Под названием: «Колебания катастрофического

изменения формы составных тел в потоке газа или жидкости»

Профессором Казанского Государственного технического университета им. А.Н. Туполева Павловым В.А. обнаружено новое явление в области аэроупругости летательных аппаратов.

Автором теоретически и экспериментально доказано существование колебаний в таких конструкциях авиационной техники, как крыло с элероном, оперение с рулем, (называемых им составными конструкциями), колебаний, которых нет среди ранее известных. Они названы автором колебаниями катастрофического изменения формы составных тел в потоке газа или жидкости.

В.А. Павловым было обнаружено, что методы расчета составных стержней созданы для конструкций самолетов 30* годов и что отклоненные, многоопорные рули с металлической обшивкой, имеющие большие жесткости в плоскости хорд, не могут быть рассчитаны этими методами.

Новый метод расчета, построенный автором, показал, что в шарнирах навески рулей при их отклонении появляются новые реакции, лежащие в плоскости хорд оперения, - они названы лобовыми реакциями и существование их подтверждено экспериментами автора, выполненными на моделях и реальных конструкциях.

В действительности эти реакции настолько велики, что могут вызвать потерю устойчивости плоской формы рулей, которая, как оказалось,

происходит в виде катастрофы (прощелкивания) с переходом к новой равновесной форме. В.А.Павлов показал теоретически и экспериментом, что переходы к новой равновесной форме составной конструкции и возвращения к исходному нагруженному состоянию могут в потоке воздуха происходить последовательно и многократно, образуя колебательный процесс - это и явилось предметом открытия.

Для доказательства достоверности и выделения катастрофических колебаний от ранее известных, таких как флаттер крыла с элероном (оперения с рулем), была построена геометрически нелинейная теория расчета стержней при больших перемещениях. Правомерность применения этой теории к исследованиям статики и динамики составных стержневых конструкций была подтверждена автором на статических экспериментах и в аэродинамической трубе Казанского авиационного института.

Опубликована монография, в которой приводятся не только теория и методы расчета составных стержней, но и способы устранения самой возможности проявления катастроф и катастрофических колебаний, новые расчетные схемы проектирования рулей, закрылков и элементов их навески (кронштейнов и рельсов). Изобретен новый способ навески рулей. Описывается механика взаимодействия руля с несущей поверхностью при заклинениях рулей, ранее известных, но неправильно понимаемых. Объяснена механика неожиданных срывов кареток многорельсовых закрылков с рельсов в момент посадки самолета (летные происшествия при посадке самолета Ил-76). Выяснено, что катастрофические колебания не устраняются балансировкой рулей так, как это принято делать для устранения явлений флаттера рулевых поверхностей.

Указание на необходимость использования новой расчетной схемы, учитывающей отклонение рулей в расчетах составных конструкций и при статических испытаниях самолетов, появилось в «Нормах прочности» уже после опубликования работ автора.

Геометрически нелинейная теория статики и динамики стержней при больших перемещениях используется автором и его учениками при исследованиях движения лопастей несущего винта и особенно при решении задач, где необходимо точное определение прогибов - в задачах о схлестывании лопастей соосных несущих винтов.

Автором предлагаются рекомендации, которые необходимо учитывать при изготовлении и трубных экспериментах моделей оперения с рулем: обязательное отклонение рулей при эксперименте, моделирование лобовой жесткости руля и моделирование количества шарниров его навески (многоопорные рули в продувочных моделях всегда заменяют двухопорными).

Выводы экспертизы:

Установлено неизвестное ранее явление - колебания катастрофического изменения формы составных тел в потоке газа или жидкости, подтвержденное автором теоретически и экспериментально на моделях и реальных конструкциях, в статических испытаниях и в аэродинамической трубе. Предложенная теория расчета основана на апробированных гипотезах и классических методах. Справедливость математической модели хорошо подтверждается результатами эксперимента. Все это убеждает в достоверности заявляемого открытия.

Считаем, что приоритет автора заявлен уже в первых линейных решениях и экспериментах 70*-годов, которые в дальнейшем подтверждены и в более точной нелинейной постановке.

Можно согласиться с формулой открытия в редакции автора:

Формула открытия.

Теоретически и экспериментально установлено неизвестное ранее явление - колебания катастрофического изменения формы составных тел в потоке газа (или жидкости), заключающееся в том, что тела удлиненной формы типа плоских стержней, имеющие большое соотношение max и min изгибных

жесткостей поперечных сечений, соединенные шарнирно по длинным сторонам плоскостей max жесткости и имеющие малые, зафиксированные жестко в одном из поперечных сечений, углы между этими плоскостями, при совместном изгибе нагрузкой движущегося потока катастрофически переходят к новой равновесной форме в область больших перемещений изгиба и закручивания стержней, которая при малых углах атаки поперечных сечений возвращается к исходной, образуя колебательный процесс.

Открытие положило начало новому научному направлению, которое можно сформулировать как геометрически нелинейные математические модели статики и динамики стержней и составных стержневых конструкций и их приложение к прочности и проектированию несущих и управляющих поверхностей летательных аппаратов, к исследованиям динамики лопастей несущих винтов.

Результаты открытия предлагается использовать (а частично это уже делается) в практике работы НИИ и конструкторских бюро, занимающихся авиационной техникой, и в учебном процессе Вузов, при написании монографий и учебных пособий.

Эксперты:

Зав. кафедрой

Сопротивления

материалов КГТУ,

Член-корреспондент

АН Татарстана,

д.ф-м.н., профессор В.Н. Паймушин

Зав. кафедрой

Конструкции и проектирования летательных аппаратов КГТУ, д.т.н., профессор