Колебания крыла и оперения

КОЛЕБАНИЯ КРЫЛА И ОПЕРЕНИЯ [c.285]

Колебания крыла и оперения могут быть вызваны различными причинами. Одной из основных причин является взаимодействие аэродинамических, упругих и инерционных сил, действующих на конструкцию в потоке воздуха. Это взаимодействие может привести к возникновению весьма опасного вида самовозбуждающихся колебаний, называемого флаттером. При определенных соотношениях между аэродинамическими силами и деформирующейся конструкцией последняя может стать динамически неустойчивой при некотором случайном ее отклонении от первоначального состояния равновесия возникнут колебания, которые поддерживаются энергией набегающего потока воздуха и, возрастая, могут вызвать в конеч-НО М счете разрушение конструкции. Задачи, в которых исследуются различные виды флаттера, составляют раздел динамической аэроупругости. [c.285]

Кроме указанной причины, колебания крыла и оперения могут возникать также [c.285]

Г лава IX. Колебания крыла и оперения [c.286]

Кроме рассмотренных форм флаттера крыла и оперения, возможен также флаттер отдельных элементов конструкции самолета, образующих его поверхность — панелей крыла, оперения и фюзеляжа. Механизм возникновения панельного флаттера состоит в следующем. В результате случайного местного искривления поверхности (рис. 9.10, а) меняется ее форма, что влечет за собой появление аэродинамических сил р, способствующих колебаниям панели. Эти колебания [c.296]

Нагрузки, многократно повторяющиеся во время взлета, полета и посадки нагрузки, воспринимаемые крылом, фюзеляжем и оперением при воздушных порывах и маневрах вибрации, создаваемые воздушным винтом или струей реактивного двигателя нагрузки от давлений в гидравлических системах колебания шасси, вызванные неровностями аэродрома нагрузки системы управления и др. [c.84]

Для расчета колебаний или разработки физической модели, исходя из общих представлений и опытных данных, в конструкции ЛА выделяют части с распределенной жесткостью и части, жесткость которых принимается бесконечно большой. Для агрегатов и частей ЛА, имеющих достаточно большое удлинение, принята балочная схематизация. Упругие свойства агрегата (крыло, фюзеляж, оперение) моделируются балкон, совпадающей с осью жесткости агрегата (части). Задаются распре- [c.480]

ДЕМПФИРОВАНИЕ — торможение возмущенных движений самолета дополнительными демпфирующими моментами крыла, фюзеляжа и оперения, возникающими только при вращении самолета вокруг соответствующих виду движения осей. Чем больше демпфирующий момент при колебаниях самолета, тем быстрее затухают колебания. [c.222]

М. В. Келдыш и М. А. Лаврентьев (1935) исследовали аэродинамику колеблющегося крыла, пользуясь нестационарной теорией. Сравнительно простую теорию флаттера крыла построил Е. П. Гроссман (1937), который опирался на гипотезу стационарности, но учел пространственный характер обтекания крыла. На основе гипотезы стационарности был получен ряд полезных практических результатов и для других случаев флаттера, связанных с колебаниями фюзеляжа самолета, элеронов и оперения. [c.104]

С появлением больших свободнонесущих монопланов было обнаружено, что крылья и хвостовое оперение подвержены в полете колебаниям или вибрациям, амплитуда которых может быть весьма значительной. [c.248]

В последнее время в связи сростом скоростей полета неоднократно замечалось, что крыло и хвостовое оперение подвержены в полете вибрациям, т. е. колебаниям, которые могут привести конструкцию к разрушению. [c.174]

Периодические изменения нагрузки (чем бы они ни создавались) или активного момента, развиваемого двигателем, в первую очередь вызывают крутильные колебания зубчатых колес и других вращающихся масс в линии привода. Крутильные колебания зубчатых колес в общем случае приводят к периодическому изменению окружного усилия в зубчатом зацеплении, что порождает, во-первых, переменные реакции подшипников валов, следствием чего являются вибрации всей конструкции — фюзеляжа, крыльев, оперения, и, во-вторых, поперечные колебания зубчатых колес. [c.284]

