Оценка аэроупругой устойчивости ЛА с учетом системы управления

• Автор: Лю Дэгуан
• Шифр специальности: 05.07.02
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2004
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 130 с. : ил.

1. Основные положения аэроупругости и аэроупругой устойчивости ЛА с САУ

1.1 Рассматриваемые задачи аэроупругости

Аэроупругость охватывает область физико-технических процессов и явлений, возникающих в результате взаимодействия аэродинамических сил и вызванных ими сил упругих механических реакций системы. Следовательно, явления аэроупругости могут возникать у любой упругой конструкции, подвергающейся действию потока воздуха в особенности у летательных аппаратов. Аэроупругие процессы могут иметь как статический, так и динамический характер, причем для полного описания физических зависимостей необходимо учитывать также и силы инерции. В данном разделе мы обращаем большое внимание на динамические явления аэроупругости, имеющие исключительно важное практическое значение. Причем аналитическое исследование их в значительной мере осложняется нестационарными аэродинамическими процессами.
Выше излагалось, среди явлений аэроупругости флаттер представляет несомненно самый большой научно-технический интерес. Это связано не только с его большим практическим значением, но и с тем, что необходимость решения этой проблемы выдвинула целый круг физико-математических задач, объединенных под названием «флаттер».
Флаттер, как явление потери аэроупругой динамической устойчивости, имеет много разновидностей, а существующие при этом физические закономерности имеют весьма сложную природу и поэтому с трудом поддаются описанию. В зависимости от аэродинамических причин, его вызывающих, флаттер можно разделить на два основных вида[4]. Флаттер первого вида возникает при потенциальном течении в отсутствие отрыва потока, когда влияние пограничного слоя существенно не сказывается на характере флаттера. Этот вид, свойственный, плавным образом,

- 1. Основные положения аэроупругости и аэроупругой

устойчивости ЛА с САУ

1.1 Рассматриваемые задачи аэроупругости

1.2. Классический флаттер

^ 1.2.1 Уравнения Лагранжа второго рода
1.2.2 Методы расчета нестационарных аэродинамических сил
1.2.3 Решения уравнений флаттера
1.3. Аэроупругая устойчивость ЛА с САУ
1.3.1 Система автоматического управления (САУ)
^ 1.3.2 Бортовая система стабилизации и ЛА с САУ
1.3.3 Аэроупругая устойчивость ЛА с САУ
1.3.4 Основные понятия и подходы исследования аэроупругой
устойчивости ЛА с САУ
1 2. Анализ флаттера бескрылой ракеты с цельноповоротными рулями
2.1 Исходные уравнения аэроупругости

2.2 Модель конструкции объекта
^ 2.2.1 Основные допущения
2.2.2 Метод конечных элементов
2.2.3 Программное обеспечение для создания модели конечных
элементов и их анализ
2.2.4 Определение жёсткости рулевого привода
2.3 Аэродинамическая модель и теории нестационарных аэродинамических сил
2.4 Расчётные уравнения аэроупругих колебаний
2.5 Пример расчёта
2.5.1 Физическая модель корпуса
2.5.2 Физическая модель руля
С 2.5.3 Расчетные результаты
3. Проектирование системы стабилизации упругого ЛА и анализ
аэроупругой устойчивости ЛАсСАУ
3.1 Проектирование системы стабилизации ЛА как упругого тела

3.1.1 Передаточные функции ЛА как упругого тела
3.1.2 Построение бортовой системы стабилизации движения ЛА
как упругого тела
3.2 Изгибные колебания ЛА и выбор параметров системы стабилизации
3.3 Расчетный пример выбора основных параметров бортовой
системы стабилизации
3.3.1 Исходные данные
3.3.2 Расчетные результаты
3.3.3 Влияние конструктивных параметров на аэроупругую
устойчивость контура «упругий ЛА- САУ »
3.4 Анализ аэроупругой устойчивости ЛА с САУ с помощью
известных частотных характеристик рулевого привода и тракта САУ
3.4.1 Физическая модель аэроупругого взаимодействия ЛАсСАУ в полете
3.4.2 Построение расчетной модели аэроупругих колебаний ЛА
3.4.3 Расчёт обобщенных нестационарных аэродинамических сил
3.4.4 Построение передаточной функции упругого ЛА
в аэродинамическом потоке
3.4.5 Анализ устойчивости системы аэроавтоупругости
3.4.5.1 Критерий устойчивости Найквиста (Иуятв^
3.4.5.2 Структурная схема для анализа устойчивости контура
«упругий ЛА-САУ»
3.4.5.3 Схема анализа аэроупругой устойчивости ЛА с САУ
3.4.5.4 Расчетные результаты анализа аэроупругой устойчивости
ЛАсСАУ
Выводы
Приложение
Приложение
Приложение
Список литературы

привода и механизма управления и деформации самого же руля, как правило, так малы, что его можно считать абсолютно жестким. А в настоящем разделе со стороны моделирования фактического руля и требования программного комплекса к исходным данным будет построена модель конечных
элементов упругого руля.
Одна из типичных конструкций руля высокоскоростного ЛА, как объект исследования, показана на рис.2.4. Все силовые элементы и панели данного руля изготовлены из титанового сплава. Наиболее теплонапряженная передняя часть руля представляет собой затупленный тонкий профиль, выполненный из специального жаростойкого сплава. Поверхность руля облицована слоем теплозащитного покрытия(ТЗП). Дальше будут рассматриваться два варианта создания физической модели руля с помощью метода конечных элементов(МКЭ).
Рис.2.4. Конструкция упругого руля В инженерной практике существуют два варианта создания модели конечных элементов руля
•Первый вариант создания модели конечных элементов руля
Полученная модель конечных элементов приведена на рис.2.5. Эта модель