The science of the Aircraft Design Department

DIRECTIONS OF RESEARCHES:

  • Aircraft Structural Health Monitoring with emphasis on fatigue damage;
  • Development of new experimental and analytical methods for fatigue damage analysis;
  • Development of new fatigue sensors based on the surface deformation relief analysis;
  • Development of automatic system for the fatigue sensors data analysis;
  • Development of the nanotechnologies for material testing;
  • Investigations based on nano-indenting and nano-profilometry;
  • Study of Corrosion Preventive Compounds properties for the prevention side negative effects of their application.

CURRENT RESEARCH & DEVERLOPMENT PROJECTS

Research & Development project № 122-ДБ17 – “Methodology for the Prediction Multi-Site Fatigue Damage of Transport Category Aircraft”

Duration: 01.01.17 – 31.12.19.

Results implementation: Antonov State Company, Educational process at National Aviation University (lectures, Laboratory works, Bachelor thesis, Masters thesis, PhD thesis,

PRODUCTS, DEVELOPED BY AIRCRAFT DESIGN DEPARTMENT

 

3–D Optical Profiler

Specification:

Scanning area……………….…100 ÷ 2300 µm

Lateral resolution …………….……….0,15 µm

Max. Measured height ………………….60 µm

Vertical resolution………………………..2 nm

Scanning time ………………….…0,5 ÷ 2 min

 

Nanoindentation Tester “Micron-gamma”

Specification

Maximum load……..…………………. 5000 mN

Load resolution……….….…..…………0,001 mN

Stage movement range …………..….25х25 mm

Maximum indentation depth……………..200 µm

Depth resolution…………..………….………5 nm

Time of holding under the load …..….0 – 10 min

 

Fatigue sensor installed on aircraft aft spar

Methodology for Aircraft Fatigue Life Assessment by the Direct Inspection of Components Surface and With Application of Fatigue Sensors

The R&D is based on experiments and theoretical analysis of the surface deformation relief phenomenon emerging and developing on the surface of ductile metals under the action of cyclical loading.

The deformation relief was explored with light, atomic and scan electron microscopy. The strong relationship between the intensity of deformation relief and accumulated fatigue damage has been proved.

A family of fatigue sensors have been proposed and tested at the wide range of loads. Ready for implementation.

 

PARTNERS FOR RESEARCH AND DEVELOPMENT

  • Antonov State Company
  • State Aviation Administration of Ukraine
  • Aircraft Repair Plant 410
  • Igor Sikorsky Kyiv Polytechnic Institute
  • National Aerospace University – “Kharkiv Aviation Institute”
  • National Technical University Kharkiv Politechnic Institute “KhPI”
  • Ternopil Ivan Puluj National Technical University
  • G. V. Kurdyumov Institute for Metal Physics of the National Academy of Sciences of Ukraine
  • S. P. Timoshenko Institute of Mechanics of the National Academy of Sciences of Ukraine
  • S. Pisarenko Institute for Problems of Strength of the National Academy of Sciences of Ukraine
  • Ye. O. Paton Electric Welding Institute of the National Academy of Sciences of Ukraine
  • V. Bakul Institute for Superhard Materials of the National Academy of Sciences of Ukraine 
  • Frantsevich Institute for Problems of Materials Science of the National Academy of Science of Ukraine
  • Karpenko Physico-Mechanical Institute of the National Academy of Science of Ukraine
  • Research and development enterprise Bangalore Integrated System Solution, Іndia
  • Faculty of Mechanical Engineering, Department of Computer Methods, University of Science and Technology in Bydgoszcz


PATENTS

 

  1. Система рекуперації кінетичної енергії гальмування літака: Патент №135576 України МПК B64C 25/02 (2006.01); / Бойко Олександр Олександрович; Компанець Андрій Ігорович; Юцкевич Святослав Сергійович, заявник і патентовласник Національний авіаційний університет – u201900477, заявл. 01.2019, опубл. 10.07.2019, бюл. № 13
  2. Спосіб контролю втомного пошкодження за допомогою структурно-чутливого сенсора: Патент73708 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.
  3. Спосіб прогнозування живучості алюмінієвого сплаву Д16АТ по деформаційному рельєфу поверхні: Патент65204 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.
  4. 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.
  5. Спосіб прогнозування залишкової довговічності елементів авіаційних конструкцій по насиченості і фрактальній розмірності деформаційного рельєфу: Патентна 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.
  6. 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.
  7. 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.
  8. “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.
  9. “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.
  10. 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.

