2. УПРУГОМАССОВАЯ СХЕМАТИЗАЦИЯ КОНСТРУКЦИИ ЛА
Для расчета колебаний или разработки физической модели, исходя из общих представлений и опытных данных, в конструкции ЛА выделяют части с распределенной жесткостью и части, жесткость которых принимается бесконечно большой. Для агрегатов и частей ЛА, имеющих достаточно большое удлинение, принята балочная схематизация. Упругие свойства агрегата (крыло, фюзеляж, оперение) моделируются балкой, совпадающей с осью жесткости агрегата (части).
Рис. 1
Рис. 2
Задаются распределения жесткостей изгиба в двух плоскостях и кручения вдоль балки. В случае упругого сочленения отдельных упругих частей (узел поворота на крыле с изменяемой стреловидностью, заделка оперения на фюзеляже и т. п.) или упругого крепления абсолютно жестких частей (подвеска двигателя, органа управления, шасси, груза, моделирующего подвижную массу жидкого топлива) вводятся пружины с сосредоточенной жесткостью. Конструкция агрегатов малого удлинения (крыло, оперение) схематизируется каркасом, образованным решеткой соединенных между собой балок (лонжероны и нервюры). К каркасу прикреплена обшивка, образующая внешнюю поверхность, которая воспринимает аэродинамическую нагрузку [6].
Рис. 3
Рис. 4
Для деформируемых частей задают распределение массы либо вдоль линии центров масс сечений, либо по площади поверхности. Для частей, схематизируемых абсолютно жесткими телами, задают массы, собственные моменты и положения центров масс. На рис 1, 2, 3, 4 приведены примеры упругомассовой схематизации частей ЛА для расчета ил колебаний.
Стреловидное крыло большого удлинения с элероном (рис. 1). Степени свободы: вертикальные прогибы по оси жесткости; горизонтальные прогибы; углы закручивания относительно оси жесткости; — угол отклонения элерона.
Жесткостные характеристики: жесткость на изгиб в сечении, перпендикулярном оси жесткости; жесткость на изгиб в плоскости хорд; жесткость на кручение; К, — сосредоточенная жесткость на упругое отклонение элерона.
Массовые характеристики: погонная масса крыла; погонный момент инерции относительно оси жесткости; расстояние от оси жесткости до линии центров масс крыла; погонная масса элерона; погонный момент инерции элерона относительно оси вращения; расстояние от оси вращения до линии центров масс элерона.
Управляемый стабилизатор («полужесткая» схема, рис. 2). Степени свободы: поворот вокруг оси вращения; поворот относительно борта фюзеляжа.
Жесткостные характеристики: угловые жесткости, соответствующие степеням свободы
Массовые характеристики: моменты инерции относительно осей
3. Двигатель, упруго прикрепленный к крылу (рис. 3). Степени свободы: — угол отклонения по тангажу; у — вертикальное перемещение; угол отклонения по рысканию; боковое перемещение.
Жесткостные характеристики: жесткости стержня, моделирующего пилон.
Массовые характеристики: масса и моменты инерции двигателя.
4. Крыло малого удлинения (рис. 4). Жесткостные характеристики: жесткости на изгиб балок, образующих силовой набор, геометрические параметры обшивки и модуль сдвига материала обшивки.
Массовые характеристики: распределенные массы каркаса и обшивки, массы и моменты инерции грузов, размещенных на крыле.