Методика оценки влияния вариаций массовых и жесткостных параметров летательного аппарата на его аэроупругие характеристики тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 05.07.02, кандидат технических наук Георгиев, Александр Федорович

  • Георгиев, Александр Федорович
  • кандидат технических науккандидат технических наук
  • 2012, Москва
  • Специальность ВАК РФ05.07.02
  • Количество страниц 153
Георгиев, Александр Федорович. Методика оценки влияния вариаций массовых и жесткостных параметров летательного аппарата на его аэроупругие характеристики: дис. кандидат технических наук: 05.07.02 - Проектирование, конструкция и производство летательных аппаратов. Москва. 2012. 153 с.

Заключение диссертации по теме «Проектирование, конструкция и производство летательных аппаратов», Георгиев, Александр Федорович

Выводы по диссертации

1. Разработана и опробированна методика, позволяющая эффективно оценивать влияние разбросов массовых и жесткостных параметров летательного аппарата на его частотные характеристики в потоке на этапе проектирования.

2. В диссертации показано, что внутри области динамической устойчивости на штатных режимах движения летательного аппарата имеет место особенное поведение собственных частот (значений): с увеличением жесткости частота падает, а с увеличением массы частота растет. Возможность существования особенного поведения обоснована на простейшей неконсервативной системе с двумя степенями свободы.

3. В рамках диссертации для анализа влияния разбросов массовых и жесткостных параметров разработан программный комплекс ИЧАС. Комплекс успешно опробован на задаче об аэроупругих колебаниях пластины и использован для анализа упругой динамической модели ракеты внутри области ее устойчивости на штатных режимах полета.

4. Полученные в диссертации результаты внедрены на предприятии ОАО «ВПК «НПО Машиностроения» (г. Реутов Московской области)

Список литературы диссертационного исследования кандидат технических наук Георгиев, Александр Федорович, 2012 год

1. Аринчев C.B. Теория колебаний неконсервативных систем (с примерами на компакт диске): Учеб. пособие для вузов. М.: Изд-во МГТУ им. Н.Э. Баумана, 2002. 464 с.

2. Аринчев C.B., Кулик C.B. Определение разбросов частот и форм аэроупругих колебаний // Динамика систем и конструкций. М., 1986. С. 23-36. (Труды МВТУ, № 465).

3. Аринчев C.B., Плавник Г.Г., Чистяков С.С. Адаптивный алгоритм управления переходным процессом движения летательного аппарата по траектории // Оборонная техника. 1994. № 1. С. 72-74.

4. Аттетков A.B., Галкин C.B., Зарубин B.C. Методы оптимизации: Учеб. для вузов. М.: Изд-во МГТУ им. Н.Э. Баумана, 2003. 440 с.

5. Бабаков И.М. Теория колебаний. М.: Наука, 1968. 560 с.

6. Баничук Н.В. Минимизация веса крыла при ограничении по скорости дивергенции // Ученые записки ЦАГИ. 1978. Т. 9, вып. 5. С. 97-103.

7. Методы оптимизации авиационных конструкций / Н.В. Баничук и др.. М.: Машиностроение, 1989. 296 с.

8. Введение в аэроавтоупругость / С.М. Белоцерковский и др.. М.: Наука, 1980. 384 с.

9. Исследование сверхзвуковой аэродинамики на ЭВМ / С.М. Белоцерковский и др.. М.: Наука, 1983. 336 с.

10. Бисплингхофф Р.Л., Эшли X., Халфмэн P.J1. Аэроупругость. М.: ИЛ, 1958. 799 с.

11. П.Болдуин Дж.Ф., Хаттон С.Г. Собственные формы колебаний модифицированных конструкций // Авиационная и космическая техника. 1986. №4. С. 136-144.

12. Болотин В.В. Неконсервативные задачи теории упругой устойчивости. М.: Физматгиз, 1961. 339 с.- 14513. Бронштейн И. H., Семендяев К. А. Справочник по математике для инженеров и учащихся втузов. М.: Наука, 1981. 723 с.

13. Буньков В.Г. Особенности свободной схемы летательного аппарата при решении задач аэроупругости // Труды ЦАГИ. 1969. Вып. 1166. С. 38-47.

14. Буньков В.Г. Расчет на флаттер крыла малого удлинения на БЦВМ // Труды ЦАГИ. 1964. Вып. 730. С. 3-20.

15. Буньков В.Г. Расчет оптимальных флаттерных характеристик градиентным методом // Труды ЦАГИ. 1959. Вып. 730. 79 с.

16. Ван Белль. Чувствительность высших порядков при расчете конструкций // Ракетная техника и космонавтика. 1982. Т. 20, № 2. С. 150-153.

