Размещено на http://www.allbest.ru/

На правах рукописи

Автореферат диссертации

на соискание ученой степени кандидата технических наук

Расчетно-экспериментальное обеспечение проектирования и проведения копровых испытаний полозкового шасси вертолета

Коротков Леонид Витальевич

Специальность: 05.07.03 - прочность и тепловые режимы летательных аппаратов;

05.07.02 - проектирование, конструкция и производство летательных аппаратов.

Казань 2011

Работа выполнена в Федеральном государственном бюджетном образовательном учреждении высшего профессионального образования «Казанский национальный исследовательский технический университет им. А.Н. Туполева - КАИ» (КНИТУ - КАИ) на кафедре Аэрогидродинамики.

Научный руководитель - доктор технических наук, профессор Михайлов Сергей Анатольевич.

Научный консультант - кандидат технических наук Неделько Дмитрий Валерьевич.

Официальные оппоненты: доктор технических наук, профессор Костин Владимир Алексеевич;

кандидат технических наук Куршин Владислав Николаевич.

Ведущая организация - ФГУП «Центральный аэрогидродинамический институт им. проф. Н.Е. Жуковского», г. Жуковский Московской области.

Защита состоится 6 февраля 2012 г. в 13 часов на заседании диссертационного совета Д 212.079.05 при Казанском национальном исследовательском техническом университете им А.Н. Туполева по адресу: 420111 Казань, ул. К. Маркса, д. 10 (факс: (843) 236-60-32; тел.: (843) 238-41-10; e-mail kai@kstu-kai.ru; сайт http://www.kai.ru).

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Казанского национального исследовательского технического университета им. А.Н. Туполева.

Автореферат разослан: декабрь 2011 г.

Учёный секретарь диссертационного совета Снигирёв В.Ф.

Общая характеристика работы

Актуальность проблемы. Обеспечение безопасности посадки вертолета, оборудованного полозковым шасси, является составной частью работ по проектированию вертолета и требует привлечения значительных научно-технических ресурсов. Перед инженерами, занимающимися проектированием полозкового шасси, стоят следующие задачи:

- определение параметров полозкового шасси исходя из ограничений, накладываемых на величины располагаемой работоемкости, деформаций и перегрузок, возникающих в процессе посадочного удара;

- подтверждение безопасности посадок копровыми сбросами согласно требованиям норм прочности (АП-29, FAR-29).

Полозковое шасси является уникальным агрегатом: особенности восприятия им нагрузок, возникающих в процессе посадочного удара, заключаются в наличии больших перемещений и пластических деформаций, а особенностью конструкции (по сравнению с колесным) является связь рессор посредством полозков. Эти особенности порождают проблемы, возникающие как на этапе определения параметров шасси, так и на этапе подтверждения безопасности посадок.

При определении параметров полозкового шасси инженеру необходимо иметь информацию об их взаимозависимости и о чувствительности проекта к изменению параметров. Такая информация на этапе проектирования может быть получена расчетом. Однако, ввиду особенностей агрегата, результаты расчетов, произведенных по математическим моделям посадки вертолета, основанным на грубых допущениях (например, о раздельной работе рессор), являются недостаточно достоверными. Конечно-элементные программные комплексы основаны на более точных допущениях, но ориентированы на решение общемашиностроительных задач и недостаточно хорошо приспособлены к задачам моделирования процесса посадки вертолета на полозковом шасси (например, довольно грубо аппроксимируется зависимость напряжений от деформаций, не учитывается изменение зависимости в процессе второго посадочного удара). Значительное компьютерное время, требующееся для проведения конечно-элементных расчетов процесса деформирования полозкового шасси при копровых сбросах, затрудняет проведение параметрического анализа, что сильно снижает возможности использования таких расчетов для принятия обоснованных конструкторских решений на ранних стадиях проектирования.

