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

 

3D 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

 

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

Fatigue sensor installed on aircraft aft spar

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
  1. 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
  1. 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. 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.
   

Ph.D AND DOCTORS OF SCIENCE DISSERTATIONS

Papers (2018-2019)
  1. Влияние подготовки режущих пластин из PсBN под напыление на адгезионную прочность в системе "покрытие-основа" и эксплуатационные характеристики инструмента / А. С. Манохин, И.М. Закиев, В.И. Закиев [и др.] // Високі технології в машинобудуванні = High technologies in machine engineering : зб. наук. пр. – Харків : НТУ "ХПІ", 2018. – Вип. 1. – С. 98-109.
  2. Студент М.М. / Оцінювання мікромеханічної гетерогенності газотермічних покриттів із використанням мікроіндентування та локального спектрального аналізу / Студент М.М. Винар В.А., Головчук М.Я., Закієв В.І., Гвоздецький В.М., Гущак Р.І // Проблеми трибології. – 2018. – №1. – С. 92-98. 39.
  3. Ignatovich S., Karuskevich M., Korchuk O., Maslak T., Pyshcyk A. Skin surface extrusion/intrusion structure as an indicator of aging aircraft fatigue // Проблеми тертя та зношування. – 2018. – 2 (79). – С. 78-85.
  4. Игнатович С.Р., Карускевич М.В., Юцкевич С.С. Модель деструкции плакирующего слоя алюминиевых сплавов при усталости // Проблеми тертя та зношування. – 2018. – №4 (81). – С. 54-61.
  5. Бурау Н.І., Ігнатович С.Р., Паздрій О.Я. Використання фрактального аналізу частотно-часових спектрів віброакустичних сигналів для діагностики газотурбінних двигунів // Вісник НТУУ КПІ. Серія Радіотехніка радіоапаратобудування. – 2018. - №74. – С.73-83.
  6. 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.
  7. 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.
  8. Свирид М.М., Лабунець В.Ф., Сидоренко О.Ю., Бородій В.М. Трибогенерація поверхонь тертя формуванням захисних поверхневих структур на феромагнітних матеріалах магнітним полем в середовищі моторної оливи // Проблеми тертя та зношування. – 2019. – №1 (82). – С. 80-85.
  9. Карускевич М.В., Корчук О.Ю., Щепак С.В. Влияние локальной усталостной поврежденности на скорость распространения трещин // Проблеми тертя та зношування. – 2019. – №2 (83). – С. 47-53.
  10. Перепльотчіков Є.Ф. / Підвищення зносотривкості низьколегованої конструкційної сталі плазмово-порошковим наплавленням сплавами на основі заліза, хрому і нікелю / Перепльотчіков Є.Ф. Василів Х.Б. Винар В.А. Рябцев І.О., Закієв В.І.// Фізико-хімічна механіка матеріалів. – 2018. – №3. – С. 81-88.
  11. Makarov I.A., Ignatovych S.R. Sizing and Optimization of Fuselage Components for Modern Airplanes / Авиационно-космическая техника и технология: Вип. __ - Харьков: ХАИ, 2019 – Прийнята до друку.
  12. Игнатович С.Р., Карускевич М.В., Юцкевич С.С., Хижняк С.В. Деформационный рельеф и деструкция поверхности как показатели усталостной поврежденности плакированного алюминиевого сплава / Авиационно-космическая техника и технология: Вип. __ - Харьков: ХАИ, 2019 – Прийнята до друку.
  13. Клименко С.А. Манохин А.С. Бeлоусова Н.Н., Колмаков А.Г., Насакина Е.О., Хейфец М.Л., Закиев И.М.  Метод оценки механических свойств поверхностного слоя режущих элементов из поликристаллических сверхтвердых композитов на основе кубического нитрида бора. – Материаловедение, 2018 .- № 7 .- С. 36 – 41.
  Web of Science, Scopus Papers (2018-2019)  
  1. Mechnik, V.A., Bondarenko, N.A., Dub, S.N., Kolodnitskyi, V.M., Nesterenko, Y.V., Kuzin, N.O., Zakiev, I.M., Gevorkyan, E.S. A study of microstructure of Fe-Cu-Ni-Sn and Fe-Cu-Ni-Sn-VN metal matrix for diamond containing composites (2018) Materials Characterization, 146, pp. 209-216.