17. Василенко В.А. Теория сплайн-функций. Новосибирск: Изд-во НГУ, 1978. 68 с.

18. Ватрухин Ю.М., Кулик C.B., Никитенко В.Н. Гипотеза квазистационарности в задаче о флаттере крыла малого удлинения // Труды МГТУ. 1990. № 545. С. 37-50.

19. Вишик М.И., Люстерник JI.A. Решение некоторых задач о возмущении в случае матриц и самосопряженных и несамосопряженных дифференциальных уравнений // Успехи математических наук. 1960. Т. 15, вып. 3(93). С. 3-80.

20. Вольмир A.C. Оболочки в потоке жидкости и газа (задачи аэроупругости). М.: Наука, 1976. 416 с.

21. Выгодский М.Я. Справочник по высшей математике. М.: Наука, 1975. 872 с.

22. Гантмахер Ф.Р. Теория матриц. М.: Наука, 1967. 576 с.- 14625. Гантмахер Ф.Р. Аналитическая механика. М.: Физматгиз, 1960. 296 с.

23. Гантмахер Ф.Р., Крейн М.Г. Осцилляционные матрицы и ядра и малые колебания мехаанических систем. М.: Гостехиздат, 1950. 360 с.

24. Гельфанд И. М. Лекции по линейной алгебре. М.: Наука, 1971. 272 с.

25. Георгиев А.Ф., Солдаткин А.Н. Решение задач аэроупругости в MSC.FlightLoads. M.: ЭМ-ЭС-СИ Софтвэр РУС, 2003. 74 с.

26. Георгиев А.Ф. Исследование поведения частот аэроупругих колебаний ракеты внутри области динамической устойчивости при вариации масс и жесткостей отдельных элементов конструкции // ИВУЗ. Машиостроение. 2011. №3. С. 7-17.

27. Георгиев А.Ф. Поведение частот аэроупругих колебаний летательного аппарата внутри области динамической устойчивости // Вестник МАИ. 2010. Т. 17. №4. С. 71-80.

28. Георгиев А.Ф., Аринчев C.B. Особенность поведения частот колебаний неконсервативной системы с парным взаимодействием степеней свободы // ИВУЗ. Машиостроение. 2011. № 2. С. 3 И.

29. Гроссман Е.П. Флаттер // Труды ЦАГИ. 1937. Вып. 284. 248 с.

30. Дженкинс Г., Ватте Д. Спектральный анализ и его приложения. М.: Мир, 1971. Т. 1.316 с.

31. Дьяконов В.П. Системы символьной математики Mathematica 2 и Mathematica 3. M.: Скперсс, 1998. 328 с.

32. Зинкевич О. Метод конечных элементов в технике: Пер. с англ. М.: Мир, 1975. 541 с.

33. Игнатов М.И., Певный А.Б. Натуральные сплайны многих переменных. Л.: Наука, 1991. 125 с.

34. Ишмуратов Ф.З. Поповский В.Н. Особенности построения математической модели ЛА для исследования аэроупругого взаимодействия с системой автоматического управления // Труды ЦАГИ. 1988. Вып. 2395. С. 11-23.

35. Кандипов В.П., Чесноков С.С., Вислоух В.А. Метод конечных элементов в задачах динамики. М.: МГУ, 1980. 158 с.

36. Като Т. Теория возмущений линейных операторов. М.: Мир. 1972, 739 с.

37. Кашин Г.М., Федоренко Г.И. Автоматическое управление продолным движением упругого самолета. М.: Машиностроение, 1974. 312 с.

38. Кириллов О.Н. Об устойчивости неконсервативных систем с малой диссипацией // Современная математика и ее приложения. 2005. Т. 36. С. 107-117.

39. Колесников К.С. Продольные колебания ракеты с жидкостным ракетным двигателем. М.: Машиностроение, 1971. 260 с.

40. Колесников К.С., Сухов В.Н. Упругий летательный аппарат как объект автоматического управления М.: Машиностроение, 1974. 267 с.

41. Коллатц Л. Задачи на собственные значения. М.: Наука, 1968. 503 с.

42. Колпаков А.Г. Структурная чувствительность слоистых композитов // Механика твердого тела. 1993. № 6. С. 30-37.

43. Корн Г., Корн Т. Справочник по математике. М.: Наука, 1974. 832 с.

44. Курбатова Е.А. MATLAB 7. Самоучитель. М.: Вильяме, 2005. 256 с.

45. Лампер P.E. Введение в теорию флаттера. М.: Машиностроение, 1990. 144 с.

46. Лоусон Ч., Хенсон Р., Численное решение задач метода наименьших квадратов. М.: ГИТТЛ, 1957. 266 с.

47. Минаев А.Ф., Ким Л.П. Расчет поперечных упругих колебаний стержней при действии продольных сил методом конечного элемента // Труды ЦАГИ. 1976. Вып. 1777. С. 15-22.