По сложившейся отечественной практике ведущих вертолетостроительных КБ в рамках подтверждения соответствия конструкции полозкового шасси требованиям п.п. 29.723, 29.725 и 29.727 АП-29 проводятся копровые сбросы для воспроизведения вертикальной посадки и посадки с горизонтальной поступательной скоростью (посадки с пробегом).

Ввиду того, что полозковое шасси является цельной конструкцией, методы, используемые в самолетостроении для колесного шасси, и заключающиеся в определении нагрузки, воспринимаемой каждым колесом и последующим раздельным испытанием колес не подходят, более того, раздельное испытание рессор невозможно еще и ввиду того, что, как правило, полозковые шасси изготовляются из круглых металлических труб и рессора, отделенная от всей конструкции, уже является механизмом.

Наибольшую трудность вызывает проведение копровых сбросов для случая посадки с пробегом. Традиционно либо вертолет сбрасывается на канатах, отстреливаемых в момент касания посадочной площадки при помощи пиропатронов (подобный способ используется только в тех случаях, когда в энергопоглощающую систему включен принципиально новый агрегат), либо вертолет сбрасывается на наклонную плоскость.

Недостатками традиционных методик является дороговизна и длительное время, требующееся для подготовки к проведению испытаний, что может привести не только к экономическим трудностям, но и к снижению качества испытаний и качества дальнейшего проектирования: ввиду того, что для проведения сбросов по традиционным методикам требуются довольно значительные материальные и временные ресурсы, то такие сбросы проводятся довольно редко, что не позволяет удовлетворить основным требованиям к проведению эксперимента, заключающимся в его многократной воспроизводимости и стабильности побочных факторов и, соответственно, может привести к неправильной интерпретации результатов. Копровые испытания по традиционным методикам проводятся на завершающей стадии проектирования, целью их проведения является подтверждение безопасности посадок вертолета. Традиционные методики не являются инструментом исследования деформирования полозкового шасси в процессе посадочного удара, что является существенным недостатком.

По сравнению с традиционными способами проведения копровых испытаний наибольший интерес вызывают имитационные способы, направленные на искусственное создание заранее заданных условий поглощения энергии посадочного удара для каждого конструктивного элемента полозкового шасси в наиболее критичном для него положении. Использование имитационных методик требует значительно меньших временных и материальных ресурсов, чем использование традиционных. Имитационные методики могут быть использованы не только для подтверждения безопасности посадок при заданных режимах эксплуатации, но и в качестве инструмента для получения новых знаний.

Примером такого имитационного способа проведения копровых испытаний служат проведенные копровые сертификационные испытания полозкового шасси вертолета АНСАТ, выполненные в ИЛ ПНКЛА КГТУ им. А.Н. Туполева в 2004 - 2009 гг. по методике и программе испытаний, разработанной специалистами ОАО «КВЗ». Анализу результатов указанных испытаний и построению адекватной расчетной модели их воспроизведения (в том числе с целью дальнейшего усовершенствования методики испытаний имитационного типа) посвящена настоящая диссертационная работа.

Ввиду уникальности такого агрегата, как полозковое шасси вертолета, представляется целесообразной разработка специализированной математической модели, учитывающей особенности агрегата и требующей незначительного времени для проведения расчета, а также разработка методики копровых сбросов на основе разработанной математической модели, требующей меньших материальных и временных ресурсов, чем традиционные. Работа направлена на интенсификацию проектирования, повышение его качества и на обеспечение одной из важнейших задач комплекса обеспечения безопасности авторотационной посадки вертолета, оборудованного трубчатым полозковым шасси, - задачи адекватного проведения копровых испытаний, и в этом заключается актуальность данной работы.

Цель работы. Развитие методов: определения напряженно-деформированного состояния трубчатого полозкового шасси вертолета в процессе копровых испытаний; проведения копровых испытаний трубчатого полозкового шасси вертолета; принятия обоснованных конструкторских решений на ранней стадии проектирования трубчатого полозкового шасси вертолета, в том числе по обоснованию выбора параметров испытательного стенда.

