Методы расчета виброакустических колебаний планера самолета
Ученые МГУ разработали методы расчета интенсивных колебаний конструкции планера пассажирского сверхзвукового самолёта, вызванных шумом струи двигателя, а также методы расчёта влияния звукового удара на здания. Эти результаты позволят создать пассажирский сверхзвуковой самолет, удовлетворяющий требованиям по прочности и шуму.
В рамках Научного центра мирового уровня «Сверхзвук», финансируемого при поддержке национального проекта «Наука и Университеты», исследователями Центра «Сверхзвук» МГУ были проведены теоретические исследования в области вибраций конструкции планера, вызванные акустическим воздействием струи двигателя, а также исследования влияния звукового удара на вибрацию здания с целью разработки методов снижения воздействия звукового удара сверхзвукового пассажирского самолета. Полученные результаты будут использованы для обеспечения прочности пассажирских самолетов и безопасности наземных сооружений, находящихся в зоне воздействия звукового удара.
Поставленные задачи и результаты их решения способствуют достижению цели центра «Сверхзвук» добиться качественно новых летно-технических, экологических и акустических показателей сверхзвуковых пассажирских самолетов нового поколения за счет решения фундаментальных научно-технических проблем сверхзвукового полета.
По словам заведующего лабораторий №2 Центра «Сверхзвук» МГУ Василия Веденеева, акустические нагрузки от струи двигателя, действующие на расположенные вблизи элементы конструкции могут ограничивать ресурс этих элементов из-за их усталостного разрушения. Коллективом лаборатории №2 Центра «Сверхзвук» разработано программное обеспечение для передачи полей акустических нагрузок в упругую конечно-элементную модель конструкции планера, а также проведен расчет динамического отклика конструкции.
Можно с уверенностью сказать, что интенсивным акустическим нагрузкам соответствуют существенно нелинейные вибрации конструкции. Поэтому расчёт динамической прочности под действием таких нагрузок должен учитывать геометрическую, а при экстремальных нагрузках – и физическую нелинейность конструкции. Такой анализ повысит точность расчетов и позволит строить более реалистичные выводы о прочности конструкции под воздействием интенсивного акустического поля.
«В мировой практике авиастроения, как правило, считается, что акустическая нагрузка газа на конструкцию самолета незначительна и, как следствие, обычно приводит к колебаниям конструкции с малой амплитудой. В таком случае для проведения инженерных расчетов достаточен линейный анализ. Однако, рассматривая создание сверхзвуковых пассажирских самолётов, часть планера экранирует шум струи двигателя и подвержена значительно более интенсивным акустическим нагрузкам. Инфразвук и низкочастотный слышимый звук от таких источников, как сверхзвуковые самолеты, могут вызывать достаточно сильную вибрацию здания, включающую как дребезжание, так и сотрясение всей постройки. В связи с этим проведенное моделирование представляет интерес для защиты от разрушений зданий при воздействии на него акустической нагрузки», — прокомментировал директор центра «Сверхзвук» МГУ Дмитрий Георгиевский.
Результаты, полученные сотрудниками лабораторий №2 «Сверхзвук» МГУ, способствуют достижению конкурентоспособности России на мировом уровне в области исследований сверхзвукового полета гражданского самолёта.
Информация предоставлена пресс-службой МГУ
