Каждый день в этих сражениях гибнут тонны бумаги и гигабайты свободного места на жестких дисках компьютеров. Нервно шуршат и греются процессоры, обрабатывая миллионы цифр. Всё это потому, что в поте лица инженеры-прочнисты ведут упорную битву с супостатом, а имя ему - аэроупругость.
В прошлый раз во сне наш инженер столкнулся с проблемой флаттера на своем самолёте мечты. Проснувшись, молодой человек принялся за активную работу по парированию этого возмутительного явления.
В первой части мы с вами как раз закончили с описанием процесса возникновения флаттера. Теперь настало время борьбы с ним!
Итак, что же придумал наш инженер?
Если вы хорошо помните первое условие возникновения флаттера, описанное в прошлой статье, то там говорилось что-то про центр давления, центр жесткости, и что если они не совпадают, то это может привести к возникновению незатухающих колебаний в процессе полёта.
Значит, очевидно, их надо совместить?
А как это сделать? Дело в том, что не так уж просто с наскока определить положение хотя бы центра масс. Казалось бы, звучит вроде не сложно, подумаешь какой-то центр масс. Подвесь крыло на веревочке, вот он и будет!
Отнюдь, это же сколько надо крыльев перепробовать всяких разных, чтобы прийти к какому-нибудь целесообразному ответу, что нужно самолёту, и что подходит? А время - деньги, заказчик ждать не будет. Эмпирические методы хорошо подходят для испытаний, а проектирование - это полёт мысли и фантазии. Сначала формируем в голове, потом изложим на бумагу, уже со всеми расчётами и положениями.
В этом нам поможет математика и метод конечных элементов.
В процессе разработки профиля крыла конструкторам предстоит с помощью математических и инженерных программ автоматизированного проектирования (САПР) просчитать положение многих параметров, в том числе, и вышеперечисленных. Будут проанализированы различные профили и материалы, как запчасти от лего тасовать различные стыки и детали что бы в конце концов прийти к нужному результату. Если уж не к точному совпадению точек центров давления и жесткости, то хотя бы свести расстояние между ними к минимуму.
Этим наши способы борьбы не ограничены. Следующим логичным шагом будет сделать крыло настолько жестким, насколько это возможно. Чтобы никакая внешняя сила не возмутило спокойствие нашего создателя подъёмной силы! Да, так и сделаем, больше металла богу метала!
К сожалению, с этим есть маленькая проблемка. А как быть с многократно выросшей массой? Теперь наш самолёт перетяжелён и двигатели, под которые он был спроектирован, уже не поднимут его к небесам.
Как быть?
Включим инженерную смекалку. Как возможно вы помните из школьного курса физики, существует такая штука как инерция, физический смысл которой в том, что чем тяжелей тело, тем сложней его разогнать или остановить. Теперь, как это применимо к крылу? Вместо того, чтоб накинуть массы по всему сечению для увеличения жесткости конструкции, мы можем добавить грузы только в определенных местах, как на шиномонтаже при балансировке колес, и тогда колебаниям будет сложнее преодолеть силу инерции, и они из самовоспроизводящихся перейдут в затухающие. Таким образом проблема флаттера будет решена без сильного вреда весовым характеристикам самолёта.
На этом наш инженер спокойно выдохнет, уберёт тетрадь в стол и отправиться дальше смотреть сны про свой самолёт мечты. Как же не хочется его расстраивать что его ещё ждёт баффтинг, реверс поверхностей управления, дивергенция и прочие проблемы.
Но на то он и инженер что бы решать их!