Физики Томского государственного университета построили физико-математическую модель поведения льда при ударе. Она показывает, что происходит, когда ледяная сфера, похожая на градину, попадает в преграду из мягкой стали. В расчёте преграда движется со скоростью 3600 км/ч. Это примерно в четыре раза быстрее обычного пассажирского лайнера, который летит со скоростью около 900 км/ч.
Сталь выбрали не случайно: её применяют в узлах летательных аппаратов, от которых требуется особая надёжность. Модель воспроизводит удар в микросекундном диапазоне. По ней видно, в какой момент в металле появляются первые очаги разрушения и как затем растут трещины.
Результат зависит от числа слоёв. Одну стальную пластину толщиной 1 мм ледяная сфера пробивает насквозь. Две пластины уже не пробиваются, но сильно деформируются. Три пластины деформируются ещё слабее.
Чем больше слоёв в преграде, тем сильнее дробится лёд при ударе. Сфера рассыпается на множество мелких осколков, и они почти не повреждают металл.
Пока это компьютерное моделирование. Работа поддержана грантом Российского научного фонда и опубликована в Journal of Engineering Physics and Thermophysics. По словам руководителя проекта, инженера кафедры прочности и проектирования физико-технического факультета ТГУ Максима Орлова, расчёты помогут разработчикам точно оценивать урон от удара ледяных частиц. Следующий шаг — вместе с разработчиками выяснить, будет ли аппарат работать после деформации оболочки и в каких случаях возможна разгерметизация.