48. Морозов В.И., Пономарев А.Т., Рысев О.В. Математическое моделирование сложных аэроупругих систем. М.: Физматгиз, 1995. 736 с.

49. Мудров А.Е. Численные методы для ПЭВМ на языках Бейсик, Фортран и Паскаль. Томск: МП «РАСКО», 1991. 272 с.

50. Никольский С.М. Курс математического анализа. М.: Физматгиз, 2001. 592 с.

51. Норри Д., Ж. де Фриз. Введение в метод конечных элементов: Пер. с англ. М.: Мир, 1981. 304 с.

52. Нуссбаумер Г. Быстрое преобразование Фурье и алгоритмы вычисления ссверток: Пер. с англ. М.: Радио и связь, 1985. 248 с.

53. Петров К.П. Аэродинамика элементов летательных аппаратов. М.: Машиностроение, 1985. 272 с.

54. Потемкин В.Г. Система MATLAB. Справочное пособие. М.: ДИАЛОГ-МИФИ, 1997. 350 с.

55. Привалов И.И. Введение в теорию комплексного переменного. М.: Наука, 1967. 444 с.

56. Релей Дж.В. Теория звука. М.: Гостехиздат, 1955. Т. 1. 504 с.

57. Роджерс П.С. Вывод формул для собственных значений и собственных векторов // Ракетная техника и космонавтика. 1970. Т. 8, вып. 5. С. 136-137.

58. Розенвассер E.H., Юсупов P.M. Методы теории чувствительности в автоматическом управлении. Л.: Энергия, 1971. 344 с.

59. Самарский A.A., Гулин A.B. Численные методы: Учеб. Пособие для вузов. М.: Наука, 1989. 432 с.

60. Сейранян А.П. Анализ чувствительности частот колебаний механических систем // Механика твердого тела. 1987. № 2. С. 37-41.

61. Сейранян А.П., Севрюк М.Б. Эволюция частот колебаний диссипативной системы // Прикладная математика и механика. 1993. Т. 57, вып. 4. С. 21-30.

62. Смирнов А.И. Аэроупругая устойчивость летательных аппаратов. М.: Машиностроение, 1980. 231 с.

63. Стрелков С.П. Введение в теорию колебаний. М.: Наука, 1964. 437 с.

64. Тимонин A.C. Метод расчета аэродинамических характеристик крыльев сложной формы в плане в сверхзвуковом потоке газа // Труды ЦАГИ. 1976. Вып. 1743. С. 5-12.

65. Тимошенко С.П., Гудьер Дж. Теория упругости: Пер. с англ. М.: Наука, 1975. 576 с.- 15077. Тимошенко С.П., Янг Д.Х., Уивер У. Колебания в инженерном деле: Пер. с англ. М.: Машиностроение, 1985. 472с.

66. Томович Р., Вукобратович М. Общая теория чувствительности. М.: Сов. Радио, 1972.240 с.

67. Уилкинсон Дж. X. Алгебраическая проблема собственных значений: Пер. с англ. М.: Наука, 1970. 564 с.

68. Фаддеев Д. К. Лекции по алгебре. М.: Наука, 1984. 416 с.

69. Феодосьев В.И. Сопротивление материалов. М.: Наука, 1970. 544 с.

70. Фершинг Г. Основы аэроупругости: Пер. с нем. М.: Машиностроение, 1984. 600 с.

71. Фокс Р., Капур М. Скорость изменения собственных значений и собственных векторов // Ракетная техника и космонавтика. 1968. № 12. С. 227-230.

72. Фудзии Т., Зако М. Механика разрушения композиционных материалов: Пер. с японского. М.: Мир, 1982. 232 с.

73. Фын Я.Ц. Введение в теорию аэроупругости. М.: Физматгиз, 1959. 481 с.

74. Хог Э., Арора Я. Прикладное оптимальное проектирование: Механические системы и конструкции: Пер. с англ. М.: Мир, 1983. 478 с.

75. Хричиков В.В. Метод возмущений в расчетах конструкций из стареющих материалов // Известия ВУЗов. Машиностроение. 1991. № 4-6. С. 24-28.

76. Albano Е., Rodden W.P. Doublet-lattice method for calculating lift distributions on oscillating surfaces in subsonic flows // AIAA Journal. 1969. Vol. 7. P. 279-285.

77. Ashley H., Rodden W.P. Wing-body interaction // Annual Review of Fluid Mechanics. 1972. Vol. 4. P. 431-471.

78. Bai Z., Day D., Ye Q. ABLE: An adaptive block lanczos method for non-hermitian eigenvalue problems // SIAM J. Matrix Anal. Appl. 1999. Vol. 20. P. 1060-1082.

