Разработка авиационных моделей с использованием полимерных материалов для решения задач аэроупругости

Введение
Для исследования явлений аэроупругости современных летательных аппаратов I и инженерных сооружений в аэродинамических трубах АДТ используют, как известно, динамически ДПМ и упругоподобные модели УГ1М. В России моделирование было развито трудами 1.. Попова, В.Н. Беляева, Е.П. Гроссмана, Я.М. Пархомовского, Н.В. Альхимовича, М.С. Галкина, Н.Н. Дорохииа, А.М. Каширина, Б.А. Кирштейна, В.В. Лыщинского, Г.А. Амирьянца, Г.А. Булычева и др. специалистов ЦАГИ и авиационных конструкторских бюро КБ 2, 3, , , , . Изготавливать ДПМ в ЦАГИ начали в конце х годов, когда была освоена технология производства отсечнобалочных динамически подобных моделей .
Сначала в АДТ испытывали отдельные конструктивные элементы моделей I, а затем, когда были разработаны подвески для имитации условий свободного полета, стали испытывать полные модели. Технология производства отсечнобалочных моделей постоянно совершенствовалась, и в настоящее время этот тип ДПМ остается основным при исследовании явлений аэроупругости 1 в дозвуковых АДТ. Данные исследования отличаются наибольшей надежностью и точностью результатов, так как за счет больших размеров дозвуковых АДТ линейный масштаб моделирования может быть относительно большим.
Для испытаний моделей в скоростных АДТ на транс и сверхзвуковых режимах дополнительно необходимо выполнить требование подобия но числу Маха М. Кроме того, усложняется проектирование моделей за счет малых размеров рабочей части таких АДТ. Технология моделирования в скоростных трубах начала разрабатываться еще в ь х годах. Тогда изготавливались как упрощенные модели для получения качественных зависимостей, так и точные ДПМ, повторяющие все детали силовой схемы натурного , гак называемые конструктивно подобные модели. Точные ДПМ позволяли получать надежные количественные результаты. Такие модели изготавливались с применением различных материалов в частности, и пластмасс, и металлов. В г. 1.. Дунцсм, Е.М. Рязановым и В.А. Федотовым были разработаны конструктивноподобные сварные металлические модели , отличающиеся
сочетанием легкости и необходимой жесткости. Однако, эти модели по ряду причин не получили широкого применения.
. В последние годы стали успешно разрабатываться модели из полимерных композиционных материалов ПКМ, которые в настоящее время являются наиболее перспективными для развития моделирования , , , поскольку именно такие материалы помогают соблюсти требования подобия модели натурному самолету. К применяемым материалам предъявляются специальные требования по упругожссткостным, эластическим, весовым, теплофизическим, реологическим, экономическим и другим характеристикам. Это связано как с изменениями, произошедшими в последние годы в методике проведения современных исследований явлений аэроупругости на моделях в АДТ, гак и с возросшими требованиями, предъявляемыми к качеству таких изделий и конструкций. Кроме того, современные полимерные материалы и технологии позволяют воплотить в жизнь передовые идеи, разработки и изобретения. Поэтому задача поиска, создания и внедрения новых полимерных материалов с необходимым комплексом свойств, а также современных технологий про из водстваиз дел и й из полимеров для решения задач аэроупругости является актуальной, весьма сложной и перспективной.
Основными этапами современных экспериментальных исследований по аэроупругости в скоростных АДТ являются
1 автоматизированное проектирование и изготовление моделей из композиционных материалов,
2 тестирование образцов, частотные и жесткостные испытания деталей элементов, агрегатов образцовсвидстелсй и всей модели в целом,
3 применение устройств, обеспечивающих безопасность моделей при испытаниях в АДТ,
4 оснащение эксперимента мощной информационноизмерительной техникой,
5 применение экстраполяционных методов оценки границы флаттера.
6 корректирование математической модели конструкции ЛА но результатам проведенных жесткосгных и частотных испытаний.
Цель работы разработка современной технологии изготовления динамически подобных моделей ЛА и их агрегатов с использованием полимерных материалов с требуемыми свойствами для решения задач аэроупругости в АДТ.
Для достижения поставленной цели были решены следующие задачи
1. Разработаны состав полимерного связующего и температурный режим отверждения перьевых законцовок крыла из углепластика УП для аэродинамической модели самолета АЗХХ, обеспечивающие необходимую деформационную теплостойкость и сохранение геометрических форм конструкции.
2. Разработана технология и применен на практике эластомерный материал для изготовления конструкции панели адаптивной несущей поверхности для органов управления на ДПМ Е1Л1АМ европейского магистрального самолета.
3. Разработана технология изготовления элементов ДПМ перспективных отечественных ЛА с использованием полимерного пеноматериала, обладающего комплексом необходимых свойств, методом заливки в полость, ограниченной матрицей.
4. Исследована эффективность модели демпфера, разработанного в ЦАГИ с использованием высоковязкого полимерного материала для гашения паразитных колебаний элементов моделей например, органов управления, двигателей на пилонах и подвесных устройств в АДТ, отличающегося простотой и надежностью.
Актуальность