Материал: Нестационарные аэродинамические силы и аэроупругие колебания самолета. Пентюхов В.И., Будник А.П
В.И. ПЕНТЮХОВ, А.П. БУДНИК, А.М. ЧАШНИКОВ
НЕСТАЦИОНАРНЫЕ АЭРОДИНАМИЧЕСКИЕ СИЛЫ И АЭРОУПРУГИЕ КОЛЕБАНИЯ САМОЛЕТА
Учебное пособие
Воронеж - 2002
УДК: 629.7.015
Пентюхов В.И.. Нестационарные аэродинамические силы и аэроупругие колебания самолета./Будник А.П., Чашников А.М. Учеб. пособие. – Воронеж: ВГТУ, 2002. 97 с.
Учебное пособие состоит из двух глав. В первой главе приведены способы представления нестационарных аэродинамических сил в виде передаточных функций. Во второй главе рассмотрены аэроупругие колебания самолета в воздушной среде.
Учебное пособие предназначено для студентов, обучающихся по направлению подготовки дипломированных специалистов 652100 – «Авиастроение» и специальности 130100 – «Самолето- и вертолетостроение».
Учебное пособие подготовлено на магнитном носителе в текстовом редакторе MS WORD 2000 и содержится в файле «Аэроупругость.zip»
Табл. -. Ил. 3. Библиогр. 22
Научный редактор к.т.н., доцент Е.Н. Некравцев
Рецензенты: кафедра теоретической и прикладной механики Воронежского государственного университета; канд.техн.наук В.А. Шалиткин
Издается по решению редакционно-издательского совета Воронежского государственного технического университета
Пентюхов В.И., А.П. Будник, А.М. Чашников,
2002
Оформление. Воронежского государственного технического университета, 2002
2
ВВЕДЕНИЕ
Возникающие в возмущенном движении самолета аэроупругие деформации элементов его конструкции приводят к изменению местных углов атаки самолета, что, в свою очередь, ведет к изменениям аэродинамических сил и моментов и, следовательно, к изменению характера возмущенного движения.
Особенно это характерно при полетах самолетов в турбулентной атмосфере, где действуют случайные порывы ветра, которые вызывают два вида возмущенного движения самолета: а именно возмущенное движение, связанное со случайными колебаниями по величине и направлению скорости набегающего потока, и возмущенное движение, вызванное аэроупругими деформациями самолета.
Таким образом, вопросы аэродинамики и аэроупругости должны рассматриваться совместно.
Поэтому учебное пособие состоит из двух глав. В первой главе приведены способы представления нестационарных аэродинамических сил в виде передаточных функций. Во второй главе рассмотрены аэроупругие колебания самолета в воздушной среде.
Учебное пособие предназначено для студентов, обучающихся по направлению подготовки дипломированных специалистов 652100 – «Авиастроение» и специальности 130100 – «Самолето- и вертолетостроение».
3
1. ЛИНЕЙНЫЕ МОДЕЛИ НЕСТАЦИОНАРНЫХ АЭРОДИНАМИЧЕСКИХ СИЛ
1.1. Характеристика аэродинамических сил и моментов, действующих на самолет в возмущенном движении
Как показано в теории стационарной аэродинамики [10], в определенном диапазоне углов атаки и скольжения аэродинамические силы и моменты, действующие на самолет в установившемся движении, прямо пропорциональны углам атаки и скольжения и могут быть представлены в следующем виде:
У |
Cy |
Sq . |
(1.1)- |
z |
Cz Sq . |
(1.2) |
|
Mx mx Sql . |
(1.3) |
||
M y |
my |
Sql . |
(1.4) |
Mz |
mz |
SqвA . |
(1.5) |
где У -подъемная сила;
Z– боковая аэродинамическая сила;
M x , My , M z - аэродинамические моменты крена, рысканья и тангажа (продольный);
Cy , mz - производные по углу атаки от коэффициентов
4
подъемной силы и продольного момента;
Cz , mx , my -производные по углу скольжения от
коэффициентов боковой аэродинамической силы и моментов крена и рысканья;
-угол атаки;
-угол скольжения;
S - площадь крыльев;
L - размах крыльев;
BA -средняя аэродинамическая хорда; q - скоростной напор.
Соотношения (1.1) - (5.5) могут быть использованы и в том случае, когда линейная зависимость между аэродинамическими силами и моментами и углами атаки и скольжения не соблюдается. В этом случае следует принять,
что производные Cy , Cz , mx , my , mz сами являются функциями соответственно угла атаки или скольжения, т.е. что
Cy Cy ; |
Cz |
Cz |
; |
mx mx ; (1.6) |
my |
my |
; |
mz |
mz |
Таким образом, в установившемся движении при стационарном режиме обтекания аэродинамические силы и моменты самолета можно представить в виде
Ууст Сy |
Sq . |
(1.7) |
5