Введение к работе
Актуальность темы. Летно-технические и экономические показатели самолета существенно зависят от массы его конструкции. Поэтому разработке методов весового анализа самолета уделялось большое внимание на всем периоде развития отечественной и зарубежной авиации.
В настоящее время в работах отечественных и зарубежных авторов предлагаются «теоретические» методы определения массы конструкций летательных аппаратов с учетом требований статической прочности и практически отсутствуют методики, позволяющие оценить их массу с учетом воздействия динамических нагрузок. Однако, масса силовых элементов конструкции, определенная без учета воздействия динамических нагрузок, может оказаться существенно меньше потребной с точки зрения безопасной эксплуатации летательного аппарата.
Опыт эксплуатации существующих самолетов показал, что для устранения негативного воздействия динамических нагрузок на конструкцию необходимо, в некоторых случаях, существенно увеличить ее массу относительно требований статической прочности. Поэтому становится актуальной проблема разработки методов весового анализа элементов конструкции самолета для начальных этапов проектирования с учетом ограничений по флаттеру и требований безопасности от воздействия импульса силы на крыло в полете.
Цель работы состоит в разработке приближенных методов весового анализа силовых элементов конструкции самолета для начальных этапов проектирования с учетом требований безопасности от воздействия внешних динамических нагрузок, проведении исследований влияния их на весовые характеристики конструкций самолетов.
Методы исследований. Полученные в диссертации результаты основаны на методах аэроупругости, теорий колебаний и упругости тонкостенных стержней и оболочек. Для получения приближенного аналитического метода определения массы крыла самолета с учетом требований безопасности от воздействия импульса силы применялся численный метод.
4 Научная новизна работы. Результаты работы являются новыми и основные из них следующие :
1. Получено приближенное аналитическое решение интегро-
дифференциальных уравнений, описывающих свободные колебания несу
щих поверхностей самолета и панели обшивки крыла в потоке воздуха, для
оценки критических скоростей флаттера на начальных этапах проектирова
ния.
-
Получен способ приближенного расчета динамических нагрузок на крыло самолета в полете от воздействия импульса силы при ограниченном числе исходных данных.
-
На основе конечных аналитических зависимостей по оценке динамического нагружения самолета разработаны методы весового анализа силовых элементов конструкции и способ выбора рациональных ее параметров с одновременным учетом требований прочности и жесткости.
-
По предложенным методикам проведены расчетные исследования влияния динамических случаев нагружения на массу силовых элементов конструкции самолетов различного назначения с определением области проектных параметров, обеспечивающей их динамическую устойчивость.
Практическая ценность работы. Результаты работы в виде алгоритмов и расчетных программ могут быть использованы при расчете массы силовых элементов конструкции с учетом требований прочности и жесткости, а также в комплексных программах формирования облика самолета.
Достоверность полученных результатов обеспечивается корректностью постановки рассматриваемых задач и использованием обоснованных методов решения; контролем сходимости приближенных решений; удовлетворительным согласованием с результатами теоретических и экспериментальных исследований других авторов.
Апробация работы. Результаты диссертации докладывались и обсуждались на научных семинарах кафедры «Сопротивление материалов, динамика и прочность машин» (Москва, 1997,1998) и на 3-4 Международных симпозиумах «Динамические и технологические проблемы механики кон-
5 струкций и сплошных сред» (Москва, 1997,1998).
Публикации. Основные результаты диссертации опубликованы в четырех работах, список которых приведен в конце автореферата.
Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, четырех глав, сводки результатов, списка литературы и приложений. Общий объем работы составляет 196 страниц. Список литературы содержит 124 наименования источников на 10 страницах. Приложения иллюстрированы 41 рисунком и 6 таблицами на 44 страницах.
