Flutter (letectví)

Chvění ( anglicky od flutter "chvění, vibrace") - kombinace samobuzeného netlumeného ohýbání a torzních samokmitů konstrukčních prvků letadla : zejména křídla letadla nebo rotoru vrtulníku . Flutter se zpravidla objevuje při dosažení určité kritické rychlosti, která závisí na vlastnostech konstrukce letadla; výsledná rezonance může vést k jeho destrukci. Přechod na nadzvukové rychlosti byl komplikován nebezpečím flutteru. Říká se mu také „holandský krok“ nebo „efekt Ivana Tsareviče“.

Příčina flutteru

Chvění je obvykle způsobeno nesouladem mezi středem tuhosti a těžištěm a nedostatečnou tuhostí konstrukce křídla.

Historie řešení problému flutteru

Výzkum flutteru v SSSR začal v polovině 30. let 20. století. Sovětské letectví se potýkalo se skutečností, že se zvýšením rychlosti, při určité kritické hodnotě, se letoun začal prudce třást a byl zničen ve vzduchu. Vibrace se zvyšovaly tak rychle, že pilot nestihl zpomalit. Od začátku vibrací do zničení letadla uběhlo několik sekund.

Mnoho matematiků si lámalo hlavu nad fenoménem flutteru. K vyřešení problému obrovským způsobem přispěli E. P. Grossman a M. V. Keldysh . Byla provedena řada experimentů, řada teoretických studií, byly vyvinuty praktické metody pro eliminaci vibrací při jakékoli rychlosti letu. Hlavním výsledkem prací prováděných v SSSR v letech 1934-1941 bylo odstranění nebezpečí třepetání křídel a peří. Na základě Keldyshova výzkumu se konstruktéři letadel zbavili flutteru a životy mnoha pilotů byly zachráněny.

Nelineární modely potlačení flutteru a jejich analýza (Keldyshův problém)

M. V. Keldysh, zabývající se problémem nelineární analýzy matematických modelů potlačení flutteru řízení letadla, použil metodu harmonické rovnováhy a poznamenal: „Nepodáváme rigorózní matematický důkaz všech ustanovení s tím souvisejících, ale vybuduje řadu závěrů založených na intuitivních úvahách“ [1] . Následný rozvoj teorie diferenciálních inkluzí a teorie skrytých oscilací, jakož i analytických a numerických metod pro jejich analýzu, které byly Keldyshovi v době jeho práce nedostupné, nyní umožňuje provést rigorózní analýzu stabilita a výskyt skrytých oscilací v Keldyshových modelech [2] [3] .

Typy flutteru

Typy chvění v závislosti na přítomnosti pohybů a vibrací ovládacích prvků:

• bez řízení (pohyby ovládacích prvků jsou zanedbatelné);
• řízení (dochází k vibracím ovládacích prvků ( křidélka , směrovka, trimr atd.)).

Typy flutteru v závislosti na prvku, který je vystaven posunu a deformaci:

• mávání křídel:
  • ohybově torzní (křídlo se ohýbá a kroutí);
  • flexurální křidélko (křídlo se ohýbá, křidélko se vychyluje);
  • torzní křidélko (křídlo se kroutí, křidélko vychyluje);
  • bending-aileron-trim (křídlo se ohýbá, křidélko a trimr se vychylují);
• servokompenzační ;
• chvění listů rotoru vrtulníku:
  • strunatec;
• a další.

Viz také

• Aeroelasticita
• Vlastní oscilace
• bufetování
• Viklat

Literatura

• Slovník vojenského letectví. - M .  : Vojenské nakladatelství, 1966. - 472 s.
• Flutter // Letectví: Encyklopedie / Šéfredaktor G. P. Svishchev. - M .: Velká ruská encyklopedie, 1994. (Ruština)

Poznámky

1. ↑ M. V. Keldysh, O tlumičích s nelineární charakteristikou, Tr. TsAGI. - 1944. - T. 557 . - S. 26-37 .
2. ↑ Leonov G. A., Kuznetsov N. V. O potlačení flutteru v modelu Keldysh // Zprávy Akademie věd. - 2018. - T. 428 , č. 1 . - S. 33-37 .
3. ↑ Kuznetsov N. V. Teorie skrytých oscilací a stabilita řídicích systémů  // Izvestiya RAN. Teorie a řídicí systémy. - 2020. - č. 5 . - S. 5-27 . - doi : 10.31857/S0002338820050091 . Archivováno z originálu 20. ledna 2022.

Odkazy

• Vibrace a aeroelasticita letadla .
• Kuzmina S., Karkle P. Liparská harfa, letadla a mosty // Věda a život , č. 5, 2009.
• Borin A. A. Z historie řešení problému flutteru .

Slovníky a encyklopedie	Velký Rus