Развитие перечисленных методов ориентировано на обеспечение безопасности посадок вертолета при заданных режимах эксплуатации, интенсификацию проектирования и повышение его качества.

Задачи работы. 1. Разработка математической модели статического нагружения трубчатого металлического полозкового шасси вертолета на базе ранее полученных решений.

2. Разработка математической модели квазистатического нагружения (на основе разработанной модели статического нагружения) трубчатого полозкового шасси вертолета в процессе копровых испытаний.

3. Разработка методики определения основных параметров стенда, предназначенного для проведения сертификационных копровых испытаний трубчатого полозкового шасси вертолета для случаев посадки с горизонтальной скоростью, вертикальной посадки и удовлетворяющего требованиям норм прочности (АП-29).

4. Разработка концепции и принципиальной схемы стенда, предназначенного для проведения копровых испытаний трубчатого полозкового шасси вертолета для случаев посадки с горизонтальной скоростью, вертикальной посадки и удовлетворяющего требованиям норм прочности (АП-29).

Научная новизна. В диссертации предлагаются следующие новые методы и приводятся полученные новые результаты.

1. Математическая модель квазистатического нагружения трубчатого полозкового шасси вертолета в процессе копровых испытаний. В модели учитывается второй посадочный удар.

2. Обоснование необходимости учета пластического деформирования материала рессор полозкового шасси и возможности использования критериев пластичности, не зависящих от скорости деформирования в процессе копровых испытаний.

3. Способ учета пластического деформирования материала рессор в процессе копровых испытаний трубчатого полозкового шасси вертолета. Использование данного способа позволяет учесть асимметричный характер нагружения и разгрузки для материалов, имеющих зависимость напряжений от деформаций произвольного вида.

4. Методика определения основных параметров стенда, предназначенного для проведения сертификационных копровых испытаний трубчатого полозкового шасси вертолета для случаев посадки с пробегом, вертикальной посадки и удовлетворяющего требованиям норм прочности.

5. Концепция и принципиальная схема данного стенда.

6. Методика определения основных конструктивных параметров рессор полозкового шасси по условию поглощения заданной энергии посадочного удара.

Практическая ценность. Использование разработанной математической модели позволяет на ранних стадиях проектирования определять параметры трубчатого полозкового шасси, интенсифицировать процесс проектирования. Использование предлагаемого стенда и методики определения его основных параметров позволяет провести сертификационные копровые испытания с меньшими затратами материальных и временных ресурсов, чем при использовании традиционных методик и стендов, интенсифицировать проведение копровых испытаний трубчатого полозкового шасси.

Основные результаты диссертационной работы использованы при проектировании вертолета «АНСАТ», в том числе при проработке вариантов модификаций его полозкового шасси на этапе ОКР.

Достоверность результатов. Достоверность математической модели статического нагружения трубчатого полозкового шасси подтверждена: сравнением результатов расчета по данной модели с результатами расчета по МКЭ, полученными другим автором; анализом физического смысла результатов расчета.

Достоверность математической модели квазистатического нагружения трубчатого полозкового шасси подтверждена: сравнением результатов расчета с результатами эксперимента; постоянством величины полной энергии массово-инерционного макета вертолета в процесс копровых испытаний, полученной расчетом; анализом физического смысла результатов расчета.

Положения, выносимые на защиту.

1. Математическая модель квазистатического нагружения трубчатого полозкового шасси вертолета при копровых испытаниях.

2. Концепция и принципиальная схема стенда, предназначенного для проведения копровых испытаний полозкового шасси вертолета для случаев посадки с поступательной скоростью, вертикальной посадки и удовлетворяющего требованиям АП-29.

