Файл: Конструкция летательных аппаратов учебник..pdf

тера в полете надо скорость снизить. На сверхзвуковых скоро­

меньшей степени) линий тяжести и жесткости. Флаттер невоз­

применяют, если Уф < УтахРазмещают грузы в носке концевой части крыла. В этом случае необходимый вес груза получается наименьший, так как. ускорения этой части крыла наибольшие. Критическая скорость флаттера прямого крыла с постоянными по размаху: (хт — хф), G/Kp, с“, погонным весом и с грузами

314

н а к о н ц е с в я з а н а с К ф к р ы л а б е з г р у з о в с о о т н о ш е н и е м

/Г " .....

а<ЛрГС2

4 (-^т ' ф) G Kp

где GTр — вес груза;

GKр — вес консоли крыла;

а — расстояние от ц.т. балансира до оси жесткости крыла.

Вторая группа включает способы, увеличивающие собствен­ ные частоты конструкции и прежде всего частоту крутильных

основан на том, что энергия, рассеиваемая за цикл колебаний,

можно утолщением обшивки и применением материалов с вы­ соким модулем упругости G. Уменьшить I можно размещением

гольных и стреловидных крыльев, а также крыльев с большим сужением и малым удлинением.

Четвертая группа способов включает использование средств автоматики для гашения колебаний, демпферов, увеличиваю­ щих конструктивное трение упругой подвески грузов (напри­ мер, шасси), играющей роль гасителя колебаний.

Рассмотренные группы способов применяют и для предот­ вращения других видов флаттера.

296. Элеронные формы флаттера крыла. Различают изгиб-

но-элеронный, крутильно-элеронный и изгибно-крутильно-эле- ронный флаттеры. Существо их одинаково. Рассмотрим только- изгибно-элеронный. Пусть под действием случайного возмуще­ ния абсолютно жесткое на кручение крыло было выведено из. положения равновесия и прогнулось вверх на величину у \(г) (фиг. 13.17, 1). После исчезновения случайного возмущения крыло под действием сил упругости Яуп начнет с ускорением перемещаться к положению равновесия. Появится инерционная

К

масса элерона). Момент упругих и инерционных сил вызоветповорот элерона против хода часовой, стрелки (если ц.т. эле-

315

рона расположен позади оси вращения, тяги управления доста­

Ръ, направленная в сторону движения крыла. Картина изгиб- во-элеронного флаттера повторяет картину изгибно-крутиль-

происходит за счет отклонения элерона, а управление ею — за счет взаимодействия изгибных деформаций крыла у и поворо­ та элерона 8Э.

297. Основной способ борьбы с элеронными формами флат тера относится к первой группе (см. п. 295). Этот способ на­ правлен на устранение инерционной и аэродинамической связи между изгибом крыла и поворотом элерона. Такой связи не будет, если ликвидировать шарнирный момент от инерционных (и в общем случае — аэродинамических) сил элерона. Допу­ стим, абсолютно жесткий элерон при колебаниях крыла вокруг своей оси не вращается. Тогда ускорение элементарной массы

чтобы сумма моментов этих сил относительно оси элеронов рав-

3 1 6

н я л а с ь н у л ю : I ху dm 3= 0 . Д о р е ш е н и я з а д а ч и о ф л а т т е р е а м ­

плитуда колебаний у (г) неизвестна и приведенной формулой трудно воспользоваться. Упростим ее, полагая прогиб пропор­ циональным расстоянию до оси х: y = Cz. Тогда условие равновесия элерона будет выглядеть

Таким образом, для ликвида­ ции 'инерционного воздействия изгиба крыла и поворота эле­ рона необходимо, чтобы цент­ робежный момент инерции !хг — 0. Обычно ц.т. элерона расположен позади оси шар­ ниров. Поэтому в носок закла­ дывается груз, обеспечиваю­ щий динамическую баланси­ ровку элерона, при которой

/ хг = | xz dma — ^ x rz dmT= 0,

где dmr — элементарная

масса груза. Условие динамической балансировки элерона при крутильно-элеронном флаттере имеет несколько другой видг

^ х ( х + a)dm3 — ^ х Г(а — xr)dm r = 0, где а — расстояние от

оси шарниров до линии жесткости, вокруг которой закручивается крыло. Так как а ф 0, требуется некоторая статическая пере­ балансировка.

Критическую скорость элеронных форм флаттера можно' также повысить применением демпферов, устранением люфтов

иповышением жесткости проводки управления.

