| |
конструктивных параметров самолёта: жёсткости, относительной толщины профиля,
размещения масс, положения и способа крепления двигателей, степени весовой
балансировки органов управления и др. Эта зависимость не монотонна, и изменение
какого-либо параметра в одну и ту же сторону может в одних случаях приводить к
увеличению Vкр, а в других — к снижению. В ряде случаев даже малое изменение
конструктивного параметра влечёт за собой весьма сильное изменение Vкр.
При анализе безопасности от Ф. целесообразно условно разделять все виды Ф.,
которым может быть подвержен самолёт, на две основные группы: безрулевой Ф. и
рулевой Ф., или Ф. органов управления. К первой группе относится Ф. тех видов,
при которых можно пренебречь относительными перемещениями органов управления,
то есть считать, что руль (или элерон) является как бы жёсткой, неотклоняемой
частью основной несущей поверхности (крыла, стабилизатора, киля). Ко второй
группе относится Ф. тех видов, в которых главную роль играют колебания органов
управления (элеронов, элевонов, руля, триммера и др.). Внутри каждой группы Ф.
существует большое число различных форм Ф., отличающихся как характером упругих
деформаций и перемещений конструкции, так и значениями Vкр и частоты колебаний
рфл. Во многих случаях название Ф. показывает, какие именно упругие деформации
и перемещения конструкции (её степени свободы) являются в данном случае
определяющими: например, различают изгибно-крутильный Ф. крыла (крыло при
вибрациях изгибается и закручивается), изгибно-элеронный Ф. (крыло изгибается и
отклоняется элерон), крутильно-элеронный Ф. (крыло закручивается и отклоняется
элерон), изгибно-элеронно-триммерный Ф. (крыло изгибается, отклоняются элерон и
триммер).
Изменением конструктивных параметров самолёта Vкр всегда может быть увеличена.
Например, для изгибно-крутильного Ф. крыла к увеличению Vкр приводят:
одновременное увеличение всех жёсткостей конструкции; увеличение жёсткости
кручения крыла, приводящее к повышению частоты его крутильных колебаний;
перемещение вперёд линии центров масс сечений крыла; уменьшение разноса масс по
хорде (в особенности к концу крыла); увеличение сужения крыла; рациональные
размещения больших сосредоточенных грузов на крыле (двигатель, баки, шасси и др.
); увеличение жёсткости заделки корневого сечения. Для элеронного Ф. крыла к
увеличению Vкр приводят: весовая балансировка элерона; одновременное увеличение
всех жёсткостей конструкции; увеличение жёсткости силовых приводов и проводки
управления (при котором, однако, не происходит сближения частот собственных
колебаний крыла и элерона на проводке); присоединение к элерону гидравлического
или инерционного демпферов; весовая балансировка триммера (если элерон имеет
триммер) и увеличение жёсткости его проводки. Для «местного», так называемого
панельного, Ф. обшивки к увеличению Vкр приводят: увеличение толщины обшивки;
уменьшение линейных размеров «клетки», образуемой продольно-поперечными
элементами набора (крыла, корпуса, головки ракеты и др.).
Для Ф. лопасти несущего винта вертолёта к увеличению Vкр (понимается
критическое число оборотов несущего винта) приводят: уменьшение «поперечной
центровки» лопасти, то есть перемещение вперёд линии центров масс поперечных
сечений лопасти; использование профилей с возможно более задним положением
аэродинамических фокусов; уменьшение передаточного числа регулятора взмаха;
увеличение жёсткости защемления лопасти в комле на кручение.
Для Ф., каждой формы можно указать два — три конструктивных параметра,
изменение которых особенно сильно изменяет значение Vкр. Эти характерные
(«определяющие») параметры различны для различных форм Ф. После задания
линейных размеров самолёта к числу таких параметров будут относиться, например,
жёсткость крыла на кручение или местоположение двигателя на крыле, расстояние
от центра тяжести органа управления до его оси вращения (степень весовой
балансировки).
Существуют 2 основных типа зависимости Vкр от определяющего параметра. Один из
них типичен для безрулевого Ф. (рис. 1, а, б), а другой — для рулевого Ф. (рис.
1, в). В тех случаях, когда имеет место зависимость первого типа, должны быть
выдержаны такие значения определяющих параметров, при которых Vкр в достаточной
степени превышает Vпред то есть должен быть выдержан запас по значению скорости
полёта. В тех случаях, когда имеет место зависимость второго типа, должны быть
выдержаны такие значения определяющих параметров, при которых Ф. невозможен при
любой скорости полёта, то есть должен быть выдержан запас по параметру.
Для каждого конкретного ЛА значение Vкр устанавливается при проектировании в
результате комплекса следующих работ: определения масс и жёсткостей
конструкции; определения аэродинамических воздействий на колеблющееся крыло
(стабилизатор, киль и др.); расчёта на Ф.; испытаний на Ф. в аэродинамических
трубах динамически подобных флаттерных моделей, частотных испытаний натуры и
модели; лётных испытаний на Ф.
Основная задача модельных испытаний и расчёта на Ф. — определить Vкр (рис. 2) и
убедиться в том, что для всех высот кривая наименьших Vкр данного ЛА лежит (с
известным запасом) правее заданной техническими требованиями кривой Vпред (или,
что вообще Vкр не существует, является мнимой величиной).
Определяя Vкр при различных значениях конструктивных параметров, устанавливают
границу устойчивости в координатах (V, {{?}}i), где {{?}}i — некоторый
конструктивный параметр (рис. 3). В результате испытаний и расчётов на Ф.
определяют запасы по скорости полёта и запасы по параметрам. Другая основная
задача испытаний и расчётов на Ф. — подбор весовой балансировки.
Как всякое автоколебание, Ф. может иметь предельный цикл. Однако достижение
безопасности от Ф. должно исключать возможность самого появления Ф. в полёте,
поэтому определение предельных циклов обычно не входит в задачу испытаний и
расчётов на Ф.
|
|