Модальный анализ модели крыла в потоке воздуха в консервативной постановке
Авторы: Наумов А.М., Домнина О.А.
Опубликовано в выпуске: #6(138)/2023
DOI: 10.18698/2308-6033-2023-6-2280
Раздел: Механика | Рубрика: Механика деформируемого твердого тела
Одним из важнейших видов исследования динамических свойств упругих систем является модальный анализ. С его помощью исследованы собственные частоты и формы колебаний модели крыла в виде плоского стержня переменной геометрии, близкой к геометрии реального крыла, в потоке воздуха с нулевым углом атаки. Влияние набегающего потока воздуха учитывается посредством внутренних силовых факторов, появляющихся под действием лобовой аэродинамической силы со стороны потока. Приращения аэродинамических сил и моментов, возникающих при малых колебаниях модели, не учитываются, т. е. не происходит «подкачки» энергии при малых колебаниях со стороны потока воздуха, и задача решается в консервативной постановке. Численно определены первые три частоты собственных колебаний и соответствующие им формы. Показано, что все они являются чисто изгибными. Исследована зависимость поведения первых трех частот от скорости набегающего потока.
Литература
[1] Челомей В.Н., ред. Вибрации в технике: Справочник. В 6-ти т. Т. 3. Колебания машин, конструкций и их элементов. Ф.М. Диментберг, К.С. Колесников, ред. Москва, Машиностроение, 1980, 544 с.
[2] Рукин Ю.Б., Лопатин А.Ю., Шершнева Ю.А. Исследование собственных колебаний модели крыла самолета методом конечных элементов. Информационные технологии в строительных, социальных и экономических системах, 2020, № 1 (19), с. 152–154.
[3] Мензульский С.Ю., Бура Р.В. Определение модальных характеристик и расчетные исследования по обеспечения безопасности летательного аппарата от флаттера. Инженерный журнал: наука и инновации, 2018, вып. 12. http://dx.doi.org/10.18698/2308-6033-2018-12-1833
[4] Гарифуллин М.Ф., Бородина Ю.Н., Слитинская А.Ю. Коррекция параметров математической модели крыла большого удлинения по результатам экспериментальных исследований форм и частот собственных колебаний. В книге: Модели и методы аэродинамики. Материалы Восемнадцатой международной школы-семинара. Москва, Изд. отдел ЦАГИ, 2018, с. 59.
[5] Demirtas A.M., Bayraktar M. Free vibration of an aircraft wing by considering as a cantilever beam. Selcuk University Journal of Engineering Sciences, 2019, vol. 7, no. 1, pp. 12–21.
[6] Banerjee J.R. Modal analysis of sailplane and transport aircraft wings using the dynamic stiffness method. Journal of Physics: Conference Series, 2016, ser. 721, art. no. 012005. DOI: 10.1088/1742-6596/721/1/012005
[7] Безуевский А.В. Влияние больших деформаций конструкции крыла на его модальные характеристики. Труды 55-й научной конференции МФТИ. Аэромеханика и летательная техника. Москва, МФТИ, 2012, с. 51–53.
[8] Павлов В.А. Механика крыла самолета. Катастрофические колебания. Открытие: монография. Казань, Изд. КНИТУ-КАИ, 2017, 200 с.
[9] Наумов А.М., Тихонова О.Н. Определение частот и форм свободных колебаний предварительно нагруженного резинокордного шланга (трубопровода), находящегося в потоке газа или жидкости. Вестник МГТУ им. Н.Э. Баумана. Сер. Машиностроение, 2000, № 3, с. 91–102.
[10] Пономарев С.Д., Бидерман В.Л., Лихарев К.К. [и др.]. Расчеты на прочность в машиностроении: в 3 т. Т. 3. Инерционные нагрузки. С.Д. Пономарев, ред. Москва, Машгиз, 1959., 1118 с.