298.Флаттер оперения. Существует несколько форм, в том

числе и таких, как и у изолированного крыла. Однако наибо­ лее опасными являются рулевые формы, связанные с упругостьюфюзеляжа. К ним относятся:

1)изгибно-рулевой флаттер горизонтального оперения с двумя степенями свободы: изгиб фюзеляжа и отклонение рулявысоты или поворот управляемого стабилизатора;

2)крутильно-рулевой флаттер горизонтального оперения с двумя степенями свободы: кручение фюзеляжа и отклонение рулей высоты в разные стороны;

3)флаттер вертикального оперения с тремя степенями сво­ боды; горизонтальный изгиб и кручение фюзеляжа и отклоне­ ние руля направления. Кроме того, могут быть триммерные

формы флаттера.

Рассмотрим физическую картину только изгибно-рулевого- флаттера. Она подобна картине изгибно-элеронного флаттера. Пусть под действием случайного возмущения фюзеляж прогнул-

317

ся вверх (фиг. 13.19, /). После исчезновения этой причины фю­ зеляж со стабилизатором под действием сил упругости будет ускоренно возвращаться к положению равновесия 3. При рас­ положении центра тяжести руля позади оси вращения момент от инерционной силы руля Р и„ вызовет поворот руля вверх. В результате возникнет возбуждающая сила Р 8, направленная по скорости движения. Сила Р и — демпфирующая. Она пропор­

циональна скорости вертикальных перемещений стабилизатора и направлена против движения. Сила Р%, вызванная поворотом стабилизатора за счет изгиба фюзеляжа, 1/4 периода направ­ лена по движению стабилизатора и 1/4 периода направлена против движения. Поэтому работа, производимая ею за пери­ од колебаний, равна нулю. Следовательно, возникновение флаттера определяется соотношением работ сил Р ь и Ри. Ана­ логично рассматривается качественная картина флаттера уп­ равляемого стабилизатора.

Основной способ борьбы с рулевыми формами флаттера — динамическая балансировка рулей.

299. Для грамотной эксплуатации летательного аппарата н

до знать, какие из конструктивных мероприятий повышения кри­ тической скорости флаттера использованы на данном летатель­ ном аппарате, и следить за исправностью конструкции. Недопу­ стимы люфты в креплении противофлаттерных грузов, чрезмер­ ные зазоры в соединениях тяг управления, поворотном узле крыла изменяемой стреловидности, усталостные трещины в тя­ гах управления триммерами, элеронами и рулями, поврежде­ ние обшивки. После ремонта элеронов, рулей, подвижного ста­ билизатора должна быть проверена их балансировка.

318

§13.4. БАФТИНГ ОПЕРЕНИЯ . АКУСТИЧЕСКИЕ КОЛЕБАНИЯ

300. Бафтингом оперения называются вынужденные коле­ бания под действием завихренного потока, образуемого при об­ текании впереди расположенных частей ЛА (крыла, пилона, подвесного бака, тормозных щитков и др.).

Бафтинг может быть скоростным и нескоростным. Скорост­ ной бафтинг возникает за счет срыва потока при появлении скачков уплотнения; нескоростной — за счет срыва потока на больших углах атаки крыла. Преобладающая частота вихрей близка ко II, а иногда и I тону свободных колебаний опере­ ния. Поэтому возможно возникновение резонансных колебаний.

управления пограничным слоем и др.); 2) вынос оперения из спутной струи; 3) повышение жесткости оперения и фюзеляжа. Если бафтинг не устраняется, то на скорость полета ЛА на­ кладывается дополнительное ограничение. Колебаниям за счет срыва потока могут быть подвержены и сами источники сры­ ва потока: крыло, пилон и др.

В эксплуатации необходимо строго выдерживать введенные ограничения по скорости, следить за сохранностью зализов, устранять источники дополнительной турбулизации потока при повреждении крыла, внимательно осматривать оперение с целью обнаружения усталостных трещин.

301. Акустические колебания обшивки фюзеляжа, оперения, крыла, воздухозаборников и др. вызываются переменным шумо­ вым давлением. Количество переменных циклов акустических на­ грузок за время эксплуатации самолета может достигать сотен и тысяч миллионов. Поэтому возможны усталостные разрушения.

Источниками шума являются реактивная струя двигателей, воздушные винты, турбулентный пограничный слой, стрельба из пушек. Шум характеризуется звуковым среднеквадратиче­

ским давлением р в дан/см2 (или кГ/см2), силой звука в деци­

белах £ = 201g“ — (где р0 — давление, соответствующее по-

Ро

рогу слышимости для частоты 1С00 Гц), частотным спект­ ром звукового давления. На фиг. 13.20 показана диаграмма уровней шума в дан/см2 (кГ/см2) и дБ, создаваемого различ­ ными источниками. Там же нанесены границы уровня шума, при которых возможны усталостные и статические поврежде­ ния обшивки.

Спектры звукового давления от реактивной струи сплошные, с незначительным изменением уровня шума в диапазоне частот от 20 до 12000 Гц. Максимальное давление спектра соответ-

319