Учебник Житомирский (553622), страница 89
Текст из файла (страница 89)
рушение1 крыла, оперения, пилонов крепления двигателей и других частей планера в воздушном потоке, которое может произойти при увеличении угла их закручивания аэродинамическими силами, величина которых возрастает с увеличением угла закручивания. 382 Рис. ) 0.2. К пояснению явления потери статической устойчивости крыла (дивергенция) (10.6) 10.5.3. Конструктивные меры борьбы с дивергенцией.
Основным условием предотвращения дивергенции является выполнение условия 1~„„-: 1~,„. Как следует из выражения (10.6), конструктивные меры борьбы с дивергенцией включают меры по увеличению жесткости конструкции агрегатов планера. Зти меры уже рассматривались выше в подразд. 10.4.3. Анализ влияния на значение 1~„,„входящих в выражение (10.б) величин позволяет определить и другие меры борьбы с дивергенцией. Менее подвержены дивергенции крылья малых удлинений с таким распределением материала конструкции по контуру сечения агрегата, при котором х ж — х, пип, а также стреловидные крылья с Х.: О, так как они лрн изгибе закручиваются на уменьшение угла атаки, чем значительно увеличивают $'„„, (см.
рис. 2.10, а и 3.17, а). Крылья с отрицатель. ной стреловидностью, наоборот, при изгибе закручиваются на увеличение угла атаки и, как это видно из тех же графиков Р.„,=~® (см. рис. 3.17, а), имеют низкие значения 1'„„. Зто длительное время сдерживало применение таких крыльев, Сейчас применение на таких крыльях КМ с определенной ориентацией несущих слоев, осуществляющих подтяг нижней передней части поверхности крыла и препятствующих тем самым увеличению углов атаки крыла при его изгибе вверх, позволяет ликвидировать этот недостаток. Явления реверса и дивергенции могут возникнуть на агрегатах планера при их нагреве и боевом повреждении, ослабляющем жесткость конструкции 61„. При нагреве снижаются значения модулей упругости Е и 6 и появляются температурные напряжения, а при боевых повреждениях нарушаются работоспособность силовых элементов при восприятии изгиба и замкнутость контуров, которые должны воспринимать кручение, Отсюда конструктивные меры, снижающие температурные напряжения (см.
$1.9) в конструкции, и меры, повышающие ее боевую живучесть, положительно сказываются на предотвращении появления в полете таких опасных аэроупругих явлений как реверс и дивергенция. $16.6. В ы нужде и н ы е кОл е6 А н и я А г Р е ГАТОВ сАмОл ет А В и Ол ете Колебания агрегатов самолета в полете возникают под воздейсгвием возмущающих сил. Их источники. колебания силовой установки, акустические колебания, стрельба из пушек, турбулентная атмосфера, сорванный поток от впереди расположенных частей самолета. Возникающие при этом силы вызы. вают колебания агрегатов планера (крыла и оперения) и их отдельных частей (например, панелей). Совпадение частот собственных и вынужденных колебаний приводит к резонансу и увеличению амплитуд колебаний. Сами колебания (например, циклические воздействия турбулентной атмосферы на тяжелые дозвуковые неманевренные самолеты) приводят к усталостному износу конструкции н ее старению, к выходу из строя оборудования, приборов и т.
д. Вынужденные колебания могут возникать в результате взаимодействия аэродинамических, упругих и инерционных сил (флаттер крыла, оперения, панельный флаттер и др.). Траисзвуковые вынужденные колебания рулей (элеронов) могут возникнуть из-за неточности обводов агрегатов планера и рулей, несимметричности скачков уплотнения и люфтов в проводке управления рулями (элеронами). 1ак например, нз-за перераспределения нагрузки на поверхности рулей (элеронов) неравномерность сил, действующих на руль при несимметричном перемещении скачков уплотнения по оперению (крылу), может 384 вызвать его отклонение и привести к колебаниям оперения (крыла).
10.6Л. Бафтинг оперения — это вынужденные колебания оперения под воздействием сорванного завихренного потока от впереди лежащего крыла„ надстроек на фюзеляже, пилонов двигателей, подвесных баков, открытого грузового люка и т. д. При возникновении резонансных колебаний возможно быстрое разрушение конструкции.