Апробация работы. Основные результаты диссертационной работы докладывались на международной научно-технической конференции «Проблемы и перспективы развитии авиации, наземного транспорта и энергетики АНТЭ-07» (г. Казань, 2007), на 8-ом и 9-ом форумах Российского вертолетного общества (г. Москва), а также на международной молодежной научной конференции «XVI Туполевские чтения» (г. Казань, 2008 г.).

Публикации. По материалам диссертации опубликованы 3 научные статьи в рецензируемом издании ВАК, а также 4 тезиса конференций.

Объем работы. Работа состоит из введения, четырех глав, заключения, библиографического списка и содержит 191 страницу машинописного текста, 6 таблиц, 140 рисунков. Библиография включает 91 наименование.

Содержание диссертации

Во введении изложена проблема, история ее развития, современное состояние, приводится краткий обзор литературы, посвященный данной проблеме, показана актуальность работы, рассматриваются основные методы, применяемые для ее решения.

В первой главе содержится обзор применяемых в настоящее время методов исследования динамического нагружения полозкового шасси в процессе посадки, методов имитации различных условий посадки копровыми сбросами, проводится их сравнительный анализ, рассматривается расчетно-экспериментальный метод.

Традиционными методами проведения копровых испытаний являются сброс на канатах и сброс на наклонную поверхность.

В настоящей диссертации предлагается методика проведения копровых испытаний, согласно которой по сравнению с традиционными:

-требуется значительно меньше материальных и временных ресурсов;

-возможно не только подтверждение требуемых параметров, но и определение их еще на начальной стадии проектирования.

Предлагаемая методика основана на эффекте разгрузки задней рессоры и догрузки передней при движении вертолета по грунту за счет момента от сил трения.

Данный эффект может быть получен при вертикальном копровом сбросе массово-инерционного макета вертолета (МИМВ) со смещенным по направлению полета центром тяжести. Для воспроизведения на стенде тяги несущего винта используется понятие эффективной массы. Величины смещения центра тяжести макета и эффективной массы должны быть определены расчетом из условий равенства при посадке с пробегом и вертикальном копровом сбросе:

-максимальных величин работ, поглощаемых полозковым шасси;

-максимальных величин усилий, воспринимаемых консолями задней и передней рессор.

Во второй главе разработана математическая модель статического нагружения полозкового шасси. Математическая модель адаптирована к конструктивным особенностям трубчатого полозкового шасси, имеющего принципиальные отличия от шасси с рессорами прямоугольного поперечного сечения - рис.1.

а

б

Рис. 1 (а - шасси с рессорами прямоугольного сечения, б - трубчатое шасси)

В качестве фундаментальной основы использована теория больших перемещений Кирхгофа-Клебша, разработанная для непрямолинейных до начала деформирования балок.

Для вычисления компонентов вектора кривизны могут быть использованы: а) физические соотношения Кирхгофа - Клебша в случае решения упругой задачи

(1)

где - изгибающие моменты относительно соответствующих осей местной системы координат; б) физические соотношения для учета условий пластического деформирования материала, устанавливающие связь между изгибающими моментами и компонентами вектора кривизны и основанные на гипотезе плоских сечений:

, (2)

где k - кривизна изогнутой оси стержня, - линейные деформации (удлинения) и z - расстояние от нейтрального слоя сечения стержня до рассматриваемого волокна.

В матричной форме система определяющих уравнений для балки записывается в следующем виде

, (3)

где - вектор основных неизвестных; - обобщенный параметр нагружения.

Для раскрытия статической неопределимости использован метод сил. Составлена расширенная система уравнений, состоящая из систем (3) для задней и передней рессор и дополненная десятью уравнениями совместности деформаций. Полозки принимаются либо абсолютно жесткими, либо деформирующимися согласно классической теории балок.

Расширенная система записывается следующим образом:

(4)

где индексы I и II относятся к передней и задней рессорам соответственно.

Расчетная схема изображена на рис.2.

Рис.2. Расчетная схема для полозкового шасси

Система (4) позволяет определить напряженно-деформированное состояние полозкового шасси.

