Введение к работе
Актуальность темы. При решении многих задач динамики и устойчивости движения упругих систем, например, летательных зппаратов (JIA), космических аппаратов (КА) и крупногабаритных космических конструкций (КГКК), наряду с инерционными, упругими и заданными внешними силами приходится учитывать различные возмущения, возникающие в результате взаимодействия колеблющейся конструкции с другими средами и системами. Характерныгш для ЛА, КА и КГКК являются возмущения, создаваемые: аэродинамическими силами; кориолисовыми силами относительного движения жидкого топлива; реактивными силами истекающих газов; гироскопическими силами вращающихся роторов; автоматом стабилизации (сервоприводами), а также инерционным взаимодействием упругих колебаний с неустановившимся вращением системы. Эти сила зависят от параметров движения (перемещений, скоростей, ускорений) системы и в большинстве случаев являются неконсервативными. Уравнения возмущенного движения системы при наличии неконсервативных сил получаются несамосопряженными и в такой системе наряду со статической возможна динамическая неустойчивость типа флаттера.
Неконсервативные системы могут быть весьма чувствительны к изменениям их параметров. Это, а также то, что такие системы как ЛА, КА, КГКК имеют переменные во времени параметры и большое число модификаций и разных полезных нагрузок, приводит к необходимости рассматривать большое число расчетных случаев. Вследствие этого прямые расчеты динамических характеристик и устойчивости неконсервативных систем большой размерности (например, при использовании ко-нечноэлементных моделей) являются весьма трудоемкими и навряд ли могут быть выполнены в полном объеме, да еще с оптимизацией их пара-
метров.
Поэтому разработка эффективного аналитического метода расче динамических характеристик и устойчивости неконсервативных систеї» при малых изменениях их параметров с возможностью применения его для экономичной процедуры оптимизации является актуальной проблемой, не получившей к настоящему времени должного развития. Этой проблеме посвящена данная работа.
Тема диссертации связана с научно-исследовательскими работа ми, проводимыми в Московском авиационном институте по темам "Моде и методы для анализа динамики и местной прочности составных крут габаритных космических конструкций" и "Динамика упругих конструкп ЛА с системами активного управления".
Цель работа: I) получение по методу возмущений формул первс и второго приближений для комплексных собственных значений и вект ров, а также коэффициентов уравнений колебаний неконсервативных с тем в нормальных координатах при малых изменениях их параметров; 2) вычисление коэффициентов чувствительности и оптимизация динами ческих характеристик неконсервативных систем на основе формул мет да возмущений; 3) получение линеаризованных уравнений колебаний КГКК в центральном гравитационном поле при больших углах поворота и конечных упругих деформациях.
Научную новизну работы составляют: I) результаты (формулы с оценками их точности на примерах), полученные по методу возмущенв для определения динамических характеристик неконсервативных систе при изменении их параметров; 2) применение формул метода возмущений для экономичной процедуры оптимизации динамических характерне тик неконсервативных систем; 3) нелинейные и линеаризованные урав нения движения больших упругих космических конструкций.
Достоверность результатов обосновывается математической ctj: гостью получения приближенных решений и сравнением их с точными і 4
шениями, а также с решениями других авторов.
Практическую ценность работы составляет эффективная методика оценки влияния малых изменений параметров неконсервативных систем на их динамические характеристики и основанная на ней экономичная процедура рационального проектирования и оптимизации.
Апробация. Основные положения и результаты работы доложены на: II Всесоюзной конференция "Современные проблемы строительной механики и прочности летательных аппаратов", Куйбышев 1986 г.; Гагаринских научных чтениях по космонавтики и авиации, Москва 1988г; III Всесоюзной конференции "Современные проблемы строительной меха-кики и прочности летательных аппаратов", Казань 1988 г.; Международной конференции по 'крупногабаритным космическим конструкциям, Новгород 1993 г.; научном семинаре "Проблемы механики деформируемого твердого тела и динамика машин", Москва, МАИ, 1993 г.
Публикация результатов исследований. По теме диссертации имеется десять публикаций.
Структура и объем диссертации. Диссертационная работа состоит из введения, пяти глав, заключения и списка литературных источников из 120 наименований. Работа изложена на 146 страницах, содержит 20 рисунков и 13 таблиц.
