Исследование устойчивости летательных аппаратов

ИССЛЕДОВАНИЕ УСТОЙЧИВОСТИ ЛЕТАТЕЛЬНЫХ АППАРАТОВ [c.297]

Для анализа боковой устойчивости летательного аппарата требуется совместное рассмотрение характера изменения углов крена и скольжения при одновременном действии возмущающих моментов крена М . и рыскания Му. Если после прекращения такого воздействия эти углы уменьшаются, стремясь к первоначальным значениям, имеет место боковая статическая устойчивость. Таким образом, при исследовании боковой устойчивости следует, строго говоря, рассматривать одновременно изменение аэродинамических коэффициентов и Шу. Однако в большинстве практических случаев боковую устойчивость можно разделить на два более простых вида — поперечную статическую устойчивость (устойчивость крена) и статическую устойчивость пути — и изучать их отдельно, рассматривая изменение соответствующих коэффициентов гпх у), гпу < ). [c.35]

В самом деле, если известно, например, что производная гпг отрицательна и что, следовательно, центр давления расположен за центром масс, то можно сделать вывод лишь о продольной статической устойчивости. Но нельзя сказать, например, какова будет амплитуда колебаний угла атаки при том или ином значении параметра начального возмущения и каким образом по времени будет происходить ее изменение. На все эти и другие вопросы отвечает теория динамической устойчивости летательного аппарата или устойчивости его движения. Эта теория позволяет, естественно, исследовать не только колебания летательного аппарата, но и общий случай движения аппарата на траектории и устойчивость этого движения. Теория динамической устойчивости использует результаты аэродинамических исследований, полученных на режимах неустановившегося обтекания, при котором на тело будут действовать в отличие от статических условий дополнительные аэродинамические нагрузки, зависящие от времени. [c.37]

Такое определение устойчивости связано с исследованием реакции летательного аппарата на возмущающие воздействия при условии, что эти воздействия сообщают параметрам невозмущенного движения некоторые начальные отклонения, а последующее движение рассматривается уже при отсутствии возмущений. При таком движении органы управления остаются закрепленными. Этот вид возмущенного движения, вызванный начальными возмущениями параметров, называется собственным или свободным. В такой постановке собственное движение летательного аппарата может рассматриваться условно как некоторое новое невозмущенное движение. [c.38]

Устойчивость летательных аппаратов. Метод подвижных осей часто применяется при исследовании устойчивости дирижабля или аэроплана. Ниже нами изложена схема исследования для случая прямолинейного горизонтального полета. [c.170]

Таким путем определяется продольная", как она называется, устойчивость летательного аппарата. Аналогичные методы исследования, будучи применены к уравнению (13), дают условия для поперечной устойчивости". [c.174]

При полете конусов с коническими стабилизаторами (юбками) на боковой поверхности возникают отрывные зоны, которые в ряде случаев также приводили к потере динамической устойчивости летательных аппаратов. Экспериментальные исследования, проведенные в аэродинамической тру- [c.164]

Исследование динамической устойчивости летательных аппаратов [c.303]

Определите производные устойчивости при крене летательного аппарата, форма и размеры которого представлены на рис. 11.14. При вычислении используйте аэродинамическую теорию тонких тел (метод присоединенных масс), а также результаты исследований сверхзвукового линеаризованного обтекания крыльев при Мое = = 1,5. [c.602]

Управляемость как степень восприимчивости объекта управления к воздействию рулей и устойчивость, характеризующая как бы невосприимчивость к подобному воздействию, являются в известном смысле противоречивыми понятиями. Действительно, чем более устойчив летательный аппарат, снабженный мощным хвостовым оперением, тем труднее осуществить его поворот при помощи руля. Правильный выбор соответствующей аэродинамической схемы, конкретной конструкции летательного аппарата, его органов управления и стабилизации с точки зрения обеспечения наивыгоднейшей управляемости и устойчивости составляет важнейшую задачу современной аэродинамики, в частности аэродинамической теории управления и стабилизации. При этом обеспечение управляемости и устойчивости связано с исследованием динамических свойств такого аппарата, описываемых указанной системой уравнений возмущенного движения. Их коэффициенты определяются компоновочной схемой, которой соответствуют определенные аэродинамические и геометрические характеристики, а также параметры движения по основной траектории. В результате решения этих уравнений выбирают наиболее рациональную динамическую схему летательного аппарата и соответствующую ей конструктивную компоновку, которая бы удовлетворяла баллистическим, технологическим и эксплуатационным требованиям, а также заданной управляемости и устойчивости. [c.6]