В других случаях повторные нагрузки на опе ение могут со временем привести к его усталостному разрушению. азличают скоростной и нескоростной бафтинг. Скоростной бафтииг возникает на околозвуковых скоростях полета при отрыве пограничного слоя при возникновении скачков уплотнения, иескоростной бафтаяг — при срыве потока на больших углах атаки.
Знергия вихрей при скоростном бафтинге в десятки раз превосходит энергию вихрей при нескоростном бафтинге. Мер ы борьбы с бафти игом заключаются в улучшении аэродинами. ческих форм самолета, снижении интерференционного влияния агрегатов в местах их стыков, в выносе оперения (горизонтального) из зоны спутной струи (см. рис. Ь.З) и, наконец, в недопущении тех режимов полета, при которых полностью предотвратить бафтинг не удается. $16.7. ФЛАТТЕР !3 Зак 309 Флагтер — это самовозбуждающиеся незатухающие колебания частей самолета, возникающие в результате взаимодействия аэродинамических, упругих и инерционных сил, С проблемой флаттера крыла, оперения и других частей самолета сталкивались каждый раз при резком снижении жесткостных характеристик конструкции (переход к монопланному крылу, снижение относительных толщин профилей, переход к стреловидным крыльям) и при резком увеличении скоростей полета.
Разрушительные последствия флаттера привлекли внимание таких ученых как М. В. Келдыш, Е. П. Гроссман, В Н. Беляев и др. Зтими учеными разработана теория, проведены экспериментальные исследования этого опасного явления и получены основные соотношения для определения 1~„„ф,, И сейчас без подтверждения того, что критические скорости, при которых наступают различные формы флаттера, Р„„ф, > Р,„, ни один самолет не сертифицируется. Запас но $'„,ф должен быть таким, чтобы соблюдалось условие Г„~ ° (1,25...1,3)1~„„„. Сейчас известно много форм флаттера частей самолета, отличающихся различными сочетаниями деформаций конструкции во время колебаний. Наиболее распространенными из них являются: изгибно-крутильный флаттер крыла (оперения), сопровождающийся изгибом и закручиванием крыла (оперения); изгибно- (или (и) крутильно) элеронный флаттер, при котором происходит изгиб (кручение) крыла или и то и другое вместе и отклонение элеронов; изгибно- (илн изгибно-крутильно) рулевой флаттер горизонтального оперения, сопровождающийся изгибом (изгибом и кручением одновременно) фюзеля.
жа и симметричным отклонением рулей, Закономерности возникновения и развития различных видов флаттера общие, Ниже в качестве примера более подробно рассматривается изгибнокрутильный и изгибно-элеронный флаттер. 10.7.1. Изгибно-крутильнмй флаттер кры,еа — это такая форма незатухающих вынужденных колебаний крыла, которая характеризуется совместностью изгибно-крутильиых колебаний крыла и наличием возбуждающих и демпфирующих аэродинамических, упругих и инерционных сил.
Для того, чтобы колебания были незатухающими, надо, чтобы работа возбуждающих сил была равна или была больше работы демпфирующих сил, а сами колебания были совместными изгибно-крутильными. Совместность изгибно-крутильных колеба- 385 при этом уменьшается плечо (х т — х ж ) инерционной силы Р.„, закручивающей крыло, При х т — х ® — — О флаттер просто невозможен, так как предотвращается совместность изгибных и крутильных колебаний крыла, являющаяся важнейшим условием возникновения флаттера. Эту же цель (хт — х®) 0 преследует установка на крыле противофлаттерных грузов. Установка таких грузов в носке концевой части крыла, где ускорения у достигают наибольшего значения, позволяет решать задачу борьбы с флаттером нри наименьших затратах массы.
Положительную роль в решении такой задачи играет установка на крыле двигателей с выносом гондол с двигателями вперед по отношению к хорде крыла. Применение треугольных и стреловидных крыльев с т > О и большим сужением, у которых изгиб сопровождается закручиванием крыла на уменьшение угла атаки, позволяет уменьшить диапазон изменения дополнительных аэродинамических сил, возникающих в процессе колебаний, и отодвинуть тем самым значение Р.„ф в сторону больших скоростей. 10.7.3.
