МОДЕЛИРОВАНИЕ ПРОЦЕССОВ
УДК 629.7.015.4:629.016.55
С. В. А р и н ч е в, С. Ю. М е н з у л ь с к и й
КОЛЕБАНИЯ ГИПЕРЗВУКОВОГО
ЛЕТАТЕЛЬНОГО АППАРАТА ВНУТРИ ОБЛАСТИ
ДИНАМИЧЕСКОЙ УСТОЙЧИВОСТИ
Проведен предварительный анализ собственных колебаний трех-
мерной конечно-элементной электронной модели гиперзвукового ле-
тательного аппарата, длина двигателя которого соизмерима с
длиной планера. Для выявления динамического эффекта исполь-
зована простейшая двухбалочная модель. Выявлены характерные
продольно-поперечные формы аэроупругих колебаний гиперзвуково-
го летательного аппарата. Показано, что внутри области динами-
ческой устойчивости и достаточно далеко от ее границы имеют
место нарушения известных осцилляционных теорем (свойств) те-
ории колебаний.
E-mail:
Ключевые слова
:
гиперзвуковой летательный аппарат, аэроупругие ко-
лебания, нарушение осцилляционных свойств.
В открытой печати описаны лишь два гиперзвуковых летательных
аппарата (ГЛА), успешно прошедших летные испытания: отечествен-
ный “Холод” [1] (первый полетосуществлен в 1991 г.) и американ-
ский Х-43 [2] (первый полет осуществлен в 2002 г.). Если расчеты
аэроупругого поведения ГЛА Х-43 проведены достаточно подробно,
то публикаций по аэроупругому поведению ГЛА “Холод” в доступной
печати не обнаружено. В известном обзоре Макнамары и Фридмана
[3] показано, что анализ упругих колебаний изделий в гиперзвуко-
вом потоке требует учета дополнительных динамических эффектов:
влияния нагрева в потоке на жесткостные характеристики модели, до-
полнительного растяжения и сжатия срединной поверхности панелей
силами аэродинамического трения и др. В настоящей статье показана
целесообразность учета продольно-поперечного характера гиперзву-
ковых аэроупругих колебаний, что обусловлено сравнительно неболь-
шим удлинением изделия, малой жесткостью крепления двигателя к
фюзеляжу (с учетом его теплового расширения), трудностями в отра-
ботке самого двигателя и т.д.
Предварительный анализ собственных частот и форм колеба-
ний ГЛА в пустоте.
Традиционно при решении задачи аэроупруго-
сти принимается гипотеза “базовой плоскости”. При этом вся упругая
динамическая модель аппарата, как правило, сводится в одну расчет-
ную плоскость. Аэродинамические нагрузки перпендикулярны базо-
вой плоскости. При этом учитываются лишь поперечные колебания,
ISSN 0236-3941. Вестник МГТУ им. Н.Э. Баумана. Сер. “Машиностроение”. 2010. № 2 47