Исследования показывают, что степень влияния производных устойчивости на аэродинамические коэффициенты неодинакова и практическое значение имеет лишь часть таких производных, в числе которых производные второго порядка составляют весьма небольшую долю. Анализ такого влияния осуществляется в каждом конкретном случае в зависимости от аэродинамической схемы летательного аппарата и условий его движения. В результате устанавливается, от каких производных зависят аэродинамические коэффициенты (или соответствующие силы и моменты) и влиянием каких из них можно пренебречь. При этом для каждого коэффициента можно выявить характерную тенденцию, связанную с такой зависимостью. Рассмотрим, например, коэффициент продольной (осевой) силы, выражение для которого можно записать в виде [c.18]

Чтобы упростить исследование движения управляемого летательного аппарата и облегчить отыскание соответствующих аэродинамических характеристик, включая производные устойчивости, можно воспользоваться методом разложения общего движения на отдельные составляющие. [c.24]

Статическая устойчивость схематически подразделяется на продольную и боковую. При этом в случае продольной устойчивости полагают, что все возмущающие силы и моменты действуют в продольной плоскости связанных осей хОу. Таким образом, исследуются только такие движения аппарата, которые происходят в его плоскости симметрии при отсутствии крена и скольжения. При анализе боковой устойчивости рассматриваются возмущенные движения летательного аппарата, связанные с изменением углов крена и скольжения при неизменном угле атаки. Такие движения всегда взаимосвязаны. Отклонение элеронов вызывает не только крен, но и скольжение. Вместе с тем поворот улей направления приводит также к накренению. Поэтому исследование боковой устойчивости связано с анализом как моментов крена, так и моментов рыскания. [c.32]

Исследование устойчивости свободного движения летательного аппарата может быть проведено путем анализа дифференциальных уравнений, описывающих это движение. При этом если боковые параметры и производные по времени от продольных параметров в невозмущенном полете невелики, то можно рассматривать независимыми продольное и боковое движения, и, следовательно, изучать отдельно устойчивость каждого из этих движений. В тех случаях, когда имеет место резкое изменение характера движения, например при совершении маневра, такое разделение дви-38 [c.38]

При малом отклонении летательного аппарата от направления скорости полета коэффициенты момента и нормальной силы корпуса и оперения можно рассматривать величинами, пропорциональными углу атаки (или скольжения), и, следовательно, коэффициент центра давления, представляюш,ий собой отношение этих коэффициентов, — постоянным значением. Исследование запаса статической устойчивости должно быть увязано с изменением положения центра масс конструкции. Такое изменение может происходить, в частности, за счет выгорания топлива при движении летательного аппарата на активном участке траектории. В общем случае следует учитывать также и возможность изменения положения центра давления, обусловленного большими отклонениями аппарата. [c.60]

Одним из эффективных в аэродинамической теории тонких тел является метод присоединенных масс. В отличие от рассмотренного ранее способа расчета аэродинамических коэффициентов и статических производных устойчивости, основанного на исследовании параметров обтекания с учетом интерференции, этот метод позволяет определить непосредственно аэродинамические характеристики. Вместе с тем метод присоединенных масс расширяет возможности аэродинамических расчетов для большего числа конфигураций летательных аппаратов и является основой определения наряду со статическими производными устойчивости также вращательных производных и производных по ускорениям. [c.155]

Кантор Б. Я-, Коломак В. Д. Об устойчивости гибких пологих конических оболочек в условиях ползучести. — В кн. Всесоюз. конф. по автоматизации исследований несущей способности и длительной прочности летательных аппаратов (Харьков, 21— 24 окт. 1975 г.) Тез. докл. Харьков, авиац, ин-т, 1975, с. 175. [c.98]

Большинство материалов имеют относительно плохую устойчивость к дождевой эрозии при контакте самолета во время полета с дождем, снегом или льдом. Скорость, угол удара, частота и масса капель определяют скорость эрозии любого композита. Увеличение прочности и стойкости к ударным нагрузкам слоистого пластика достигается изменением его состава, но в большинстве случаев его покрывают стойким к дождевой эрозии защитным слоем, способным рассеивать часто повторяемые и дискретные дозы энергии, не вызывая заметного повреждения субстрата. Сказанное в основном касается конструкций летательных аппаратов, таких как обтекатели радиолокационной антенны, подвергающиеся воздействию факторов полета с высокими скоростями, или передние кромки быстро вращающихся лопастей, например на вертолете. Для определения относительной стойкости различных покрытий [19] могут быть проведены их эмпирические исследования на испытательном оборудовании с органами управления. Система может быть также смоделирована математически, а затем проверена эмпирическими испытаниями [20]. Много информации можно почерпнуть также из литературы, где показано влияние варьирования компонентов, входящих в композиционный материал [211. [c.293]