При исследовании пластического течения материала рессор изменением предела текучести в зависимости от скорости деформаций пренебрегаем ввиду малости. Для обоснования возможности пренебречь изменением предела текучести используется эмпирическая зависимость

,

Согласно данной зависимости, при максимальных скоростях деформаций , полученных при копровых сбросах, и для материалов, из которых изготовляются трубчатые рессоры (высокопрочные стали: ) увеличение предела текучести составляет 3-5%.

Для учета пластичности необходимо определить зависимость кривизны от изгибающего момента для произвольного сечения балки. Вначале рассмотрена плоская задача. Записано условие равновесия в следующем виде:

(5)

где z - расстояние от нейтральной оси;

k - кривизна сечения;

- линейные деформации.

Если известна зависимость

,

то из (5) можно найти зависимость момента от кривизны

.

Для определения данной зависимости используется численное интегрирование по методу Симпсона.

Вывод зависимости кривизны от крутящего момента производится аналогично.

Далее рассмотрен процесс пространственного деформирования рессоры. Расчетная схема для пространственного деформирования стержня изображена на рис.3.

Рис. 3. К расчету пространственного деформирования гибкого стержня

Величина и направление результирующего изгибающего момента определены, исходя из соотношений:

(6)

На этапе разгрузки учитывается то, что она происходит упруго. Эпюры остаточных напряжений определяются как разность эпюр суммарных напряжений и упругой разгрузки.

Результаты расчетов по предлагаемой модели сравнивались с результатами расчетов по МКЭ, полученными другим автором. Расчетная схема и результаты сравнения приведены на рис.4 и рис.5.

Рис.4. Расчетная схема статического нагружения трубчатого полозкового шасси вертолета

Рис.5. Вертикальные перемещения консолей рессор полозкового шасси

В третьей главе разработана методика квазистатического нагружения трубчатого полозкового шасси вертолета. Представлены и сравнены результаты, полученные по методике, с экспериментальными данными.

В общем виде движение вертолета описывается системой дифференциальных уравнений вида:

(7)

где:

- вес вертолета, приложенный в точке центра масс;

- ускорение центра масс вертолета в связанной системе координат (в дальнейшем - ССК);

- угловое ускорение относительно центра масс вертолета в ССК;

- линейная скорость центра масс в ССК;

- угловая скорость вертолета в ССК;

- моменты инерции вертолета в ССК;

и

- главный вектор и главный момент всех внешних сил в ССК.

Используется аналог метода сил: реакции консолей определяются исходя из условий нахождения концов консолей на посадочной плоскости (в случае если касание произошло).

Численное интегрирование уравнений движения позволяет получить закон изменения по времени:

- реакций посадочной плоскости, действующих на консоли рессор;

- параметров пространственного движения вертолета.

Для проверки правильности модели результаты расчетов сравнивались с экспериментальными данными, полученными при копровых испытаниях. Результаты сравнения приведены на рис.6 - рис.10.

При анализе экспериментальных данных следует учесть, что после второго посадочного удара макет частично съезжал с тензоплатформ, опираясь хвостовой балкой на конструктивные элементы другого стенда. Экспериментальные записи после второго посадочного удара приведены только для полноты описания эксперимента.

Необходимость учета пластического деформирования материала рессор обоснована сравнением результатов расчетов с учетом и без учета пластического деформирования (рис.11).

Рис.6. Усилие, воспринимаемое левой консолью задней рессоры в процессе копрового сброса МИМВ с предельно задней центровкой

Рис.7. Вертикальное перемещение консоли левой задней рессоры с предельно задней центровкой

Рис.8. Вертикальное перемещение консоли правой задней рессоры в процессе копрового сброса МИМВ с предельно задней центровкой



Рис.9. Вертикальная перегрузка в центре масс МИМВ со смещенной центровкой

Рис.10. Деформации сечения консоли передней рессоры при сбросе МИМВ со смещенной центровкой



Рис. 11. Усилие, воспринимаемое левой консолью задней рессоры, в процессе копрового сброса МИМВ со смещенной центровкой

Максимальное различие по первому посадочному удару составляет 31%.