Действие рулей на оперение при колебаниях во многом аналогично действию элеронов иа крыло. Поэтому методика расчета [c.295]

Как показал анализ, при явлении резонанса, т. е. в случае, когда частота срывающихся вихрей совпадает с частотой колебаний оперения, амплитуда колебаний тем больше, чем больше профильное сопротивление Ср. Следовательно, при срывах с крыла, вызывающих значительное Ср, будут значительны и максимальные амплитуды. [c.176]

С середины ЗОх годов значительно возрос объем исследовательских работ в научных и учебных авиационных институтах. Большие исследовательские работы в области аэродинамики велись в Военно-воздушной инясенерной академии имениН. Е. Жуковского. Фундаментальные исследования, рассматривавшие проблемы аэродинамической компоновки крыла, его механизации и выбора крыльевых профилей и направленные на улучшение пилотажных характеристик монопланов при больших углах атаки, снижение величин посадочных скоростей самолетов и увеличение скоростей их полета, проводились в те годы С. А. Чаплыгиным, В. В. Голубевым, П. П. Красильщиковым и др. В работах И. В. Остославского, Ю, А. Победоносцева и других исследователей были развиты методы аэродинамического расчета и выбора параметров скоростных самолетов. На основе теоретических исследований и летных испытаний, интенсивно проводившихся сначала в ЦАГИ, а затем — с 1941 г. — в специализированном Летно-исследовательском институте, В. С. Пышновым и А. И. Журавченко была решена проблема штопора (неуправляемого вращательного движения самолета с опусканием его носовой части), а М. В. Келдышем (ныне президент Академии наук СССР), Е. П. Гроссманом и другими было проведено изучение так называемого флаттера (возникающего в полете явления самовозбуждающихся колебаний крыльев и хвостового оперения скоростных самолетов) и определены меры борьбы с ним. В это же время по результатам летных испытаний и лабораторных испытаний моделей широко [c.343]

С развитием авиации и космонавтики явления, которые могли быть объяснены только в механике сплошной среды, стали возникать чуть ли не ежедневно. То необъяснимым образом возникали периодические колебания крыльев и хвостового оперения самолетов, которые, нарастая по амплитуде, приводили к быстрому разрушению конструкции была построена теория флаттера и бафтинга (М. В. Келдыш), которая позволила легко избежать этих явлений. То вдруг на больших скоростях взлета и посадки самолетов стали дрожать и разрушаться стойки шасси ( шимми ) и т. д. и т. п. Совершенно новые явления, потребовавшие изучения глубинных проблем гидромеханики, магнитогидродинамики и термодинамики, возникли, когда летательные аппараты стали преодолевать звуковой барьер , — двигаться со скоростями, большими, чем скорость звука. Здесь и ионизация пристеночных слоев газа, и возникновение ударных волн, и оплавление поверхности ракет, и т. п. [c.26]

Перечислим некоторые динамические задачи, которые не сводятся к автоколебательным задачам. К ним относятся определение аэрогидро-динамических нагрузок при резком маневрировании, при движении в неспокойной атмосфере, задачи баффтинга хвостового оперения — вынужденных колебаний в вихревом следу за крыльями и т. д. Строго говоря, перечисленные выше задачи становятся задачами аэрогидроупругости лищь в том случае, если учитывают обратное влияние упругих деформаций на поведение жидкости или газа. [c.469]

