S5.1-1FLDS120, Section 5.1, May 2002 Раздел 5.1 Расчет статической аэроупругости. Теория

S5.1-2FLDS120, Section 5.1, May 2002

S5.1-3FLDS120, Section 5.1, May 2002 Цель Целью расчета статической аэроупругости является определение нагрузок на ЛА при стационарном или квазистационарном маневре. Маенвр описывается набором балансировочных параметров. Часть балансировочных параметров задается пользователем, а часть определяется расчетом.

S5.1-4FLDS120, Section 5.1, May 2002 Допущение Допускается что в расчете на статическую аэроупругость все нагрузки являются постоянными по времени. Уравнение равновесия Демпфирующие усилия Упругиие нагрузки Внешние нагрузки Аэродинамические нагрузки Инерциальные нагрузки

S5.1-5FLDS120, Section 5.1, May 2002 Следствия Упругие нагрузки могут быть простоянными во времени только если упругие деформации тоже постоянны во времени. Суммарная деформация может быть представлена через упругую деформацию и перемещение твердого тела : Следовательно и. Обычно перемещение твердого тела не вызывает демпфирующих усилий Таким образом:

S5.1-6FLDS120, Section 5.1, May 2002 Твердотельные тона Смещение жесткого тела может быть представлено как суперпозиция твердотельных тонов. Твердотельные тона определяются через r- множество степеней свободы, определенных в объекте SUPORT в bulk data, то есть где r-мерная единичная матрица Таким образом,

S5.1-7FLDS120, Section 5.1, May 2002 Связанная система координат Система координат (СК), перемещающаяся вместе с твердым телом (ЛА) называется связанной Она определяется в поле RCSID объекта AEROS в bulk data. В MSC.FlightLoads, она называется Aerodynamic Reference Coordinate System и задается в меню Global Data.

S5.1-8FLDS120, Section 5.1, May 2002 Ускорение твердого тела Ускорение твердого тела определяется относительно связанной СК. Имеются 3 вида поступательного ускорения вдоль каждой из осей системы координат и 3 вида вращательного ускорения вокруг каждой оси. Эти ускорения можно выразить через ускорение твердого тела из соотношения

S5.1-9FLDS120, Section 5.1, May 2002 Аэродинамические нагрузки Аэродинамические нагрузки являются функцией от: Упругих деформаций Аэродинамических углов, которые описывают положение ЛА относительно набегающего потока Вращательных производных, которые описывают вращение ЛА вокруг осей связанной СК. Отклонения управляющих поверхностей

S5.1-10FLDS120, Section 5.1, May 2002 Аэродинамические углы Угол скольжения – угол между плоскостью xz связанной СК и плоскостью, проходящей через ось z и вектор, определяющий направление потока.Угол считается положительным, если вектор направлен в начало СК со стороны положительного направления оси y. Угол атаки – угол между проекцией вектора, определяющего направление потока, на плоскость xz и осью x связанной СК.

S5.1-11FLDS120, Section 5.1, May 2002 Аэродинамические углы x y z V

S5.1-12FLDS120, Section 5.1, May 2002 Скорости вращения Скорость крена p (roll rate ) – описывает вращение ЛА вокруг продольной оси. Скорость тангажа q (pitch rate) - описывает вращение ЛА вокруг поперечной оси. Скорость курса r (yaw rate) – описывает вращения ЛА вокруг вертикальной оси. В MSC.Nastran, используются также и безразмерные скорости вращения pb/2V, qc/2V и rb/2V, где b- размах, c- длина хорды и V- скорость полета.

S5.1-13FLDS120, Section 5.1, May 2002 Балансировочные параметры Твердотельные ускорения, аэродинамические производные и углы отклонения управляющих поверхностей входят в множество балансировочных параметров где матрица описывает отклонение управляющих поверхностей. Матрицу можно выразить через значение ускорений твердого тела:

S5.1-14FLDS120, Section 5.1, May 2002 Линеаризация: упругие деформации Используя понятие линейной упругости, необходимо учитывать что линейные деформации должны иметь небольшую величину. Таким образом, получаем лианеризацию аэродинамических нагрузок относительно упругих деформаций где скоростной напор

S5.1-15FLDS120, Section 5.1, May 2002 Линеаризация: определение - аэродинамические нагрузки на жесткий ЛА - изменения аэродинамических нагрузок, вносимые упругими деформациями. Эти нагрузки называются «упругим» приращением - матрица аэродинамической жесткости.

S5.1-16FLDS120, Section 5.1, May 2002 Нелинейная статическая аэроупругость В нелинейной статической аэроупругости, реализованной в MSC.Nastran,аэродинамические нагрузки лианеризуются относительно линейных деформаций, но не относительно балансировочных параметров. Уравнение равновесие записывается в виде

S5.1-17FLDS120, Section 5.1, May 2002 Линеаризация: балансировочные параметры В линейной статической аэроупругости аэродинамические нагрузки линеаризуются относительно балансировочных параметров где и.

S5.1-18FLDS120, Section 5.1, May 2002 Линейная статическая аэроупругость Уравнение равновесия где матрица- матрица ускорений твердого тала выраженная через расширенное множество балансировочных параметров.