Трудно перечислить разнообразные нелинейные механические системы, которые применяются в современном машиностроении и приборостроении. Это многочисленные устройства амортизации и демпфирования транспортных механизмов, средства виброзащиты точных приборов, нелинейные звенья систем автоматического регулирования и др. Нелинейными соотношениями описываются деформации тонкостенных конструкций летательных аппаратов и судов, нелинейные задачи решают при исследовании динамической устойчивости и сейсмостойкости сооружений, при изучении процессов упругопластического деформирования и т. д. [c.6]

Продольная балансировка. Рассмотрим прямолинейный полет с равномерной скоростью в продольной плоскости при условии, что летательный аппарат обладает достаточно высокой степенью статической устойчивости. При этом условии, как показывают исследования, можно не учитывать воздействие момента тангажа, вызванного вращением относительно поперечной оси, проходящей через центр масс. [c.46]

От этих недостатков свободна методика исследования, основанная на рассмотрении уравнения движения <в вариациях относительно скорости и перегрузки летательного аппарата. С помощью этой же методики можно провести анализ устойчивости режимов скорости. Отметим, что необходимость такого анализа для летательного аппарата с РПД связана со спецификой прямоточного двигателя, заключающейся в зависимости тяговых характеристик от скорости полета. [c.245]

Одной из важных является задача о динамической устойчивости летательного аппарата. В заданном режиме полета аппарат об.шдает динамической устойчивостью, если отклонение кинематических параметров, вызванное. какими-либо воз.мущающими силами, в зависимости от времени уменьшается, поэтому возмущенное движение затухает и стремится к исходному программному полету. Если это условие не оеализуется, то наблюдается динамическая неустойчивость летательного аппарата. Исследование динамической устойчивости (или неустойчивости) осуществляется на основе уравнений вошущенного движения, в которые входят аэродинамические характеристики, зависящие от времени (так называемые нестационарные аэродинамические характерце пики). [c.242]

В постановке и решении ряда задач аэродинамики, в частности для схематизации движения воздуха и его действия на тела, немаловажную роль ыграли различные гидродинамические модели [26] При этом большую роль сыграли ударная теория сопротивления И. Ньютона (1686 г.), теория идеальной несжимаемой жидкости, разработанная Д. Бернулли (1738 г.) л Л. Эйлером (1769 г.), теория вязкой несжимаемой жидкости, созданная А. Навье (1822 г.) и Дж. Г. Стоксом (1845 г.), теория струйного обтекания тел, развитая Г. Гельмгольцем (1868 г.), Г. Кирхгофом (1869 г.), а в дальнейшем Рэлеем (1876 г.), Д. К. Бобылевым (1881 г.), Н. Е. Жуковским (1890 г.), Дж. Мичеллом (1890 г.), А. Лявом (1891 г.). Особое значение для становления аэродинамики имели работы Г. Гельмгольца, заложившего основы теории вихревого движения жидкости (1858 г.). В начале XIX в. появились понятия подъемной силы (Дж. Кейли) и центра давления. Дж. Кейли впервые попытался сформулировать основную задачу расчета полета аппарата тяжелее воздуха как определение размеров несуш,ей поверхности для заданной подъемной силы [27, с. 8]. В его статье О воздушном плавании (1809 г.) предложена схема работы плоского крыла в потоке воздуха, установлена связь между углом атаки, подъемной силой и сопротивлением, отмечена роль профиля крыла и хвостового оперения в обеспечении продольной устойчивости летательного аппарата я т. п. [28]. Кейли также занимался экспериментами на ротативной маши-де. Однако его исследования не были замечены современниками и не получили практического использования. [c.283]

Разделение общего движения аппарата на эти два вида возможно, если предположить, что система управления работает идеально , обеспечивая в течение всего полета равенство нулю моментов М , Му, М . О таком летательном аппарате и его системе управления говорят как о безынерционных. Предположение о безынерционности означает, что при отклонении рулей углы атаки и скольжения мгновенно (или достаточно быстро) принимают значения, соответствующие статически устойчивому положению аппарата. В этих условиях движение. его центра масс в плоскости полета исследуется независимо. При таком исследовании аэродинамические коэффициенты записываются в таком виде [c.25]