Ph.D AND DOCTORS OF SCIENCE DISSERTATIONS

СТАТТІ WEB OF SCIENCE, SCOPUS

  1. Ignatovich S.R., Karuskevich M.V., Yutskevych S.S. Deformation relief of the surface as a characteristic of fatigue damage of clad aluminum alloys. Part 2. Fatigue degradation of a cladding layer // Strength of Materials. – 2021. – Vol. 53. – P. 234-240.https://doi.org/10.1007/s11223-021-00280-4
  1. Gavrylov, I., Karuskevich, M., Ignatovich, S., Yutskevych, S., Maslak, T. Influence of corrosion preventive compounds on the friction force in aircraft lap joints. Fatigue and Fracture of Engineering Materials and Structures, 2021https://doi.org/10.1111/ffe.13621
  1. Karuskevich M., Maslak T. Accelerated method for the alclad alloy fatigue curve construction by the surface relief pattern // Fatigue and Fracture of Engineering Materials and Structures. – 2021. – 44(10). – P. 2913 – 2916.https://doi.org/10.1111/ffe.13546
  1. A. Mechnik, M.O. Bondarenko, V.M. Kolodnitskyi, V.I. Zakiev, I.M. Zakiev, M.О. Kuzin, E.S. Gevorkyan. Influence of diamond–matrix transition zone structure on mechanical properties and wear of sintered diamond-containing composites based on Fe–Cu–Ni–Sn matrix with varying CrB2 content // International Journal of Refractory Metals and Hard Materials. – 2021. – Vol 100. – p. 10555.https://doi.org/10.1016/j.ijrmhm.2021.105655|Scopus|Q1|.
  1. Zakiev, M. Storchak, G. A. Gogotsi, V. Zakiev, Y. Kokoieva, Instrumented indentation study of materials edge chipping. // Ceramics International. – 2021. – Vol 47, Issue 21. – pp. 29638-29645.https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S027288422102174X?via%3Dihub|Scopus|Q1|.
  1. Ignatovich S.R., Karuskevich M.V., Yutskevych S.S. Deformation relief of the surface as a characteristic of fatigue damage of clad aluminum alloys. Part 1. Deformation relief evolution under cyclic loading // Strength of Materials. – 2020. – Vol. 52. – P. 707-714.https://doi.org/10.1007/s11223-020-00223-5
  1. Karuskevich, S. Ignatovich, O. Karuskevich, T. Maslak, Ł.Pejkowski, P. Kurdel. Fatigue and overstress indicators for ultralight and light aircraft. Fatigue Fract Eng Mater Struct. – 2020. – Volume 44. Issue 2 – P.595-598. https://onlinelibrary.wiley.com/doi/abs/10.1111/ffe.13396
  1. Mechnik V.A., Bondarenko N.A., Kolodnitskyi V.M., Zakiev V.I., Zakiev I.M., Ignatovych S.R., Dub S.N., Kuzin N.O. Effect of vacuum hot pressing temperature on the mechanical and tribological properties of the Fe-Cu-Ni-Sn-Vn composites // Powder Metallurgy and Metal Ceramics. – 2020. – Vol. 58. – P. 679-691.https://doi.org/10.3390/surfaces3020016
  1. M. Zakiev, G. A. Gogotsi, M. Storchak, V.I. Zakiev. Glass fracture during micro-scratching. // Surfaces. – 2020, 3. – pp 211–224.
  1. Mechnik V.A., Bondarenko N.A., Kolodnitskyi V.M., Zakiev V.I., Zakiev I.M., Ignatovych S.R., Yutskevych S.S. Mechanical and tribological properties of Fe−Cu−Ni−Sn materials with different amounts of CrB2 used as matrices for diamond-containing composites // Journal of Superhard Materials. – 2020. – № 42 (4). – P. 251-265. https://link.springer.com/article/10.3103/S1063457620040061
  1. A. Vasylyev, B. N. Morduk, S. M. Voloshko, V. I. Zakiev, A. P. Burmak, and D. V. Pefti. Modification of Surface Layers of Cu–39Zn–1Pb Brass at High-Frequency Impact Deformation in the Air and Argon Inert Environments, Metallofiz. Noveishie Tekhnol., 42, No. 3: 381–400 (2020).
  1. Manokhin, S. Klymenko, V. Beresnev, V.Zakiev, and S. Klymenko. To the Question of the Mechanism of the Effect of Coating on the Durability of Tools from PCBN. Lecture Notes in Mechanical Engineering. Advanced manufacturing processes. – 2020. – Pp. 206-215
  1. Pejkowski L., Karuskevich M., Maslak T. Extrusion/intrusion structure as a fatigue indicator for uniaxial and multiaxial loading//Fatigue Fract Mater Struct. – 2019. – № 42(10). – P.2315–2324.https://onlinelibrary.wiley.com/doi/pdf/10.1111/ffe.13066
  1. Ignatovich S.R., Bouraou N.I. Power law of crack length distribution in the multiple damage process // Strength of Materials. – 2019. – Vol. 51, N 5. – P. 735-745.https://www.springerprofessional.de/power-law-of-crack-length-distribution-in-the-multiple-damage-pr/17479736
  1. O. Vasylyev,B. M. Mordyuk, S. M.Voloshko, V.I.Zakiyev, A. P.Burmak, and D.V. Pefti, Hardening of SurfaceLayers of Cu–39Zn–1Pb Brass at Holding and High-Frequency ImpactDeformation in Liquid Nitrogen, Metallofiz. Noveishie Tekhnol., 41, No. 11:1499–1517 (2019)
  1. Mechnik V.A. , Bondarenko N.A. Kolodnitskyia V.M., Zakiev V.I., Zakiev I.M., M. Storchakc, S.N. Dub, N.O. Kuzin Physico- mechanical and Tribological Properties of Fe-Cu-Ni-Sn and Fe-Cu-Ni-Sn-VN Nanocomposites Obtained by Powder Metallurgy Methods. Tribology in Industry – 2019 – 41(2), P. 188-198
  1. Vasylyev M.A., Mordyuk B.N., Sidorenko S.I., Voloshko S.M, Kruhlov I.O., Zakiev V.I. Characterization of ZrN coating low-temperature deposited on the preliminary Ar + ions treated 2024 Al-alloy. Surface and Coatings Technology.-2019.- 361, P. 413-424.
  1. Ignatovych S.R. Krasnopolskii V.S. Probabilistic distribution of crack length in the case of multiple Strength of Materials. – 2018. – Vol. 49, N 6. – P. 760 – 768.
  1. Storchak M.,Zakiev I., Träris L. Mechanical properties of subsurface layers in the machining of the titanium alloy Ti10V2Fe3Al // Journal of Mechanical Science and Technology. – 2018. – 32(1). – P. 315-322 https://link.springer.com/article/10.1007/s12206-017-1231-9.
  1. Kovalchenko, A.M., Goel, S., Zakiev, I.M., Pashchenko, E.A., Al-Sayegh, R. Suppressing scratch-induced brittle fracture in silicon by geometric design modification of the abrasive grits (2018) Journal of Materials Research and Technology, Article in Press.https://dspace.lib.cranfield.ac.uk/handle/1826/13357

