"ПРОЧНОСТЬ ЛЕТАТЕЛЬНЫХ АППАРАТОВ"
Программа разработана кафедрой "Прочности ЛА" (базовое предприятие ЦАГИ) в соответствии с магистерской программой 0103048 "Проблемы прочности ЛА"
1. Прочность летательных аппаратов - комплексная проблема.
- Основные понятия и определения. Научные направления исследовании в прочности авиационных конструкций.
2. Нормы прочности самолетов и ракет.
- Нормы прочности, их место и сиязь с другими науками. Методы регламентирования: метод условных нагрузок; метод анализа и воспроизведения нагружения; вероятностно-статистические методы.
- Определение перегрузки, физический смысл приращения перегрузки. Роль перегрузки при задании внешних нагрузок. Уравнения движения самолета.
- Вывод соотношении для маневренной перегрузки. Роль статистических данных. Отрицательные маневренные перегрузки.
- Физические основы выбора перегрузки от неспокойного воздуха. Эффективные порывы неспокойного воздуха. Сбор статистических данных о величине порывов. Отрицательные болтаночные перегрузки.
- Расчетные случаи нагружения и их физический смысл; диаграммы расчетных случаев для маневра и полета в неспокойном воздухе. Распределение ародинамических нагрузок.
- Статистический анализ экстремальных внешних нагрузок. Функция распределения несущих способностей (прочности) конструкции. Выбор коэффициентов безопасности как требование обеспечения заданного уровня надежности.
- Особенности регламентирования прочности беспилотных летательных аппаратов.
3. Статическая прочность.
- Общие теоремы линейной теории упругости. Плоская задача теории упругости. Поперечный изгиб пластин.
- Расчеты на прочность по предельному состоянию и по допускаемым напряжениям. Критерии статической прочности авиационных конструкций. Устойчивость элементов конструкции. Метод редукционных коэффициентов.
- Расчет на прочность прямого крыла большого удлинения. Определение нормальных и касательных напряжений в крыле на основе теории тонкостенных многосвязных балок. Определение прогибов крыла, углов кручения и положения оси жесткости. Расчет элементов крыла.
- Расчет стреловидного крыла. Конструктивно силовые схемы стреловидных крыльев. Напряженное состояние в корневом треугольнике. Учет влияния способов заделки крыла. Расчет треугольного крыла методом пластинной аналогии. Способы решения уравнений метода пластинной аналогии.
- Расчет фюзеляжа на прочность. Учет избыточного давления в гермокабине. Сложное напряженное состояние. Эффективное напряжение (формула Мизеса).
- Применение метода конечных элементов к расчетам авиационных конструкций. Способы, дискретизации континуалных упругих систем. Основные энергетические теоремы строительной механики (принципы Лагранжа и Кастильяно) и примененне их к расчету дискретных упругих систем. Общие уравнения методов сил и перемещений в матричной форме. Матрица жесткости собранной конструкции. Типы конечных элементов. Особенности конечно- элементного моделирования крыла и фюзеляжа. Понятие об алгоритмах и программах расчета по МКЭ.
- Влияние повышенных температур на прочность. Определение температурных напряжений в конструкции. Ползучесть и длительная прочность. Типы "горячих" конструкций, термокомпенсационные мероприятия.
- Методы оптимизации конструкции летательных аппаратов и ее элементов. Весовое совершенство конструкции. Многодисциплинарное проектирование. Понятие о статических и теплопрочностных испытаниях.
4. Усталостная прочность и ресурс.
- Основные закономерности развития усталостной трещины и остаточная прочность. Применение методов механики разрушения. Теория Грифитса. Формула Пэриса.
- Физическая интерпретация усталости конструкции. Кривая Веллера, предел выносливости. Зависимость усталостной прочности от размеров детали (масштабный эффект), влияние концентраторов напряжений , приложение больших нагрузок (явление упрочнения).
- Формула Одинга и гипотеза линейного суммирования повреждений. Расчет долговечности конструкции.
- Методы определения запасов долговечности. Надежность по условиям усталостной прочности и нормирование коэффициентов надежности. Способы обеспечения ресурса авиационных конструкций (безопасный ресурс, безопасное повреждение, эксплуатация по состоянию).
- Кривые повторяемости внешних нагрузок, действующих на самолет. Определение срока службы самолета.
- Пути и методы повышения долговечности конструкции.
- Усталость при повышенных температурах, зависимость кривых выносливости от частоты нагружения.
- Цели, задачи и методология ресурсных испытаний элементов, агрегатов и натурных конструкций летательных аппаратов.Типовые машины и стенды для усталостных испытаний.
5.Аэромеханика упругой конструкции (аэроупругость).
- Классификация колебаний: собственные, вынужденные колебания, автоколебания. Постановка задач аэроупругости.
- Определение аэродинамических нагрузок, действующих на тонкий профиль в несжимаемом потоке. Гипотеза стационарности и гипотеза плоских сечений. Приближенные методы определения аэродинамических нагрузок на крыле конечного размаха. Методы определения аэродинамических нагрузок при сверхзвуковых скоростях.
- Флаттер профиля с двумя степенями свободы, составление уравнений движения и их анализ.
- Составление уравнении движения для прямого крыла большого удлинения. Метод Бубнова Галеркина. Влияние различных параметров конструкции на критическую скорость флаттера.
- Дивергенция крыла, реверс элеронов.
- Аэродинамическая устойчивость упругой конструкции самолета с системами автоматического управления.
- Методы определения динамических нагрузок от неспокойного воздуха и при посадке самолета.
- Моделирование явлений аэроупругости в аэродинамических трубах. Критерии подобия и их анализ.
- Практика назначения запасов по скорости и по параметрам для критических скоростей.
- Шимми свободно ориентирующегося переднего колеса.
Литература.
- Единые Нормы летной годности гражданских транспортных самолетов стран членов СЭВ (глава 4) Изд. МКНЛГСВ Москва 1985
- Авиационные правила (часть 25) Нормы летной годности самолетов транспортной категории. Изд. ЛИИ им. М.М.Громова 1994
- А.И.Макаревский, В.М.Чижов Основы прочности и аэроупругости летательных аппаратов. М. Машиностроение 1982
- Р.Л.Бисплингхофф, Х.Эшли, Р.Л.Халфмэн Аэроупругость Иностранная литература 1958
- Г.П.Свищев, А.Ф.Селихов, В.И.Бирюк, Г.И.Нестеренко, В.М.Чижов и др. Прочность самолетных конструкций М. Машиностроение 1982
- И.Ф.Образцов и др. Строительная механика летательных аппаратов М. Машиностроение 1986
- А.М.Кац Теория упругости. Гос.издат. технико-теоретической литературы. М. 1956