Данные об определении шарнирного момента используются при исследовании важного свойства летательного аппарата, которое связано с его статической устойчивостью при полете со свободными рулями. В этом случае рули занимают положение свободного равновесия, при котором шарнирный момент равен нулю, т. е. /Пша+т б = О (индекс ош> опускаем). Коэффициент момента тангажа, действующего на аппарат, определяется из выражения тгсв= Шга+Шг б . [c.84]

Прочность, жесткость и устойчивость конструкции должны быть обеспечены не в уш ерб работоспособности и стоимости конструкций. Так, самолеты и другие летательные аппараты должны быть возможно более легкими, а используемые в них материалы и технология производства — обеспечивать разумную их стоимость. Природа, решая этот вопрос для своих созданий — растений и животных, использовала эволюционный процесс естественного отбора, который основан на массовом эксперименте но выживанию особей под воздействием внешней среды. Среди этих воздействий были и такие, которые требовали достаточной прочности при минимальных затратах. В результате ей удалось создать такие замечательные в смысле прочности тела, как ствол бамбука, кости птиц и млекопитаюш,их и т.д. Человек при создании конструкций вынужден ориентироваться на минимум эксперимента, который требует обычно больших материальных затрат и длительного времени, и переносить центр тяжести на теоретические исследования. В частности, насуш,-ная необходимость в изучении таких фундаментальных свойств тел, как прочность, жесткость и устойчивость, привела к созданию в рамках механики обширного раздела этой науки — механики твердого деформируемого тела. Сопротивление материалов является частью этого раздела, сконцентрировавшей его [c.8]

Существенное развитие новых методов исследования произошло в теории устойчивости механических систем и в теории малых колебаний. Эти новые методы в значительной мере обусловлены развитием беспилотных летательных аппаратов. Кратко суть дела можно пояснить следующим образом. Современные системы управления полетом являются системами электромеханическими. Исполнительные органы систем управления — системы механические, органы, анализирующие обстановку полета, вырабатывающие команды управления и передающие их на соответствующие приемные устройства,— системы электрорадиотехнические. Работа системы управления может быть описана системой дифференциальных уравнений (для практически интересных случаев—системой нелинейных уравнений). Функционирование системы управления существенным обра- [c.32]

Статическую устойчивость подразделяют на продольную и боковую. При рассмотрении продольной устойчивости полагают, что все возмущающие силы действуют в плоскости связанных осей хОу и вызьшают моменты относительно оси Z, т. е. рассматривается движения аппарата в плоскости симметрии. При анализе боковой устойчивости рассматривают возмущенные движения летательного аппарата, связанные с изменением углов крена и скольжения при постоянном угле атаки. Такие движения всегда взаимосвязаны. Поэтому исследование боковой устойчивости связано с анализом моментов крена и моментов рыскания. [c.13]

Условия обтекания, а следовательно, и аэродннамическ 1е характеристики летательных аппаратов будут различными в зависимости от того, как изменяются в фиксированных точках омываемой поверхности параметры газа. Широкий класс задач обтекания, имеющих практическое значение, может решаться, как уже отмечалось. в рамках стационарной аэродинамики, предполагающей, что в указанных точках параметры не зависят от времени. Однако при исследовании устойчивости полета становится необходимым учитывать нестационарный характер обтекания, обусловленный неравномерностью скорости полета, колебанием или вращением летательного аппарата, та как в этих условиях характерным свойством омывающего потока будет локальное изменение его параметров со временем. Исследование такого характера обтекания относится к нестационарной аэродинамике. [c.12]

Необходимость разработки методов исследования пространственных теченнй газа в соплах обусловлена многими прнчннамп. Так, в осесимметричных соплах, которые широко используются прп решении многих технических и научных задач, симметрия течения может не иметь места. Это, в частности, связано с наличием неснм-метричных возмуш[ений потока на входе в сопло. Несимметрия течения возникает также из-за несимметричных искажений стенок сопла. Кроме того, требования к геометрическим формам сопла могут диктоваться конструктивными особенностями двигательных установок или летательного аппарата в целом. Возможно использование сопла с некруглым сечением (например, прямоугольным, шестиугольным и т. д.) или сопел с криволинейной осью . Во всех этих случаях важно уметь оценить влияние пространственности течения на локальные характеристики потока, на тяговые характеристики сопла и аэродинамическую устойчивость конструкции аппарата. [c.209]

