Математическая модель оценки влияния аэродинамической компенсации поверхностей управления на уровень их колебаний при возникновении трансзвукового флаттера

Сафронов, АВ, Семон, БЙ, Недилько, АН
Косм. наука технол. 2018, 24 ;(4):14-23
https://doi.org/10.15407/knit2018.04.015
Язык публикации: Украинский
Аннотация: 
Случаи возникновения интенсивных колебаний элементов конструкций сверхзвукових авиационных и авиационно-космических летательных аппаратов на околозвуковых числах М полета имеют место в современной практике их эксплуатации. Некоторые из этих случаев заканчивались тяжелыми летными происшествиями, поэтому проблема уменьшения уровня колебаний аэродинамических поверхностей управления сверхзвуковых и гиперзвуковых самолетов при возникновении трансзвукового флаттера остается актуальной. Целью статьи является оценка возможности уменьшения уровня колебаний за счет аэродинамической компенсации поверхности управления и разработка математической модели оценки влияния аэродинамической компенсации поверхностей управления на уровень их колебаний при возникновении трансзвукового флаттера.
         Для решения этой проблемы проведен анализ публикаций, которые посвящены данной тематики и в которых изложены материалы лабораторных и натурных исследований данного явления. Поскольку колебания аэродинамических поверхностей управления при возникновении трансзвукового флаттера относятся к автоколебаниям с амплитудой граничного цикла, то есть относятся к нелинейным колебаниям, поэтому математическую модель оценки влияния аэродинамической компенсации поверхности управления на уровень их колебаний представлено в виде обычного дифференциального уравнения второго порядка с нелинейной правой частью. Для решения дифференциального уравнения данного типа был использован метод энергетического баланса, с помощью которого определялась амплитуда колебаний аэродинамических поверхностей управления. По результатам расчетов на основании предложенной модели получена зависимость уровня колебаний аэродинамических поверхностей управления от величины их аэродинамической компенсации, которая может быть предложена для предварительной оценки аэроупругих характеристик сверхзвуковых и гиперзвуковых самолетов.
Ключевые слова: аэродинамическая компенсация, аэродинамическая поверхность управления, математическая модель, сверхзвуковой самолет, трансзвуковой флаттер, шарнирный момент
References: 
1. Аэродинамическое исследование колеблющейся поверхности управления при трансзвукових скоростях. — М.: ЦАГИ, 1975. — Обзор № 456. — 105 с.
2. Гошек И. Аэродинамика больших скоростей. — М.: ИЛ, 1954. — 547 с.
3. Калмыков Л. А., Левкин В. Ф., Нуштаев П. Д. Исследование аэродинамических производных аэродинамического момента органов управления // Тр. ЦАГИ. — 1968. — 32 с.
4. Келдыш М. В. Избранные труды. Механика. — М.: Наука, 1985. — 568 с.
5. Лебедев А. А., Чернобровкин Л. С. Динамика полета беспилотных летательных аппаратов. — М.: Оборонгиз, 1962. — 548 с.
6. Левкин В. Ф. Экспериментальные исследования нестационарных аэродинамических характеристик поверхностей управления при трансзвуковых скоростях // Тр. ЦАГИ. — Вып. 2132. — 1982. — 16 с.
7. Пановко Я. Г. Введение в теорию механических колебани. — М.: Наука, 1980. — 272 с.
8. Сафронов О. В., Неділько О. М., Сафронов В. О. Адаптована математична модель оцінки збуджених шарнірних моментів аеродинамічних поверхонь керування надзвукових літаків на трансзвукових швидкостях польоту // Зб. наук. праць ЦВСД НУОУ. — 2014. — № 3 (52). — С. 28—33.
9. Сафронов О. В., Неділько О. М., Сафронов В. О. Порівняльний аналіз теоретичних та розрахунково-експериментальних методів оцінки характеристик трансзвукового флатера // Зб. наук. праць ЦВСД НУОУ. — 2015. — № 1 (53). — С. 41—48.
10. Сафронов О. В., Неділько О. М. Математична модель оцінки максимально можливих величин збуджених шарнірних моментів аеродинамічних поверхонь керування при виникненні трансзвукового флатера // Наука і техніка Повітряних Сил Збройних Сил України. — 2016. — № 4 (25). — С. 19—23.
11. Семон Б. Й., Сафронов О. В., Неділько О. М. Трансзвуковий флатер: від МіГ-25 до Space Ship Two // Наука і оборона. — 2016. — № 3. — С. 32—35.
12. Стрелков С. П. Введение в теорию колебаний. — М.: Наука, 1964. — 440 с.
13. Чаплыгин С. А. О давлении плоскопараллельного потока на преграждающие тела // Избранные тр. Механика жидкости и газа. Математика. Общая механика. — М.: Наука, 1976. — С. 97—130.  
14. Яковлев К. П. Краткий физико-технический справочник. — М.: Физматгиз, 1960. — Tом ІІ. — 412 с.