Исследования устойчивости движения геофизической капсулы на тросовой подвеске
Авторы: Саленко С.Д., Гостеев Ю.А., Красноруцкий Д.А.
Опубликовано в выпуске: #11(143)/2023
DOI: 10.18698/2308-6033-2023-11-2318
Раздел: Авиационная и ракетно-космическая техника | Рубрика: Динамика, баллистика, управление движением летательных аппаратов
Применены экспериментальные, аналитические и численные методы при исследовании устойчивости бокового движения геофизической капсулы на тросовой подвеске. Для стабилизации капсулы использовалось вертикальное оперение (ВО) варьируемой площади. При этом также изменяли длину троса. В физическом эксперименте и численным моделированием выявлены две зоны устойчивого движения на плоскости параметров «скорость — относительная площадь ВО», соответствующие низким и высоким скоростям движения. Границы этих зон находятся в хорошем количественном соответствии, а левая граница, соответствующая низким скоростям движения капсулы, достаточно точно предсказывается и аналитической моделью. Аналитическим методом исследована устойчивость капсулы на плоскости параметров «скорость — длина троса». Установлено, что зона устойчивого движения сокращается при увеличении длины троса. Показано, что с увеличением отно-сительной площади вертикального оперения в 4 раза критическая скорость капсулы снижается в 3 раза.
Литература
[1] Володко А.М., Серов А.Я. Движение несущего тела с грузом на внешней подвеске. Известия АН СССР. Механика твердого тела 1988, № 1, с. 12–15.
[2] Козловский В.Б., Кубланов М.С. Математическая модель полета вертолета с грузом на внешней подвеске. Научный вестник МГТУ ГА. Сер. Аэромеханика и прочность, 2004, № 72, с. 5–9.
[3] Козловский В.Б., Паршенцев С.А., Ефимов В.В. Вертолет с грузом на внешней подвеске. Москва, Машиностроение / Машиностроение–Полет, 2008, 304 с.
[4] Ефимов В.В. Динамическая устойчивость груза на тросовой внешней подвеске вертолета. Общероссийский научно-технический журнал «Полет», 2011, № 3, с. 26–32.
[5] Серебряков П.Н. Исследование возможностей повышения стабилизации характерных грузов, транспортируемых вертолетами на внешней подвеск. Дис. … канд. техн. наук. Рига, 1985, 163 c.
[6] Свириденко А.Н. Математическая модель системы «вертолет–груз на внешней подвеске». Научный вестник МГТУ ГА. Сер. Аэромеханика и прочность, 2007, № 111, с. 129–134.
[7] Ефимов В.В. Математическое описание движения груза на внешней подвеске вертолета. Научный вестник МГТУ ГА. Сер. Аэромеханика и прочность, 2007, № 111, с. 121–128.
[8] Ефимов В.В. Особенности интегрирования дифференциальных уравнений движения груза на внешней подвеске вертолета. Научный вестник МГТУ ГА. Сер. Аэромеханика и прочность, 2009, № 138, с. 134–141.
[9] Калугин В.Т., Киндяков Е.Б., Луценко А.Ю., Столярова Е.Г. Аэродинамическая стабилизация грузов на внешней подвеске летательных аппаратов. Научный вестник МГТУ ГА. Серия «Аэромеханика и прочность», 2007, № 111, с. 100–104.
[10] Калугин В.Т., Киндяков Е. Б., Столярова Е.Г. Обтекание и стабилизация контейнерных устройств на внешней подвеске летательных аппаратов. Научный вестник МГТУ ГА. Серия «Аэромеханика и прочность», 2007, № 111, с. 105–109.
[11] Пустовой Н.В., Левин В.Е., Саленко С.Д., Красноруцкий Д.А. О задаче устойчивости движения капсулы магнитометра на тросе в потоке воздуха. Решетневские чтения: материалы 15-й Междунар. науч. конф., посвящ. памяти ген. конструктора ракет.-косм. систем акад. М.Ф. Решетнева: в 2 ч. Красноярск, Сиб. гос. аэрокосм. ун-т им. М.Ф. Решетнева, 2011, ч. 1, 427 с.
[12] Красноруцкий Д.А., Лакиза П.А., Шелевая Д.Р. Программный комплекс для моделирования механики системы тонких упругих стержней. Краевые задачи и математическое моделирование: темат. сб. науч. ст. Новокузнецк, Изд-во КГПИ КемГУ, 2023, с. 57–60.
[13] Пустовой Н.В., Левин В.Е., Красноруцкий Д.А. Алгоритм численного решения нелинейной краевой задачи динамического деформирования тонкого стержня. Вестник Пермского национального исследовательского политехнического университета. Механика, 2014, № 2, с. 168–199.
[14] Park К.С. An improved stiffly stable method for direct integration of nonlinear structural dynamic equations. ASME J. of Applied Mechanics, 1975, vol. 42 (2), pp. 464–470. DOI:10.1115/ 1.3423600
[15] Pereyra V. High Order Finite Difference Solution of Differential Equations. Stanford Univ. Comp. Sci. Report STAN-CS-73-348, 1973, 86 p.
[16] Гоздек В.С. О модели материала с внутренним трением. Ученые записки ЦАГИ, 1982, том XIII, № 2, с.142–146.