Interested Article - Аэроупругость

Аэроупругость — раздел физики и техники , изучающий взаимодействие между инерционными, упругими и аэродинамическими силами , возникающими, когда упругое тело подвергается воздействию потока жидкости (аэродинамические силы, действующие на летательный аппарат (ЛА) при его движении в воздухе, вызывают деформации его упругой конструкции, приводящие, в свою очередь к изменению аэродинамических сил).

Изучение аэроупругости можно в целом разделить на две области: статическая аэроупругость , связанная со статической или стационарной реакцией упругого тела на поток жидкости, и динамическая аэроупругость , связанная с динамической (обычно вибрационной ) реакцией тела.

Самолёты склонны к аэроупругим эффектам, поэтому они должны быть лёгкими и выдерживать большие аэродинамические нагрузки. Самолёты спроектированы таким образом, чтобы избежать следующих аэроупругих проблем:

дивергенция , когда аэродинамические силы увеличивают угол атаки крыла, что ещё больше увеличивает силу;
эффективность (отзывчивость) управления, когда большее отклонение руля уже не создаёт пропорционально больший аэродинамический момент , что снижает качество управления ;
реверс органов управления , при котором отклонение органов управления в ту же сторону создаёт в некоторых случаях уже противоположный аэродинамический момент относительно исходного;
флаттер — неконтролируемая вибрация, которая может привести к разрушению самолёта.

Проблемы с аэроупругостью можно предотвратить, регулируя массу , жёсткость или аэродинамику конструкций, которые можно определить и проверить с помощью расчётов, наземных вибрационных испытаний и лётных испытаний на флаттер. Флаттер поверхностей управления обычно устраняется тщательным размещением баланса масс.

Синтез аэроупругости с термодинамикой известен как аэротермоупругость , а его синтез с теорией управления известен как аэросервоупругость .

История изучения

Второй отказ прототипа самолёта « Аэродром » Сэмюэля Лэнгли на Потомаке был приписан аэроупругим эффектам (в частности, расхождению при кручении). Ранней научной работой на эту тему была «Теория устойчивости жесткого самолета» Джорджа Брайана, опубликованная в 1906 году.

Проблемы с торсионной дивергенцией преследовали самолеты во время Первой мировой войны и были решены в основном методом проб и ошибок, специальным усилением крыла. Первый зарегистрированный и задокументированный случай флаттера у самолета произошел с бомбардировщиком Handley Page O/400 во время полёта в 1916 году, когда он испытал сильное колебание хвоста, что вызвало сильное асимметричное искривление хвостовой части фюзеляжа и рулей высоты. Хотя самолет благополучно приземлился, в последующем расследовании проконсультировались с инженером Ф. У. Ланчестером . Одна из его рекомендаций заключалась в том, что левый и правый рули высоты должны быть жёстко соединены жёстким валом, что впоследствии стало требованием конструкции. Кроме того, британской Национальной физической лабораторией (NPL) было предложено провести теоретическое исследование явления, что впоследствии и было выполнено Леонардом Бэрстоу ( ) и Артуром Фейджем ( Arthur Fage ).

В 1926 году Ганс Рейснер опубликовал теорию расхождения крыльев, что привело к дальнейшим теоретическим исследованиям по этому вопросу. Сам термин аэроупругость был придуман Гарольдом Роксби Коксом ( Baron Kings Norton Roxbee Cox ) и Альфредом Пагсли ( , член Лондонского королевского общества ) из Королевского авиастроительного предприятия (RAE) в Фарнборо , в начале 1930-х годов.

См. также

Бафтинг

Ссылки

в «Аэродинамика. Избранные темы в их историческом развитии»
в «Энциклопедия по машиностроению XXL»
( DLR ) (англ.)

Примечания

Яремчук Ю. Ф. // Ученые записки ЦАГИ. — 1972. — № 3 . 16 декабря 2022 года.
Нуштаев П. Д., Нуштаев Ю. П. // Ученые записки ЦАГИ. — 1988. — № 5 . 16 декабря 2022 года.