Перелік опублікованих статей у наукових фахових журналах України, що відносяться до категорії «Б», статті у закордонних наукових виданнях, а також англомовні тези доповідей у матеріалах міжнародних конференцій, що індексуються науково–метричними базами даних WoS або Scopus.   

  1. Игнатович С.Р., Краснопольский В.С., Якушенко А.С., Гордына Е.П. Математическая модель многоочагового усталостного повреждения заклепочных соединений / Авиационно-космическая техника и технология: Вып. 4(173) спец.вып.1 – Харьков: ХАИ, 2021 – С. 55-61. https://doi.org/10.32620/aktt.2021.4sup1.08
  1. Карускевич М.В., Игнатович С.Р., Маслак Т.П., Семенец А.И., Гаврилов Е.П. Влияние антикоррозионных пленкообразующих составов на усталость авиационных конструкций. обзор исследований / Авиационно-космическая техника и технология: Вып. 4sup2 – Харьков: ХАИ, 2021 – С. 62-70. https://doi.org/10.32620/aktt.2021.4sup2.08
  1. Ігнатович С.Р., Карускевич М.В., Юцкевич С.С. Деформаційний рельєф поверхні як характеристика втомного пошкодження плакованих алюмінієвих сплавів. Повідомлення 2. Деструкція плакувального шару при втомі // Пробл. міцності. – 2021. – № 2. – С. 39-45.
  1. Ignatovich S., Yutskevych S., Makarov I. Features of aircraft structures corrosion damage during storage under covid-19 RESTRICTIONS. 1st Virtual International Conference “In service Damage of Materials: Diagnostics and Prediction”. 11-13 October 2021: proceedings of the conference. – Ternopil (Ukraine), 2021. https://dmdp.tntu.edu.ua/programme.html
  1. Karuskevich M., Maslak T., Gavrylov Ie., Pejkowski L., Seyda J. Structural health monitoring for light aircraft. 1st Virtual International Conference “In service Damage of Materials: Diagnostics and Prediction”. 11-13 October 2021: proceedings of the conference. – Ternopil (Ukraine), 2021. https://dmdp.tntu.edu.ua/programme.html
  1. Тетяна Петрівна Маслак, Михайло Віталійович Карускевич, Євген Павлович Гаврилов. Необхідність та ризики застосування антикорозійних профілактичних покриттів: АВІА–2021: XV міжнар. наук.-техн. конф., 20–22 квітня 2021 р.: тези доп. – К., 2021. – С. 2.4-2.7. http://conference.nau.edu.ua/index.php/AVIA/AVIA2021/paper/view/8027/6677
  1. Святослав Юцкевич, Вадим Закиев, Андрей Компанец. Улучшение системы обнаружения усталостных трещин на основе изображений: АВІА–2021: XV міжнар. наук.-техн. конф., 20–22 квітня 2021 р.: тези доп. – К., 2021. – С. 2.13-2.17 http://conference.nau.edu.ua/index.php/AVIA/AVIA2021/paper/view/8134/6679
  1. Сергій Вікторович Щепак, Володимир Сергійович Краснопольський. Еволюція і розподіл насиченості деформаційного рельєфу поблизу втомної тріщини на стадії її розповсюдження. АВІА–2021: XV міжнар. наук.-техн. конф., 20–22 квітня 2021 р.: тези доп. – К., 2021. – С. 2.18-2.22. http://conference.nau.edu.ua/index.php/AVIA/AVIA2021/paper/view/8157/6680
