Structural design of composite wing spars

Abstract

This master degree thesis is dedicated to stress-strain analysis of the different shape of the wing spar made of composite material and its bearing performances under loading for the wide-body long range passenger aircraft. In the work analysis of the existing research works on the implementation of composite materials in aviation, the analysis of principles of their modeling, analysis of loading of the main bearing structure elements of the wing, modeling of the shape of wing spar cross section with the stress-strain analysis and with the choice of materials which suit the best were perforemed. The thesis consists of analysis of the usage of composite materials for the main bearing elements of the wing. Composite materials have a number of advantages compared to aluminum alloys, so they are widely used in the aerospace industry. According to the requirements of high stiffness, high strength and light weight of the main beam of the aircraft wing, the thin-layer composite material is easy to realize the structural lightweight of the long-span main beam. The materials of the master's thesis can be used in the aviation industry and in the educational process related to the learning of the aircraft design and strength.

Представлена кваліфікаційна робота присвячена виконанню аналізу пружно-деформованого стану різних форм поперечного перерізу лонжерона крила, виготовленого з композитного матеріалу, визначення його міцнісних характеристик при рівнях навантажень, що виникають в даному конструктивному елементі широкофюзеляжного далекомагістрального літака. В роботі проведено аналіз наукових робіт з впровадження композиційних матеріалів в авіації, аналіз принципів їх моделювання, аналіз навантаження основних елементів несучої конструкції крила, моделювання форми поперечного перерізу лонжерона крила, аналіз прежно-деформованого стану та вибір матеріалів. Кваліфікаційна робота включає аналіз використання композитних матеріалів для основних несучих елементів крила. Композитні матеріали мають ряд переваг у порівнянні з алюмінієвими сплавами, тому широко використовуються в аерокосмічній галузі. Відповідно до вимог до основних елементів крила – високої жорсткості, високої міцності та малої ваги, використання тонкостійної композитної конструкції лонжеронів крила дає можливість реалізувати конструктивну цілісність та легкість балки великої довжини. Матеріали кваліфікаційної роботи можуть бути використані в авіаційній промисловості та в навчальному процесі, пов'язаному з вивченням конструкції та міцності літака.