ПОИСК Статьи Чертежи Таблицы Флаттер из "Колебания Издание 3 " Колебания стержня полукруглого сечения, изображенного на фото XX, называют колебаниями системы с одной степенью свободы. Это означает, что движение совершается по одной форме, и соответствующее перемещение системы стержень — пружины можно охарактеризовать одной переменной величиной, например вертикальным отклонением центра тяжести стержня от своего среднего положения. Рассмотрим теперь такой тип автоколебаний, которые могут существовать лишь в случае возбуждения более чем одной степени свободы. В этом случае все положения, которые принимает система в процессе колебаний, могут быть описаны лишь при помощи более чем одной переменной величины. [c.91] Описанный механизм флаттера связан с тем обстоятельством, что поворот профиля приводит к появлению а родинамической силы, стремящейся изменить величину поступательного перемещения, тогда как поступательное перемещение не вызывает аэродинамических сил, которые стремились бы изменить угол поворота. В этом состоит основная особенность, характерная не только для рассматриваемой задачи, но и вообще для классического флаттера связанных систем. Математически этот факт выражается в несимметричности связей между клебания-ми различных форм. [c.93] Не следует, однако, думать, что все самолеты настолько склонны к флаттеру, что в любой момент могут упасть па землю. Действительно, первые годы развития авиации были омрачены авариями, вызванными флаттером, однако с тех пор всегда принимаются тщательнейшие меры по предотвращению таких катастроф. [c.93] Возникновение флаттера связано с выбором формы флаттера , для которой выполняются определенные соотношения между амплитудами и фазами колебаний, соответствующих различным степеням свободы. Условие возникновения флаттера зависит от скорости потока ). Предположим, что скорость изменяется. От скорости потока зависит значение энергии, получаемой системой за один цикл колебаний, и значение энергии, рассеиваемой за цикл вследствие внутреннего и аэродинамического демпфирования. Когда отношение этих значений энергии становится равным единице, в системе могут установиться колебания постоянной амплитуды соответствующая скорость самолета называется критической скоростью флаттера. Каждой из возможных форм флаттера соответствует своя критическая скорость, и все расчеты флаттера проводятся с целью удостовериться, что наименьшая из критических скоростей с достаточным запасом превышает максимально возможную скорость полета. [c.93] Первый способ основан на таком изменении характеристик системы, при котором достигается независимость колебаний, соответствующих различным степеням свободы, причем демпфирование всех этих различных форм колебаний положительно. Так, можно добиться того, чтобы поворот оси профиля, изображенного на фото XXI, относительно продольной оси сечения слабо зависел от вертикального перемещения оси. Для этого нужно, чтобы ось занимала оиределенное положение, а распределение массы по сечению профиля удовлетворяло определенному условию. [c.94] Другой способ заключается в увеличении собственных частот конструкции за счет увеличения отношений жесткость/масса отдельных ее частей. Этот способ основан на том, что энергия, получаемая системой при флаттере за один цикл колебаний, почти не зависит от частоты, тогда как энергия, рассеиваемая за один цикл, пропорциональна частоте. Поэтому у данного самолета частота колебаний при флаттере не может превышать некоторого определенного значения. [c.94] Два рассмотренных метода обычно используются в практике самолетостроения эти методы носят довольно специализированный характер, и мы не будем больше их затрагивать. Третий метод борьбы с флаттером, вызываемым аэродинамическими силами, не всегда эффективен, однако мы рассмотрим его подробнее, так как он часто используется для устранения других видов автоколебаний. Этот метод заключается в демпфировании системы. [c.94] Увеличивая трение в системе, склонной к флаттеру (т. е. увеличивая энергию, рассеиваемую за один цикл колебаний заданной амплитуды), можно, как правило, повысить критическую скорость системы. Колебания системы, изображенной на фото XXI, можно было бы подавить, увеличив трение в подшипниках (например, погрузив их в масло) фактически эта демонстрационная установка работает лишь благодаря тому, что при ее изготовлении были приняты тщательные меры по снижению сил трения. [c.94] Интересно сопоставить этот последний метод подавле-пия автоколебаний с рассмотренными ранее методами борьбы с вынужденными колебаниями. Лучший способ устранения вынужденных колебаний — это изменение собственной частоты системы в ту или иную сторону (отстройка от резонанса) увеличение демпфирования в этом случае является лишь паллиативом. Возникает естественный вопрос — чем должен руководствоваться иннгепер при выборе того или иного метода в каждом конкретном случае Ответ на этот вопрос зависит от частоты колебаний. Если она все время совпадает с частотой какого-ли-бо внешнего возбуждения, то колебания являются вынужденными, и следует воспользоваться отстройкой от резонанса. Если же частота колебаний не определяется в такой мере внешними факторами (при этом во многих случаях близка к собственной частоте), то имеют место автоколебания, и отстройка окажется менее эффективной, чем демпфирование. [c.95] Известно большое количество типов флаттера самолетов. Некоторые из них довольно сложны, например, у самолетов со стреловидными крыльями. Строго говоря, при флаттере вибрирует вся конструкция самолета, однако при классификации типов флаттера можно это обстоятельство не учитывать, сосредоточив внимание на тех частях конструкции самолета, колебания которых играют преобладающую роль. Один из первых типов флаттера, с которым пришлось столкнуться в практике,— это довольно простой антисимметричный флаттер рулей высоты, при котором две половины руля колеблются в противофазе, как ножницы. [c.95] Многие разделяют нелепое поверхностное мнение о том, что прогресс достигается за счет совместной работы чистых ученых, подающих идеи, и инженеров, проводящих эти идеи в жизнь. Хороший исследователь флаттера должен принимать серьезные решения, выступая в роли и физика, и математика, и инженера даже для простого количественного описания деформаций самолета необходимо тщательно овладеть сложными математическими методами. Быстрый прогресс в любой отрасли техники — и яе только в исследовании флаттера — возможен лишь при условии, что исследователи могут переходить не вполне четкую границу между чистой и прикладной наукой, может быть, даже не отдавая себе в этом отчет. [c.96] Вернуться к основной статье