91.Колебания и аэроупругость авиаконструкций.

Прочность конструкции ЛА в целом и его отдельных агрегатов – это способность выдерживать действующие нагрузки без остаточных деформаций и разрушений Жесткость – способность в заданных пределах изменять под нагрузкой исходную геометрическую форму

Под действием воздушной нагрузки (разрежение над крылом и повышение давления под крылом, крыло изгибается вверх). При этом верхняя поверхность крыла сжимается, а нижняя растягивается. Взаимовоздействие аэродин-х сил с силами упругости и инерционными силами возни-ми в процессе изгибных и крутильных деформаций кон-ии порождает аэроупругие явления, которые делятся на стат-ие и дин-ие. Стат-ие аэроупругие явления хар-ся взаимод-ем аэрод-их и упругих сил к ним относятся явление дивергенции несущей поверхности и реверс рулевых поверхностей. Дивергенция – это явление когда под действием аэрод-их сил несущей поверхности (крыло, оперение) закручивается вплоть до разрушения

92. Вибрации частей ла.

Конструкция планера самолета, взаимодействуя с окружающей средой, может входить в режимы упругих периодических колебаний различных видов:

1. Собственные (свободные) колебания - периодические упругие колебания элементов конструкции или всего планера самолета, возникающие после внешнего однократного толчка и протекающие в изолированной системе. В этом случае характер колебаний определяется только внутренним строением системы, зависящим от ее массы, характеристик демпфирования и упругости. 2. Вынужденные колебания - периодические колебания элементов конструкции или частей самолета, возникающие под воздействием внешней периодической силы и поддерживаемые ею. Периодичность этих колебаний определяется частотой изменения возбуждающей силы. Энергия для вынужденных колебаний поступает от действия возбуждающей внешней периодической силы. Характер колебаний определяется как внешней силой, так и физическими параметрами самой системы.

К источникам переменных нагрузок относятся:

• возмущения обтекающего самолет воздушного потока вследствие турбулентности атмосферы;

• возмущения потока, возбуждаемые самим летящим самолетом и действующие на него;

• вибрации, создаваемые двигателями.

Переменные нагрузки вызывают колебания элементов конструкции самолета с частотами, равными частотам возбуждающих переменных сил. Наиболее опасным является случай, когда частоты сил, возбуждающих колебания, оказываются близкими или равными частотам собственных колебаний конструкции или ее элементов. Возникающие при этом резонансные колебания характеризуются резким увеличением их амплитуд, что может привести к разрушению конструкции. Для устранения возможности возникновения резонанса стараются так выполнить конструкцию и ее элементы, чтобы частоты их собственных колебаний были далеки от частот возбуждающих сил.

Основными видами вынужденных колебаний частей конструкции современного самолета являются колебания, вызванные переменностью аэродинамических сил, действующих на самолет. Турбулентность атмосферы, а также "вихревые следы", оставляемые другими самолетами, могут быть мощными возбудителями вынужденных колебаний конструкции самолета. Однако столкновение с ними часто носит случайный характер.

Наибольшую опасность представляют вибрации от переменных аэродинамических сил, возникающих в результате срывов потока с расположенных впереди частей, получившие название бафтинга. Срыв потока может происходить с крыла, особенно на больших углах атаки самолета, а также с любой другой поверхности, находящейся в потоке воздуха: с фонарей кабин, зализов, оперения, пилонов и гондол двигателей, антенн и т.д.

К самовозбуждающимся колебаниям относится флаттер некоторых частей самолета под действием возбуждающих аэродинамических сил в результате их взаимодействия с упругими и инерционными силами в конструкции. Флаттер характеризуется быстрым и внезапным для пилота возрастанием амплитуды возникших колебаний, а иногда и разрушением конструкции самолета.

Вибрациям, вызванным турбулентностью атмосферы подвержены не только крыло, но и другие части самолета, в частности фюзеляж. Для борьбы с такими вибрациями на современных самолетах применяют системы автоматического демпфирования колебаний. Принцип действия этих систем основан на создании сил и моментов, противодействующих упругим колебаниям конструкции. В качестве датчиков колебаний можно использовать акселерометры, расположенные в центре тяжести самолета. Полученный сигнал преобразуется в команду, которая поступает на привод рулевых поверхностей, при отклонении которых создаются силы, демпфирующие колебания.

Вибрации частей самолета оказывают вредное воздействие на его оборудование. При этом могут нарушаться нормальные режимы работы оборудования, снижается срок его службы и надежность. Поэтому в последние годы большое внимание уделяется созданию специальных средств защиты оборудования от динамических воздействий. С помощью амортизаторов изменяют жесткость конструкции, и, следовательно, ее частотную характеристику. Таким путем можно добиться устранения опасных вибраций.

93. Аэроупругость Конструкция с-а является упругой, поэтому под нагрузкой она деф-ся. В потоке воздуха это приводит к изменению аэрод-ой нагрузки, что в свою очередь вызывает дополнительные деформации конструкции. Большие деф-ии влияют на величину и распределение аэрод-ой нагрузки, на устойчивость и управляемость самолета, могут приводить к потере стат-ой устойчивости конструкции. В процессе деформации конструкции возможно возникновение инерционных сил, которые совместно с аэродинамическими и упругими силами обусловливают колебания конструкции и могут стать причиной ее динамической неустойчивости. Изучение взаимодействия аэрод-их, упругих и инерционных сил и влияния этого взаимодействия на конструкцию самолета составляет содержание теории аэроупругости. Аэроупругие явления принято делить на статические и динамические. При стат-ких явлениях силы зависят лишь от самих деформаций и не зависят от их изменения во времени. Сюда относятся местные деформации обшивки, деф-ии крыла, оперения, фюзеляжа и влияние их на перераспределение нагрузки, реверс рулей и элеронов, "всплывание" элеронов, перекручивание (дивергенция) крыла, оперения, пилона и т.п. Перечисленные явления обусловливаются взаимодействием аэродих и упругих сил. При дин-их явлениях силы зависят не только от деф-ий, но и от изменения их во времени. Дин-ие аэроупругие явления - флаттер, бафтинг, трансзвуковые колебания рулей и пр. - обусловлены взаимодействием аэрод-их, упругих и инерционных сил. Вследствие деф-ий крыла, оперения и фюзеляжа изменяются аэродинамические нагрузки, действующие на самолет, и характер их распределения. Это вызывает перемещение положения фокуса самолета, т.е. точки приложения приращения аэродинамических сил при изменении угла атаки.