Изгибно-элероииый флаттер крыла — это такая форма незатухающих вынужденных колебаний, которая характеризуется совместностью изгибных колебаний крыла и отклонений элерона и таким соотношением возбуждающих Р, и демпфирующих Р„сил, когда работа возбуждающих сил равна или больше работы демпфирующих сил А,~ А,.
Физическая картина возникновения изгиб- но-элеронного флаттера принципиально не отличается от рассмотренной выше физической картины изгибио-крутильного флаттера. Отклонение несбалансированного' элерона под действием собственных инерционных сил, возникающее при случайном отклонении концевой части крыла от нейтрального положения, приводит к возникновению возбуждающих и демпфирующих аэродинамических сил (рис. 104). На этом рисунке показаны положения концевой части колеблющегося крыла и элерона в течение полупериода при перемещениях крыла из нижнего положения 1(у=у, у=О, у=у ) к нейтральной линии Ш (у=О, у=у, у=О) (см. рис, 10.3, а) и далее к верхнему положению ~', и силы Р„., Р, и Р,.
В положении 1 сила инерции, приложенная к ЦМ элерона на расстоянии а от оси вращения и равная массе элерона, умноженной на у, создает момент, отклоняющий элерон в сторо~у, противоположную движению крыла (положение И). При этом на крыле, движущемся в воздушном потоке, возникают дополнительные аэродинамические силы Р„и Р„приложенные соотвегственно: Р„-- в Х 4АУ центре давления сил от отклонения элеро- на, Р, — в фокусе крыла (см. рис. 10.4) /' из-за его вертикального перемещения со скоростью у. В положении Ш отклонение 4~„ элерона достигает своего максимального К 7' значения (о = о,„„) Соответственно максимума достигают и значения возбужРд р м дающей и демпфирующей сил, Крыло в колебательном процессе проходит нейу- ~ '~и ащ тральное положение, после чего скорость его вертикального перемещения начинает падать, знак ускорения меняется, изменяя ~м а направление действия инерционной силы.
р„, ц14 1~ в „~„,„„„, „,,„„„, „„„„Угол отклонения элерона о,. начинает ВФннЯ нэгибно-эдеронного фдатт~ра уменьшаться, уменьшаются и силы Р» и ' У меебзланснрованнего элерана ЦМ еэ сечений иах<щятся позадн оси его вращеикя. Р,, В положении 1' 6,,=0, У=У - ° 9=0 У=У "° ~-=~ ~=' при движении крыла вниз все повторяется в обратном порядке. Читателю предлагается самостоятельно дополнить физическую картину изгибно-элеронного флаттера рассмотрением положений крыла за второй полу- период. Как видно из рис. 10.4, во всех положениях сила Р, оказывается нап авленной по вертикальной скорости движения крыла у, и она поэтому является возбуждающей силой. Сила Р, направлена против изгибного движени р я крыла и является демпфирующей.
От соотношения работ этих сил зависит, будут ли возникающие колебания крыла затухающими или незатухающими. Как и при других формах флаттера скорость полета, при которой А,=А„ называется критической скоростью флаттера $'„, ф. 10.7.4. Конструктивные меры по предотвращению изгибио-элерон ного флаттера включают меры, позволяющие выполнить условие 1~„,ф-> 1~,„Эти меры включают прежде всего весовую балансировку элерона, чтобы сила инерции элерона, приложенная в его ЦЯ, не создавала момент Р„„а, отклоняющий элерон в сторону, противоположную вертикальному движению крыла. Весовая балансировка элерона (а=О), увеличение жесткости проводки управления и устранение в ней люфтов практически исключает возможность появления изгибно-элеронного флаттера.
Балансировка злерона — это смещение ЦМ элерона на ось его вращения (100 %-ная балансировка). Она осуществляется с помощью рассредоточенных грузов, закрепляемых в носке элерона (см. 18 на рис 4.12, д), или сосредоточенных грузов — на кронштейне впереди оси вращения элерона. При использовании распределенного груза в носке элерона вдоль по его размаху балансировка элерона получается достаточно равномерной по его длине, ио из-за малого выноса груза по отношению к оси вращения масса груза получается большей, чем для сосредоточенного груза, который можно вынести вперед на кронштейне на большее расстояние (см.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