  2. Storchak, M., Zakiev, I., Träris, L. Mechanical properties of subsurface layers in the machining of the titanium alloy Ti10V2Fe3Al (2018) Journal of Mechanical Science and Technology, 32 (1), pp. 315-322.
  3. 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.
  4. Perepl’otchiko E. F., Vasyliv Kh. B., Vynar V., Ryabtsev O., Zakiev V. / Elevation of the Wear Resistance of Low-Alloy Structur-al Steel by Plasma-Powder Surfacing with Alloys Based on Iron, Chromium, and Nickel // Materials Science. – 2018. – V 54, Issue 3. – pp 378-386.
  5. Łukasz Pejkowski, Mikhail Karuskevich, Tatiana Maslak  Extrusion/intrusion structure as a fatigue indicator for uniaxial and multiaxial loading // Fatigue & Fracture of Engineering Materials & Structures. – 2019. - Version of Record online:01 July 2019. P.1-10.
  6. 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.
  7. Vasylyev M.A. Mordyuk B.N. Sidorenko S.I. Voloshko S.M. Burmak A.P. Kruhlov I.O. Zakiev V.I. Characterization of ZrN coating low-temperature deposit-ed on the prelimi-nary Ar+ ions treat-ed 2024 Al-alloy // Surface and Coatings Technology. – 2019. – 361. – P. 413-424.
  8. V.A. Mechnik, N.A. Bondarenko, V.M. Kolodnitskyi,  V.I. Zakiev,  I.M. Zakiev, 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. – Vol 41, №2 . – P. 188-198.
  9. Ігнатович С.Р., Бурау Н.І. Степенной закон распределения длины трещин при множественном повреждении // Пробл. прочности. - 2019. - № 3.  – Прийнято до друку.
Conferences (2018-2019)  
  1. V.Karuskevich, DSi, S.V.Shchepak, PhD, T.P. Maslak, PhD, O.P. Linnik Method for the examination of corrosion reventive compounds influence on the friction in riveted aircraft joints: the materials of the eight world congress “Aviation in the XXI century” [“Safety in Aviation and Space Technologies”] (Kyiv, 10-12 October 2018). – K.: National Aviation University, 2018. – P. 1.3.14 – 1.3.16.
  2. R. Ignatovich, DSi, S.S. Yutskevych, PhD, V.S. Krasnopolskii Crack length distribution model for fatigue damage: the materials of the eight world congress “Aviation in the XXI century” [“Safety in Aviation and Space Technologies”] (Kyiv, 10-12 October 2018). – K.: National Aviation University, 2018. – P. 1.3.17 – 1.3.21.
  3. S. Yutskevych, PhD, S.V. Khiznyak, PhD, V.I. Zakiev The matter of aircraft structure corrosion damage classification: the materials of the eight world congress “Aviation in the XXI century” [“Safety in Aviation and Space Technologies”] (Kyiv, 10-12 October 2018). – K.: National Aviation University, 2018. – P. 1.3.22 – 1.3.25.
  4. I. Dzhavadova, S.S. Yutskevych, M.D. Mazur, A.I. Kompanets Optical facilities development for fatigue crack monitoring. – АВІА–2019: XIV міжнар. наук.-техн. конф., 23-25 квітня 2019 р.: тези доп. – К., 2019. – С. 19.5–19.8.
  5. F. Labunets, A.P. Umansky, M.M. Svyryd, O.Yu. Sydorenko, A.V. Melnyk The wear of the friction units parts of the modern aviation technology and the methods for its restoration. – АВІА–2019: XIV міжнар. наук.-техн. конф., 23-25 квітня 2019 р.: тези доп. – К., 2019. – С. 19.9–19.12.
  6. R. Ignatovich, V.S. Krasnopolskii Riveted joints service life prediction in case of multiple site damage using Pareto’s distribution. – АВІА–2019: XIV міжнар. наук.-техн. конф., 23-25 квітня 2019 р.: тези доп. – К., 2019. – С. 19.13–19.17.
  7. R. Ignatovych, I.A. Makarov Unconventional approach to modern airplane design. – АВІА–2019: XIV міжнар. наук.-техн. конф., 23-25 квітня 2019 р.: тези доп. – К., 2019. – С. 19.18–19.21.
  8. ZakievI., Zakiev I.M., Voloshko S.M., Vladimirskiy I.A. New Technique of Progressive Spiral Scratch test // Physics and technology of thin films and nanosystems: Abstract Book of XVII International Freik Conference. – Ivano-Frankivsk, 2019. – p. 363.