В четвертой главе разработана методика определения основных параметров стенда, предназначенного для проведения сертификационных копровых испытаний, сформулированы требования, предъявляемые к данному стенду, предложена его концепция и принципиальная схема.

Целью проведения сертификационных копровых испытаний является подтверждение способности полозкового шасси вертолета поглощать кинетическую энергию посадочного удара, не разрушаясь при заданных условиях эксплуатации.

Требования к стенду сертификационных копровых испытаний основаны на:

- требованиях АП-29;

- анализе расчетных данных;

- методе имитации посадки копровым сбросом;

- общетехнических требованиях к проведению эксперимента.

Для проведения сертификационных копровых испытаний спроектирован стенд, состоящий из: МИМВ; устройства для подъема и сброса МИМВ; портала для крепления устройства для подъема и сброса МИМВ; горизонтальной посадочной платформы; акселерометров, установленных в центре тяжести, в районе передней и задней рессор; устройств, предназначенных для измерения перемещений консолей рессор относительно МИМВ и для измерения перемещения центра тяжести МИМВ относительно горизонтальной посадочной платформы.

Из анализа расчетных данных установлено, что опасным может быть второй посадочный удар. Отсюда следует, что на стенде должен имитироваться как первый удар, так и второй (и, соответственно, измеряться параметры).

Характеристики стенда не должны оказывать существенного влияния на процесс сброса. Влияние могут оказать те агрегаты конструкции стенда, которые обладают достаточной массой (и, соответственно, инерцией). Такими агрегатами обычно являются платформы силоизмерителей. Платформы силоизмерителей изображены на рис.12.

Рис.12

Данные платформы воспринимают посадочный удар и поэтому изготовляются из толстых стальных плит. Для того чтобы колебания платформы совместно с силоизмерителем не оказывали влияния на процесс сброса их собственная частота должна удовлетворять условию (8).

(8)

где - моменты времени, на протяжении которых осуществляется контакт полозкового шасси с платформой (рис. 13);

- собственная частота платформы совместно с силоизмерителем.

Рис.13. Зависимость усилий, воспринимаемых консолями рессор, от времени

Требования к стенду сертификационных копровых испытаний заключаются в следующем: обеспечить проведение сброса с возможностью второго посадочного удара; МИМВ должен быть оснащен системой балансировки грузов, позволяющих изменять как величину его массы, так и положение центра тяжести; МИМВ должен воспроизводить нижнюю поверхность фюзеляжа в зоне носовой части, центральной части и хвостовой балки (при необходимости); обеспечить возможность проведения сбросов в широком диапазоне высот, углов тангажа и крена; регистрируемыми параметрами должны быть усилия, воспринимаемые консолями рессор, перемещения, ускорения и деформации в характерных точках; собственная частота платформы с силоизмерителем и собственная частота фундамента должны удовлетворять условию (8); процесс копрового сброса должен записываться на скоростную видеокамеру; конструкция стенда должна быть относительно простой и компактной.

Методика определения основных параметров (величин эффективной массы и смещения центра тяжести) стенда заключается в следующем. Посадка с поступательной скоростью имитируется вертикальной посадкой со смещенным центром тяжести (см. глава 1).

Производится расчет посадки вертолета. Центровка принимается:

- предельно передней для случая посадки с пробегом;

- предельно задней для случая вертикальной посадки.

Внешней нагрузкой является подъемная сила, приложенная в центре тяжести вертолета, направленная перпендикулярно посадочной поверхности, и равная весу вертолета. Коэффициент продольного трения при расчете посадки с пробегом принимается равным согласно АП-29. Расчетом определяем максимальные усилия, воспринимаемые при посадке вертолета консолями задней и передней рессор и равные и , соответственно.

