МАТЕМАТИЧЕСКИЕ МОДЕЛИ МАНЕВРЕННЫХ ЛЕТАТЕЛЬНЫХ АППАРАТОВ ДЛЯ ИССЛЕДОВАНИЯ ИХ АЭРОУПРУГИХ ХАРАКТЕРИСТИК С УЧЕТОМ НЕЛИНЕЙНОСТИ АЭРОДИНАМИЧЕСКИХ ХАРАКТЕРИСТИК И ОТКЛОНЕНИЯ ОРГАНОВ УПРАВЛЕНИЯ

© В.А.Андросенков, И.Н.Ефремов, В.В.Овчинников
© Государственный музей истории космонавтики им. К.Э. Циолковского, г. Калуга
Секция "Авиация и воздухоплавание"
2010 г.

Перспективные маневренные самолеты характеризуются комплексным использованием новых технических решений, многообразием решаемых задач и выполняемых функций, и, как следствие, высокими требованиями к маневренным характеристикам.

Проблема проектирования и расчета современных авиационных конструкций на статическую и динамическую прочность, жесткость и устойчивость при сложном нагружении, особенно в условиях взаимодействия с газовой средой, без ЭВМ и методов математического моделирования и вычислительного эксперимента является неразрешимой задачей. В данной работе методы математического моделирования применяются для определения нелинейных аэроупругих характеристик маневренного самолета и его элементов.

Для маневренных боевых самолётов характерен выход на большие углы атаки при безотрывном и отрывном обтекании, который сопровождается нерасчетными срывными явлениями и различными нелинейными эффектами в аэродинамических характеристиках, что существенно затрудняет пилотирование и ограничивает возможность проведения летных испытаний на данных режимах. Именно эти режимы могут оказаться наиболее критичными в плане нагружения и деформирования конструкции современных маневренных летательных аппаратов.

С учетом вышесказанного, можно сделать вывод, что математическое моделирование полета на закритических режимах необходимо проводить с полным учетом нелинейности аэродинамических характеристик. Следует решать задачу о развитии взаимосвязанных процессов обтекания упругой конструкции, ее движения и деформирования.

Суть решаемой задачи заключается в необходимости проведения анализа и оценки процессов деформирования и нагружения конструкции маневренного самолета и его изолированного крыла и исследовании его аэроупругих характеристик при отрывном и безотрывном обтекании. Поставленная задача сводится к следующим подзадачам:

- объединение упругой и аэродинамической частей задачи, расчет динамики возмущенного движения по времени;

- определение нелинейных аэродинамических характеристик летательного аппарата с учетом упругости конструкции;

- определение упругих перемещений конструкции, возникающих под действием аэродинамических, упругих и инерционных сил.

В работе проводится анализ и оценка процессов деформирования и нагружения конструкции маневренного летательного аппарата и его изолированного крыла, а также исследование его аэроупругих характеристик при отрывном и безотрывном обтекании.

Результаты работы могут быть использованы в ВУЗах ВВС при подготовке научно-педагогических кадров, в НИУ ВВС, научных и конструкторских организациях при разработке и испытаниях новых летательных аппаратов.