Вторая гипотеза - гапотеза о квазистационарности. Эта гипотеза в той или иной форме также широко используется в прикладной аэродинамике. При исследовании устойчивости различных режимов полета летательных аппаратов, эффектов флаттера и некоторых других задач аэрогадро— упругости обсуждались и вопросы обоснования и границы применимости этой гапотезы. Гипотеза о квазистационарности связана с каждым из двух упомянутых выше свойств среды. Рассмотрим их несколько подробнее. [c.11]

В работе [2] показаны преимущества частотного метода анализа при исследовании устойчивости двумерных систем. В настоящей работе этот метод используется при решении задачи анализа устойчивости трехмерных САУ, которые нашли достаточно широкое применение среди систем автоматического управления силовыми установками летательных аппаратов. С учетом специфики этих систем управления рассматривается такой класс МСАУ, в которых связь между сепаратными каналами управления осуществляется только через объект управления, т.е. искусственные связи между регуляторами отсутствуют. [c.172]

Большой вклад в развитие динамики винтокрылых летательных аппаратов внесли российские ученые. Ими были проанализированы особенности динамики полета винтокрылого аппарата на специфических вертолетных режимах полета, в первую очередь на режиме косой обдувки несущего винта при полете с поступательной скоростьк (Д.П. Рябушинский и Н.Е. Жуковский) и на режиме авторотации (Д.П. Рябушинский, Б.Н. Юрьев и др.), теоретически осмыслена при-i рода сил и моментов, действующих на вертолет в полете, начаты исследования повышения устойчивости вертолета, разработаны средства автоматической стабилизации. Эти исследования характеризуют отечественное вертолетостроение в 1907—1914 гг. [c.94]

Учтя рекомендации Д.П. Рябушинского, А.С. Корзинщиков в 1912 г. в книге Геликоптер и его будущность опубликовал проект вертолета, основные идеи и результаты своих опытов. Он продолжил исследования винтов, заменив на стенде ручной привод приводом от мотора в 2 л.с. На IV Всероссийском воздухоплавательном сьезде в Петербурге в (1914 г. Корзинщиков доложил о ходе своих исследований. Ряд мос-К0ВСКИХ капиталистов и общественные организации пообещали ему поддержку в постройке вертолета, но началась мировая война и изобретателю сообщили, что теперь не до того . За четыре года он истратил на опыты 1500 рублей из личных средств. На разработку чертежей вертолета и проведение дополнительных экспериментальных исследований требовалось еще 1000 рублей, а на постройку одно- двухместного вертолета с двигателем Гном в 60—80 л.с. — еще 10—15 тысяч. За ними A. . Корзинщиков в августе 1915 г. обратился в Центральный военно-промышленный комитет. Он обещал построить вертолет за 3—4 месяца. Однако эксперты отдела изобретений комитета отказали Кор-зинщикову в помощи При современном состоянии техники воздухоплавания идея создания летательного аппарата геликоптерного типа представляется вряд ли осуществимой. Кроме того, устойчивость предложенного Вами аппарата ничем не обеспечена. Ввиду сказанного отдел вашим изобретением пока не предполагает воспользоваться . Данный отзыв отражал точку зрения ведущих специалистов авиации того времени, справедливо полагавших, что время вертолетов еще не наступило, и предпочитавших в тяжелое военное время оказывать финансовую помощь более перспективным разработкам. [c.170]

Глубина проработки средств продольно-поперечного управления непосредственно зависела от уровня представлений о динамике полета вертолета. Винтокрылый аппарат считался идеально устойчивым средством воздушной навигации. Органов создания продольного и поперечного управляющих моментов, как правило, не предусматривалось. Впервые они встречаются в 1891 г. в проекте С.А. Гроховского, что, по-видимому, связано с переосмыслением опыта воздухоплавания и анализом результатов опытов с моделями. В 1901 г. вышла брошюра Д. Чумакова — первая работа в области динамики полета винтокрылых летательных аппаратов. Проведенные затем во вновь созданных аэродинамических лабораториях экспериментальные исследования несущих винтов позволили выявить силы и моменты, действующие на винте, и подтвердили целесообразность установки органов продольнопоперечного управления. Появились различные предложения повышения устойчивости вертолетов, в том числе и прообразов современных автопилотов. [c.205]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...