Задаем значение массы МИМВ равное

,

где и - масса МИМВ и вертолета, соответственно.

Коэффициент продольного трения полозкового шасси МИМВ равен поскольку продольное движение (и, следовательно, продольные силы) отсутствуют.

Введем функции

(9)

где и - максимальные усилия, воспринимаемые при копровом сбросе макета консолями задней и передней рессор соответственно;

- расстояние от оси, перпендикулярной плоскости горизонта и проходящей через центр масс МИМВ до оси ригеля задней рессоры.

Постановка задачи: необходимо определить аргументы m и l из условия

(10)

Система (10) решается итерационно.

Далее определяется величина поглощенной работы при посадке с поступательной скоростью и вертикальном копровом сбросе при вычисленных величинах эффективной массы и смещения центра тяжести. В случае равенства поглощенных работ основные параметры стенда определены. Если равенство не выполняется, то найденное решение принимаем в качестве первого приближения и уточняем значения искомых величин, исходя из условия равенства при посадке с поступательной скоростью и вертикальном сбросе:

- максимальных величин поглощенных работ;

-максимальных величин усилий, воспринимаемых консолью расчетной рессоры.

Для случая посадки с пробегом расчетной рессорой является передняя, а для случая вертикальной посадки - задняя. Введем функцию разности работ, поглощенных при посадке и копровом сбросе:

Составим систему уравнений:

(11)

где , если расчетным случаем является посадка с пробегом;

, если расчетным случаем является вертикальная посадка.

Система (10) может быть решена методом Ньютона.

Для вычисления основных параметров стенда расчет копрового сброса необходимо произвести несколько раз. Компьютерное время, затраченное на статический и квазистатический расчеты по разработанным моделям статического и квазистатического нагружений равны 40с и 564 с соответственно (использовался компьютер с двухъядерным процессором, тактовой частотой 2666МГц и оперативной памятью 2Гб). Для проведения статического расчета по МКЭ (модель содержала 2600 узлов, 2520 элементов, элементами являлись топологические прямоугольники без промежуточных узлов, использовался компьютер с двухъядерным процессором, тактовой частотой 3200МГц) потребовалось 742 с компьютерного времени, что в 18,6 раза больше, чем при использовании разработанной модели статического нагружения. Значительный выигрыш во времени получен за счет того, что была использована балочная модель. Расчеты по балочным моделям, основанные на допущении о раздельной работе рессор и отсутствии учета асимметрии нагружения и разгрузки сравнивались с экспериментальными данными: расхождение значительно, особенно на обратном ходе. Отсюда следует, что балочные модели, основанные на грубых допущениях, и конечно-элементные модели не подходят для решения задачи определения основных параметров стенда.

На основании исследования, проведенного в главе 4, можно сделать следующие выводы. Основные параметры стенда определяются проведением серии расчетов, ввиду чего требования к математической модели заключаются не только в правильности результатов, но и в малом времени расчета. Таким требованиям удовлетворяет разработанная в настоящей диссертации модель квазистатического нагружения полозкового шасси.

Заключение

1. Разработана математическая модель статического нагружения трубчатого полозкового шасси вертолета на базе ранее полученных решений. Модель учитывает геометрическую нелинейность и наличие пластических деформаций.

2. Обоснована необходимость учета пластичности для численного моделирования копровых испытаний полозкового шасси вертолета и предложен способ учета пластических деформаций рессор полозкового шасси, основанный на деформационной теории пластичности. Способ позволяет учитывать асимметричный характер нагружения и разгрузки для материалов, имеющих диаграмму зависимости напряжений от деформаций произвольного вида. Обоснована возможность использования для численного моделирования копровых испытаний полозкового шасси вертолета критериев пластичности, не зависящих от скорости деформирования.