79. Bisplinghoff R.L., Ashley H. Principles of aeroelasticity. New York: John Wiley & Sons, 1962. 527 p.

80. Cardani C., Mantegazza P. Calculation of eigenvalue and eigenvector derivatives for algebraic flutter and divergence eigenproblems // AIAA Journal. 1979. Vol. 17, No. 4. P. 408^12.

81. Chen P.C., Liu D.D. A harmonic gradient method for unsteady supersonic flow calculations //Journal of Aircraft. 1985. Vol. 22. P. 371-379.

82. Duff I.S., Reid J.K. The multifrontal solution of indefinite sparse symmetric linear systems // ACM Trans. Math. Softw. 1983. Vol. 9. P. 302-325.

83. Farshad M. Eigenvalue and eigenvector variation in continuum mechanics // AIAA Journal. 1974. Vol 12, № 4. P. 560-561.

84. Francis J.G.F. The QR transformation, a unitary analogue to the LR transformation // The Computer Journal. 1961. Vol. 4. P. 265-272.

85. Freberg C.R., Kemler E.N. Aircraft vibration and flutter. New York: John Wiley & Sons, 1944. 214 p.

86. Gear C.W. The simultaneous solution of differential algebraic systems // IEEE Transactions on Circuit Theory. 1971. CT-18, № 1. P. 89-95.

87. George A., Liu J.W. Computer solutions of large sparse positive definite systems // SIAM Rev. 1984. Vol. 26. P. 289-291.

88. Haftka R.T. Second order sensitivity derivatives in structural analysis // AIAA Journal. 1982. Vol. 20. P. 1765-1766.

89. Harder R.L., Desmarais R.N. Interpolation using surface splines // Journal of Aircraft. 1972. Vol. 9. P. 189-191.

90. Haug E.J., Arora J.S. Design sensitivity analysis of elastic mechanical systems // Computer Method in Appl. Mech. and Engin. 1978. Vol. 15. P. 35-62.

91. Haug J.E., Choi K.K., Komkov V. Design sensetivity analysis of structural systems. Orlando: Acad. Press, 1986. 381 p.

92. Komzsik L. MSC.Nastran numerical methods user's guide. Los Angeles (CA): The MacNeal-Schwendler Corporation, 1993.244 p.

93. Lahey R.S., Miller M.P., Reymond M. MSC.Nastran reference manual, version 68. Los Angeles (CA): The MacNeal-Schwendler Corporation, 1994. 1009 p.

94. Lanczos C. An iteration method for the solution of the eigenvalue problem of linear differential and integral operators // Journal of the Research of the National Bureau of Standards. 1950. Vol. 45. P. 255-282.

95. Murthy D.V., Haftka R.T. Derivatives of eigenvalues and eigenvectors of general complex matrix // Internat. Journal of Numer. Math. In Eng. 1988. № 26. P. 293-311.

96. Nelson R.B. Simplified calculation of an eigenvector derivative // AIAA Journal. 1976. Vol. 14, № 9. P. 1201-1205.

97. Orlandea N.V. A study of the effects of the lower index methods on ADAMS sparse tableau formulation for the computational dynamics of multi-body mechanical systems // IMechE Proc Instn Mech Engrs. 1999. Vol. l.P. 1-9.

98. Rellich F. Estimation of series convergence // Math. Ann. 1970. № 117. P. 361-378.

99. Reymond M. MSC.Nastran 2008 DMAP Programmer's guide. Los Angeles (CA): The MacNeal-Schwendler Corporation, 1994. Vol. 1. 1756 p.

100. Rodden W.P., Bellinger E.D. Aerodynamic lag functions, divergence, and the british flutter method // Journal of Aircraft. 1982. Vol. 19. P. 596-598.

101. Rudisill C.S. Eigenvalue and eigenvector derivativies for the general matrix // AIAA Journal. 1974. Vol. 12, № 5. P. 721-722.

102. Seyranian A.P. Pedersen P. On interaction of eigenvalue branches in non-conservative multi-parameter problems // Proc. of ASME Conf. «Dynamics and Vibration of Time Varying Systems and Structures». 1993. Vol. 56. P. 19-30.

103. Sohoni V.N., Whitesell J. Automatic linearization of constrained dynamical systems // ASME J. of Mechanisms, Transmissions and Automation in Design. 1986. Vol. 108, № 3. P. 300-304.

104. Woodward F.A. Analysis and design of wing-body combinations at subsonic and supersonic speeds // Journal of Aircraft. 1968. Vol. 5, № 5. P. 528-534.

105. Woodward F.A. A unified approach to the analysis and design of wing body combinations at subsonic and supersonic speeds // AIAA Paper. 1968. № 55. P. 1- 9.