S1.1-1FLDS120, Section 1.1, May 2002 Раздел 1.1 Аэроупругость. Обзор.

S1.1-2FLDS120, Section 1.1, May 2002

S1.1-3FLDS120, Section 1.1, May 2002 Расчет аэроупругости Аэродинамический и структурный расчеты основываются на конечно- элементном анализе. Аэродинамические и структурные элементы разрабатываются независимо. СПЛАЙНЫ используются для связи аэродинамической и упругой моделей.

S1.1-4FLDS120, Section 1.1, May 2002 Типовой структурный расчет в MSC.Nastran Расчет статики Расчет на собственные значения И т.д. Расчет аэроупругости

S1.1-5FLDS120, Section 1.1, May 2002 Диапазон эксплуатационных режимов Комбинация значений высоты и скорости, которые достигает или будет достигать ЛА. Определяется множество факторов: Вес, номинальная мощность, лобовое сопротивление Конструкционные возможности Рабочий диапазон Расчет необходимо производить в диапазоне эксплуатационных режимов Нагрузки, устойчивость, летные качества

S1.1-6FLDS120, Section 1.1, May 2002 Диапазон эксплуатационных режимов Высота Число Маха Граница срыва потока Конструкционные возможности Граница устойчивости Рабочий диапазон

S1.1-7FLDS120, Section 1.1, May 2002 Атмосфера Стандарт международной организации гражданской авиации Атмосфера состоит из слоев Каждый слой характеризуется значением температуры на нижней границе и вертикальным температурным градиентом Внутри слоя газ считается идеальным Переменные состояния функций высоты Скорость звука, плотность, температура Заданная скорость на высоте, единственное значение числа Маха, набегающий поток Комбинация этих параметров называется согласующая точка

S1.1-8FLDS120, Section 1.1, May 2002 Расчет аэродинамики в MSC.Nastran В настоящее время используется метод тонких пластин – в будующем планируется использовать метод объемных тел Рекомендации: Метод дипольных решеток – для расчета на до звуковых скоростях Метод зона 51 – для расчета на сверхзвуковых скоростях Расчет аэроупругости Аэродинамический расчет

S1.1-9FLDS120, Section 1.1, May 2002 Расчет аэроупругости Метод дипольных решеток - до звук Линия диполей Точка скоса потока

S1.1-10FLDS120, Section 1.1, May 2002 Расчет аэроупругости Метод Зона 51 - сверхзвук Линия Маха Постоянное давление Точка скоса потока расположена на расстоянии 95% от высоты панели

S1.1-11FLDS120, Section 1.1, May 2002 Расчет аэроупругости Влияние аэродинамических сил на конструкцию. Влияние прогибов конструкции на аэродинамику. Рекомендованные типы сплайнов Сплайн тонкая пластина (Thin Plate Spline (TPS)) – для объемных 3D конструкций. Сплайн конечная пластина (Finite Plate Spline (FPS)) – для плоских конструкций. Сплайн балка (Beam Spline ) – для балочных конструкций СПЛАЙН

S1.1-12FLDS120, Section 1.1, May 2002 Виды расчетов Статическая аэроупругость – SOL 144. Расчет флаттера – SOL 145 (входит в модуль FLDS). Расчет отклика на динамическое воздействие (порыв) – SOL 146 (пока не входит в модуль FLDS). Оптимизация – SOL 200 (Некоторые функции поддерживаются в Patran).

S1.1-13FLDS120, Section 1.1, May 2002 Виды расчетов Статическая аэроупругость – SOL 144 Расчет флаттера – SOL 145 Расчет отклика на динамическое воздействие– SOL 146

S1.1-14FLDS120, Section 1.1, May 2002 Нагрузки в статической аэроупругости Перераспределение нагрузки в статической аэроупругости Упругая корректировка нагрузок на жесткий ЛА (неустойчивое) Аэроупругая устойчивость и управление производными. Аэроупругая балансировка нагрузок (устойчивое) y Размах крыла Упругое крыло, Прогиб конечной точки FAR (c): «Если прогиб (деформация) под действием нагрузки будет существенно изменяться распределение внешней или внутренней нагрузки, то это перераспределение нагрузки должно быть взято из расчета.» Подъемная сила Распределение подъемной силы для жесткого крыла Распределение подъемной силы для упругого крыла

S1.1-15FLDS120, Section 1.1, May 2002 Дивергенция – статическая неустойчивость где V div = скорость дивергенции V D = заданная скорость пикирования V NE = предельно допустимая скорость Конструкции не хватает жесткости, чтобы выдержать аэродинамические нагрузки. Регулирование требований по запасу прочности на значениях скорости, выходящих за пределы огибающей значения летных параметров. MIL 8870A:V div > 1.15 V D FAR :V div > 1.15 V D FAR :V div > 1.00 V D (FAR :V NE > 0.9 V D )

S1.1-16FLDS120, Section 1.1, May 2002 Управляющий эффект – влияние деформации на эффективность управления Основной управляющий элемент ЛА может быть задан как Упругий Зафиксированный внешний элерон, вследствие больших скоростей Интерцептор Условием нормальной управляемости является отсутствие реверса скорости Руль Элерон Руль высоты Эффективность поворота Скорость набегающего потока

S1.1-17FLDS120, Section 1.1, May 2002 Статическая аэроупругость – SOL 144 Ввод Вывод Постоянная аэродинамическая нагрузка Производные статической устойчивости Упругие свойства Расчет балансировки Инерциальные свойства Статические нагрузки Статическая деформация

S1.1-18FLDS120, Section 1.1, May 2002 Виды расчетов Статическая аэроупругость – SOL 144 Расчет флаттера – SOL 145 Расчет отклика на динамическое воздействие – SOL 146

S1.1-19FLDS120, Section 1.1, May 2002 Флаттер – самовозбуждающаяся динамическая неустойчивость Критическая скорость набегающего потока и частота. Колебания возникают всякий раз, когда скорость потока достигает критической скорости флаттера. На скорости, приближающейся к значению скорости флаттера колебания возрастают. Крутильный тон Изгибный тон Крутильный тон Изгибный тон Скорость набегающего потока Частота колебаний Демпфирование

S1.1-20FLDS120, Section 1.1, May 2002 Расчет флаттера – SOL 145 Ввод Вывод Колебательная аэродинамика Расчет флаттера Конструктивная жесткость Производная динамической устойчивости Инерциальные свойства Система управления (необязательна)

S1.1-21FLDS120, Section 1.1, May 2002 Виды расчетов Статическая аэроупругость – SOL 144. Расчет флаттера – SOL 145. Расчет отклика на динамическое воздействие – SOL 146.

S1.1-22FLDS120, Section 1.1, May 2002 Динамические аэроупругие нагрузки – упругие эффекты динамического режима Пример – изгибный момент в корне крыла Упругое крыло Жесткое крыло Нагрузки: Порыв Маневры Приземление Динамическое возбуждение Изгибный момент

S1.1-23FLDS120, Section 1.1, May 2002 Расчет отклика на динамическое воздействие – SOL 146 Ввод Вывод Колебательная аэродинамика Частотный отклик Конструкционная жесткость Переходная характеристика Инерциальные свойства Отклик на случайное воздействие Система управления (необязательна) Возбуждение Динамические нагрузки