3. На основании модели статического нагружения трубчатого полозкового шасси разработана математическая модель квазистатического нагружения трубчатого полозкового шасси при копровых испытаниях. Использование данной модели позволяет определять напряженно-деформированное состояние полозкового шасси в процессе копровых испытаний с учетом второго посадочного удара.

4. На основании модели квазистатического нагружения разработана методика определения основных параметров стенда, предназначенного для проведения сертификационных копровых испытаний полозкового шасси вертолета для случаев посадки с горизонтальной скоростью, вертикальной посадки и удовлетворяющего требованиям норм прочности (АП-29). Предложена концепция и принципиальная схема данного стенда. Использование данного стенда и предлагаемой методики определения его основных параметров позволяет интенсифицировать проведение испытаний. Разработанная методика позволяет также выполнять выбор основных параметров рессор полозкового шасси на этапе его проектирования.

5. Разработаны алгоритмы, составлен и отлажен комплекс программ на языке программирования Borland C++, позволяющий производить численное моделирование копровых испытаний полозкового шасси вертолета для случаев вертикальной посадки и посадки с поступательной скоростью, определять параметры стенда для сертификационных копровых испытаний. Малое время, затрачиваемое на расчет, позволяет интенсифицировать процесс проектирования полозкового шасси вертолета.

6. Результаты проведенных исследований внедрены в конструкторском бюро ОАО «Казанский вертолетный завод».

Основное содержание и результаты диссертации опубликованы в работах

Публикации в рецензируемых изданиях, рекомендуемых ВАК

1. Михайлов С.А., Коротков Л.В., Неделько Д.В. Моделирование упругопластического деформирования рессор полозкового шасси вертолета // Изв. вузов Авиационная техника. 2010. № 1. С. 8 - 12.

2. Михайлов С.А., Коротков Л.В., Неделько Д.В. К расчету статического нагружения трубчатого полозкового шасси вертолета // Изв. вузов Авиационная техника. 2010. №4 С. 3-6.

3. Михайлов С.А., Коротков Л.В., Алимов С.А., Неделько Д.В. Моделирование посадки вертолета на полозковом шасси с учетом второго посадочного удара // Изв. вузов Авиационная техника. 2011. № 3. С.13 - 16.

Другие публикации

4. Михайлов С.А., Неделько Д.В., Коротков Л.В., Алимов С.А. Разработка методики проведения копровых испытаний полозкового шасси вертолета // Материалы международной научно- технической конференции «Проблемы и перспективы развития авиации, наземного транспорта и энергетики АНТЭ-07». Казань. 2007. С. 35 - 39.

5. Михайлов С.А., Коротков Л.В., Неделько Д.В. Расчетно-экспериментальный анализ результатов копровых испытаний полозкового шасси вертолета // Международная молодежная научная конференция «XVI ТУПОЛЕВСКИЕ ЧТЕНИЯ», сборник трудов конференции, Казань, КГТУ им. А.Н. Туполева, 2008, С.47.

6. Алимов С.А., Коротков Л.В., Михайлов С.А., Неделько Д.В. Расчетно-экспериментальное исследование статического и динамического нагружения конструкции полозкового шасси вертолета с учетом пластических деформаций. // Сб. трудов 8-го форума Российского вертолетного общества. М. 2008. С. II-32 - II-49.

7. Михайлов С.А., Алимов С.А., Коротков Л.В., Неделько Д.В. Исследование динамического нагружения рессор полозкового шасси вертолета с учетом пластических деформаций // Сб. трудов 9-го форума Российского вертолетного общества. М. 2010. С. IV-89 - IV-107.

полозковый шасси копровый трубчатый

Формат 60х84 1/16. Бумага офсетная. Печать офсетная.

Печ. л. 1,25. Усл. печ. л. 1,16. Уч.-изд. л. 1,09.

Тираж 100. Заказ О166

Типография Издательства Казанского государственного технического университета: 420111 Казань, К. Маркса, 10.

Размещено на Allbest.ru

...