Theoretical and Applied Fracture Mechanics, №65(2013), 23-27.

 14. M. Karuskevich, T. Maslak, G. Seidame­tova. Deformation relief as an indicator of Rebinder ef­fect. Procedeengs of the Na­tional Aviation Univer­sity. -2013.№1 (54), P.82-86

15. Karuskevich M., P. Maru­schak, Ko­novalenko., V. Gliha, T. Vuherer. Automated diagnostics of damage to aluminum al­loy under conditions of high-cycle fatigue. Materials and technology, №47 (2013), 3, P.357-361.

 16. Karuskevich M.,  Shchepak S.V., Shchur O.I.. Plash­chin­skaya A.V. Influence of accumulated fatigue damage on crack propagation in alclad aluminium alloy. Наукоємні техноло­гії, №1(17). -2013. – С.14-18.

17. Monitoring of the fatigue of D16AТ alloy according to the characteristics of deformation surface pattern  Ignatovich S. R., Yutskevich S. S. Materials Science, DOI: 10.1007/s11003-012-9438-5, Volume 47, Number 5 (2012), 636-643

18. Похмурський В.І., Винар В.А., Василів Х.Б., Закієв. В.І., Рацька Н.В. Особливості мікродеформації поверхневих шарів та механізми зношування α-титану за водневого виливу, Проблеми трибології, №2. – 2013 – С66-72