Выбор конструкционного материала — не прихоть конструктора, не дань моде — это результат тщательного анализа прочностных, весовых, технологических и эксплуатационных характеристик материалов, имеющихся в распоряжении конструктора. Масса элементов конструкции, испытывающих в основном растягивающие нагрузки, обратно пропорциональна удельной прочности материала, из которого изготовлен элемент (т =5 ((7 в/р) Для элементов, нагруженных сжимаюЩ[ими нагрузками, допускаемыми в эксплуатации, являются напряжения потери устойчивости, т. е. состояние, при котором элемент резко изменяет свою форму, иногда без разрушения материала. Критические напряжения потери устойчивости элемента конструкции (например, стержня) зависят от характеристик жесткости материала, из которого элемент изготовлен, а не от характеристик прочности. Поэтому масса сжатого элемента прямо пропорциональна плотности материала и обратно пропорциональна удельной жесткости т Е/р) Масса слабонагруженных элементов практически не зависит от характеристик прочности материала и пропорциональна только его плотности (т р). Характеристики аэроупругости несущих поверхностей самолета — крыла, оперения в значительной степени определяются их жесткостью, которая может оцениваться, например, частотой собственных колебаний поверхностей (V). В первом приближении частота собственных колебаний крыла большого удлинения может быть оценена как частота колебаний балки [c.346]

Кроме того, система вихрей, сбегающая с близлежащих к фюзеляжу сечений крыла, оказывает влияние на хвостовое оперение самолета. Вихри Кармана, периодически срывающиеся с этих сечений и попадающие на оперение, сообщают последнему толчки, вызывающие периодическое колебательное движение его. Это явление называется баффтингом. Когда вынужденные колебания оперения попадут в резонанс с собственными колебаниями, нередко происходит катастрофа. Путь, по которому необходимо пойти для уничтожения интерференции крыла и фюзеляжа, ясно следует из физической картины явления. Необходимо уничтожить то [c.278]

На рис. 9.16 приведен спектр эксплуатационных частот (в кол1сек) периодических сил 1в функции числа оборотов для турбовинтового двигателя с винтом. Высокие частоты создаются двигателем, а низкие — винтом, так как число его оборотов меньше числа оборотов двигателя. Периодические силы от двигательной установки вызывают колебания конструкции и отдельных агрегатов тяг управления, трубопроводов силовых систем, приборных досок, блоков оборудования и др. Так как на возбуждение колебаний расходуется небольшая часть мощности двигателя, то эти колебания, несущественные для частей с большим демпфированием (крыло, оперение, фюзеляж), опасны для агрегатов с малым демпфированием (трубопроводы, тяги управления, установки двигателей и др.)-Так, иапример, амплитуды колебаний поршневых двигателей равны примерно 0,5—1 мм при частотах 200—300 кол1мин и ускорениях 10 . Для уменьшения амплитуд колебаний поршневые двигатели, приборные доски и блоки оборудования устанавливают на амортизаторах. Подбором амортизации агрегатов снижают частоты их собственных колебаний и динамический коэффициент ув/уо (см. рис. 9.15). Кроме того, амортизаторы увеличивают демпфирование и уменьшают силы, действующие на агрегат при колебаниях. [c.300]

Если частота вихрен не совпадает с собственной частоыи обте-K i vv .-o тела, то колебания происходят с небольшими амплитудами. Резонансные колебания устанавливаются с частотами собственных колебаний конструкции и могут происходить с большими амплитудами. Амплитуды колебаний зависят от энергии вихрей, пропорциональной площади, с которой срываются вихри, и скорости полета. Поэтому наиболее мощными являются вихри, срывающиеся с крыла. Если эти вихри по падают на оперение, то они могут [c.302]

Как уже указывалось, вибрации типа баффтинг являются вибрациями оперения, вызванными волнообразным движением воздуха в завихренной области, идущей от крыла. Физическая сущность этого явления заключается в следующем. На больших углах атаки (т. е. на малых скоростях) с крыла срываются вихри, которые, попадая на оперение, вызывают в нем резкие, сильные сотрясения если при этом частота срывающихся вихрей совпадает с частотой собственных колебаний оперения, может произойти поломка хвоста, так как амплитуда колебаний будет непрерывно возрастать. Действие вихрей на оперение будет сказываться в том, что вследствие волнообразности потока обтекание оперения попеременно будет происходить под разными углами атаки, соответствующими углам наклона траектории точек на волне. Переменные углы атаки у оперения вызывают переменную силу, и оперение поэтому будет испытывать вынуи<денные колебания. [c.176]