  1. Ігнатович С.Р., Карускевич М.В., Юцкевич С.С. Деформаційний рельєф поверхні як характеристика втомного пошкодження плакованих алюмінієвих сплавів. Повідомлення 1. Розвиток деформаційного рельєфу за циклічного навантаження // Пробл. міцності. – 2020. – № 5. – С. 23-31.
  1. Мечник В.А., Бондаренко М.О.,Колодніцький В.М., Закієв В.І., Закієв І.М., Ігнатович С.Р., Юцкевич С.С.. Механічні і трибологічні властивості матеріалів Fe-Cu-Ni-Sn з різним вмістом CrB2, що використовуються в якості матриць для алмазовмісних композитів // Надтверді матеріали. – 2020. – № 4. – с. 62-77 http://www.ism.kiev.ua/stm/index.php?i=144
  1. М.В. Карускевич, С.В. Щепак, С.В. Хижняк, О.Ю. Корчук. Оптический контроль усталостной поврежденности алюминиевого сплава Д16АТ// Проблеми тертя та зношування. – 2020. – № 2 (87). – С.46-52.
  1. Pejkowski Ł., Karuskevich M., Maslak T. New criterion for Aircraft Multiaxial Fatigue Analysis. MATEC Web of Conferences, Volume 304, Article 01020, 9th EASN International Conference on “Innovation in Aviation & Space”, session «Aerostructures & Manufacturing», 2019, 8 pages

https://doi.org/10.1051/matecconf/201930401020

  1. Karuskevych M.; Maslak T.; Pejkowski L. (2019) Surface deformation relief features under multiaxial fatigue. Scientific Journal of TNTU (Ternopil), vol 96, no 4, pp. 45–50.
  1. Ł. Pejkowski, M. Karuskevich, T. Maslak Surface deformation relief features under multiaxial loading. In-service damage of materials, its diagnostics and prediction (DMDP-2019): international conference, 24-27 September 2019: proceedings of the conference. – Ternopil (Ukraine), 2019. – P.116-119.
  1. Karuskevych M.; Korchuk O.; Maslak T.; Lynnyk O. (2019) Negative side effects of corrosion preventive compounds on aircraft fatigue and criteria for their selection. Scientific Journal of TNTU (Tern.), vol 96, no 4, pp. 51–56.
  1. Karukevich M., Maslak T., Salii S.S., Lynnyk O.P. Variability of the fatigue indicator sensitivity as a way to its multiple functionalities // Problems of friction and wear, 2019, 1 (82). – P. 21-25. http://www.irbis-nbuv.gov.ua/cgi-bin/irbis_nbuv/cgiirbisexe?I21DBN=LINK&P21DBN=UJRN&Z21ID=&S21REF=10&S21CNR=20&S21STN=1&S21FMT=ASP_meta&C21COM=S&2_S21P03=FILA=&2_S21STR=Ptz_2019_1_5
  1. М.В. Карускевич, С.В. Щепак, О.Ю. Корчук. Вплив локальної втомної пошкоджуваності на швидкість розповсюдження тріщин // Проблеми тертя та зношування. – 2019. – № 2 (83). – С.47-53.
  1. Makarov I.A., Ignatovych S.R. Sizing and optimization of fuselage components for modern airplanes / Авиационно-космическая техника и технология: Вып. 7/159 – Харьков: ХАИ, 2019 – С. 12-19. http://nti.khai.edu/ojs/index.php/aktt/article/view/aktt.2019.7.02
  1. Ігнатович С.Р., Бурау Н.І. Степенной закон распределения длины трещин при множественном повреждении // Пробл. прочности. – 2019. – № 5. – С. 61-73.
  1. Yutskevych S.S., Dzhavadova I.I., Mazur M.D. Optical fixing features of crack initiation moment during bending fatigue. Problems of friction and wear, 2019, 1(82). – P. 33-38.