Флаттер (авиация)

Фла́ттер (англиц. от flutter «дрожание, вибрация») — сочетание самовозбуждающихся незатухающих изгибающих и крутящих автоколебаний элементов конструкции летательного аппарата: главным образом, крыла самолёта либо несущего винта вертолёта. Как правило, флаттер проявляется при достижении некоторой критической скорости, зависящей от характеристик конструкции летательного аппарата; возникающий резонанс может привести к его разрушению. Переход к сверхзвуковым скоростям осложнялся опасностями флаттера.

Видео разрушения моста через пролив Такома от флаттера

Причина флаттераПравить

Причиной флаттера обычно является несовпадение центра жёсткости с центром масс и недостаточная жёсткость конструкции крыла.

История решения проблемы флаттераПравить

Исследования флаттера в CCCР начались в середине 1930-х годов. Советская авиация столкнулась с тем, что при увеличении скорости, при некотором критическом её значении, самолёты начинало сильно трясти и они разрушались в воздухе. Вибрация нарастала настолько быстро, что у лётчика не оставалось времени на снижение скорости. От начала вибраций до разрушения самолёта проходили считанные секунды.

Над явлением флаттера ломали голову многие математики. Огромный вклад в решение проблемы внесли Е. П. Гроссман и М. В. Келдыш. Был поставлен целый ряд экспериментов, сделан ряд теоретических исследований, были разработаны практические приёмы для исключения вибрации при любой скорости полёта. Основным результатом работ, проведенных в СССР в 1934—1941 годах, было устранение опасности появления флаттера крыла и оперения. Опираясь на исследования Келдыша, авиаконструкторы избавились от флаттера, и жизни многих летчиков были спасены.

Нелинейные модели подавления флаттера и их анализ (задача Келдыша)Править

М. В. Келдыш, занимаясь задачей нелинейного анализа математических моделей подавления флаттера органов управления самолёта, использовал метод гармонического баланса и отмечал: «Мы не даём строгого математического доказательства всех относящихся сюда положений, а ряд выводов построим на интуитивных соображениях»^[1]. Последующее развитие теории дифференциальных включений и теории скрытых колебаний, а также аналитических и численных методов их анализа, недоступных Келдышу во время его работы, позволяет в настоящее время проводить строгий анализ устойчивости и возникновения скрытых колебаний в моделях Келдыша^[2]^[3].

Виды флаттераПравить

Виды флаттера в зависимости от наличия перемещений и вибрации органов управления:

безрулевые (перемещения органов управления пренебрежимо малы);
рулевые (наблюдаются вибрации органов управления (элеронов, руля, триммера и т. п.)).

Виды флаттера в зависимости от элемента, подверженного перемещениям и деформации:

флаттер крыла:
- изгибно-крутильный (крыло гнётся и скручивается);
- изгибно-элеронный (крыло гнётся, элерон отклоняется);
- крутильно-элеронный (крыло скручивается, элерон отклоняется);
- изгибно-элеронно-триммерный (крыло гнётся, элерон и триммер отклоняются);
серво-компенсаторный ^{[источник не указан 3382 дня]};
флаттер лопастей несущего винта вертолёта:
- хордовый;
и другие.

См. такжеПравить

ЛитератураПравить

Военно-авиационный словарь. — М. : Воениздат, 1966. — 472 с.
Флаттер // Авиация: Энциклопедия (рус.) / Главный редактор Г. П. Свищев. — М.: Большая Российская Энциклопедия, 1994.

ПримечанияПравить

↑ Келдыш М. В. О демпферах с нелинейной характеристикой // Тр. ЦАГИ. — 1944. — Т. 557. — С. 26—37.
↑ Леонов Г. А., Кузнецов Н. В. О подавлении флаттера в модели Келдыша // Доклады Академии наук. — 2018. — Т. 428, № 1. — С. 33—37.
↑ Кузнецов Н. В. Теория скрытых колебаний и устойчивость систем управления // Известия РАН. Теория и Системы управления. — 2020. — № 5. — С. 5—27. — doi:10.31857/S0002338820050091. Архивировано 20 января 2022 года.

СсылкиПравить

Вибрации и аэроупругость самолёта.
Кузьмина С., Карклэ П. Эолова арфа, самолёты и мосты // Наука и жизнь, № 5, 2009.
Борин А. А. Из истории решения проблемы флаттера.

[Keldyshtrtsagi1944-1] Келдыш М. В. О демпферах с нелинейной характеристикой // Тр. ЦАГИ. — 1944. — Т. 557. — С. 26—37.

[LK2018DAN-2] Леонов Г. А., Кузнецов Н. В. О подавлении флаттера в модели Келдыша // Доклады Академии наук. — 2018. — Т. 428, № 1. — С. 33—37.

[2020-TiSu-THA-3] Кузнецов Н. В. Теория скрытых колебаний и устойчивость систем управления // Известия РАН. Теория и Системы управления. — 2020. — № 5. — С. 5—27. — doi:10.31857/S0002338820050091. Архивировано 20 января 2022 года.

[1]

[2]

[3]