Флаттер (авиация)

Видео разрушения моста через пролив Такома от флаттера

Фла́ттер (англиц. от flutter «дрожание, вибрация») — сочетание самовозбуждающихся незатухающих изгибающих и крутящих автоколебаний элементов конструкции летательного аппарата: главным образом, крыла самолёта либо несущего винта вертолёта. Как правило, флаттер проявляется при достижении некоторой критической скорости, зависящей от характеристик конструкции летательного аппарата; возникающий резонанс может привести к его разрушению. Переход к сверхзвуковым скоростям осложнялся опасностями флаттера.

Причина флаттера

Причиной флаттера обычно является несовпадение центра жёсткости с центром масс и недостаточная жёсткость конструкции крыла.

История решения проблемы флаттера

Исследования флаттера в CCCР начались в середине 1930-х годов. Советская авиация столкнулась с тем, что при увеличении скорости, при некотором критическом её значении, самолёты начинало сильно трясти и они разрушались в воздухе. Вибрация нарастала настолько быстро, что у лётчика не оставалось времени на снижение скорости. От начала вибраций до разрушения самолёта проходили считанные секунды.

Над явлением флаттера ломали голову многие математики. Огромный вклад в решение проблемы внесли Е. П. Гроссман, М. В. Келдыш, Я. М. Пархомовский. Был поставлен целый ряд экспериментов, сделан ряд теоретических исследований, были разработаны практические приёмы для исключения вибрации при любой скорости полёта. Основным результатом работ, проведенных в СССР в 1934—1941 годах, было устранение опасности появления флаттера крыла и оперения.

Нелинейные модели подавления флаттера и их анализ (задача Келдыша)

М. В. Келдыш, занимаясь задачей нелинейного анализа математических моделей подавления флаттера органов управления самолёта, использовал метод гармонического баланса и отмечал: «Мы не даём строгого математического доказательства всех относящихся сюда положений, а ряд выводов построим на интуитивных соображениях». Последующее развитие теории дифференциальных включений и теории скрытых колебаний, а также аналитических и численных методов их анализа, недоступных Келдышу во время его работы, позволяет в настоящее время проводить строгий анализ устойчивости и возникновения скрытых колебаний в моделях Келдыша.

Виды флаттера

Виды флаттера в зависимости от наличия перемещений и вибрации органов управления:

• безрулевые (перемещения органов управления пренебрежимо малы);
• рулевые (наблюдаются вибрации органов управления (элеронов, руля, триммера и т. п.)).

Виды флаттера в зависимости от элемента, подверженного перемещениям и деформации:

• флаттер крыла:
  • изгибно-крутильный (крыло гнётся и скручивается);
  • изгибно-элеронный (крыло гнётся, элерон отклоняется);
  • крутильно-элеронный (крыло скручивается, элерон отклоняется);
  • изгибно-элеронно-триммерный (крыло гнётся, элерон и триммер отклоняются);
• серво-компенсаторный ;
• флаттер лопастей несущего винта вертолёта (хордовый и др.).

См. также

• Аэроупругость
• Автоколебания
• Бафтинг
• Вобблинг

Литература

• Военно-авиационный словарь. — М. : Воениздат, 1966. — 472 с.
• Флаттер // Авиация: Энциклопедия (рус.) / Главный редактор Г. П. Свищев. — М.: Большая Российская Энциклопедия, 1994.

Примечания

Ссылки

• Вибрации и аэроупругость самолёта.
• Кузьмина С., Карклэ П. Эолова арфа, самолёты и мосты // Наука и жизнь, № 5, 2009.
• Борин А. А. Из истории решения проблемы флаттера.