Автоколебания — один из самых распространенных видов свободных нелинейных колебаний неконсервативных систем. Часто ими пользуются для создания автоматически действующих незатухающих колебательных систем, как, например, в часах, поршневых двигателях, музьшальных духовых язычковых и смычковых струнных инструментах. Еще чаще автоколебания, возникающие во многих аппаратах и механизмах, оказываются вредными для нормальной работы, а иногда даже и целости последних. Таковы, например, автоколебания в системах автоматического регулирования. Последние уже по самому устройству своему сходны с автоколебательными системами, так что почти всегда при конструировании регуляторов приходится принимать специальные меры к устранению условий, при которых возможно возникновение автоколебаний. Весьма опасными являются автоколебания крыльев и хвостового оперения самолета — флаттер, — возникающие при определенных скоростях полета и приводящие иногда к полному разрушению самолета и его гибели. Много примеров автоколебательных систем приведено в прекрасной книге А. А. Харкевича Автоколебания [53], чтение которой может служить введением в общую теорию автоколебаний . [c.523]

В качестве координатных функций можно выбрать полиномы по декартовым координатам. Этот подход удобен для анализа колебаний частей ЛА малого удлинения. Конструкция крыла (оперения) при этом схематизируется в виде системы балок (лонжероны, нервюры) и трапециевидных панелей (обшивка). Деформация характеризуется смещением срединной поверхности у (х, г, t) некоторой эквивалентной пластины. Принимаем гипотезу прямых нормалей. В разложении (11) координатные функции /j. (х, г) принимаем в виде [c.483]

Колебания конструкции ЛА в полете вызывают изменение аэродинамического давления на колеблющейся поверхности, что в свою очередь сказывается на характере самих колебаний. Различают два вида аэродинамических сил зависящие от перемещений (так называемые силы аэродинамической жесткости) и силы, определяемые поперечными скоростями перемещений (силы аэродинамического демпфирования). Для малых перемещений принята линейная зависимость сил от местных углов атаки. Аэродинамические силы являются потенциальной причиной потери устойчивости. Величины коэффициентов аэродинамических сил зависят от формы перемещении колеблющейся поверхности, ее геометрии и скорости набегающего потока. В зависимости от режима полета применяют те или иные аэродинамические теории несжимаемого потока, дозвукового, трансзвукового, сверхзвукового и гиперзвукового. На практике используют методы расчета аэродинамических характеристик при определенных допущениях. Согласно гипотезе стационарности аэродинамические характеристики крыла, движущегося с переменной линейной и угловой скоростями, заменяются в каждый момент времени аэродинамическими характеристиками того же крыла, движущегося с постоянными линейной и угловой скоростями. Распрост-раиенной также является гипотеза плоских сечений, по которой предполагают, что любое сечение крыла конечного размаха обтекается так же, как сечение крыла бесконечного размаха. Для крыла достаточно большого удлинения обычно принимают, что хорды, перпендикулярные оси жесткости, при колебаниях не деформируются. Толщину и кривизну крыла (оперения) предполагают малыми (по сравнению с хордой). [c.484]

Колебания хвостового оперения происходят в сочетании с изги-бом и кручением фюзеляжа. По аналогии с изгибио-элеронным флаттером крыла флаттер хвостового оперения может быть нзгиб- [c.294]

Итак, вследствие действия возмущающих сил, крыло (оперение) получает дополнительную нагрузку, а следовательно, и деформацию. Оно может возвратиться в первоначальное состояние, если демпфирующие силы больше возбуждающих, или получить движение, все более и более удаляющееся от начального положения равновесия (если демпфирующие силы меньше возбуждающих). Если при этом крыло начинает совершать периодические колебания с постоянной или увеличивающейся амплитудой, то получим вибрацию типа фляттера. [c.175]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...