Сотрудники НИИ механики МГУ совместно с коллегами из Национального центра вертолетостроения имени М.Л. Миля и Н.И. Камова разработали методику расчёта, математическую модель и программное обеспечение, позволяющее исследовать аэроупругую устойчивость лопасти несущего винта вертолета с учётом нестационарности обтекающего её потока. Результаты опубликованы в журнале «Проблемы машиностроения и автоматизации».
Актуальность и важность исследования механизмов возникновения флаттера и дивергенции винта, а также разработка новых и совершенствование существующих методов их подавления обусловлена тем, что эти аэроупругие явления приводят к ухудшению функциональных, прочностных и аэродинамических характеристик несущих винтов вертолетов и, в конечном итоге, к возникновению аварийных ситуаций.
Математическая модель и программное обеспечение, разработанные под руководством заместителя директора НИИ механики МГУ Василия Веденеева, позволяют точнее рассчитывать нагрузки на лопасть при её колебаниях. В отличие от большинства существующих отечественных и зарубежных моделей, в которых лопасть условно представляют как тонкий профиль, исследователи использовали данные о реальных профилях сечения винта. Аэродинамические характеристики таких профилей получают с помощью экспериментов или численного моделирования. Кроме того, новая модель учитывает возмущение силы сопротивления, сжимаемость потока, силу Кориолиса, а также конструкционное демпфирование лопастей. Разработанная методика аэроупругого анализа позволяет строить модель полной несущей системы с учётом взаимодействия лопастей через несущий вал и упругую проводку системы управления.
В работе изучили устойчивость лопасти перспективного вертолёта на разных режимах в различных аэродинамических постановках. Результаты расчётов сравнивались с результатами натурных испытаний, в которых была определена граница флаттера несущего винта.
«Сравнение экспериментальных и расчётных данных показало, что разработанный подход позволяет более точно определять границы флаттера по сравнению с упрощённой методикой, использовавшейся ранее в конструкторском бюро НЦВ “Миль и Камов”, а также помогло определить направление дальнейшего развития методики», — отметил научный сотрудник НИИ механики МГУ Фаррух Абдухакимов.
На разработанную математическую модель и соответствующее программное обеспечение получен акт о внедрении в НЦВ «Миль и Камов». Предложенный подход даёт возможность проводить исследования флаттера и дивергенции с учётом реальной геометрии лопасти вертолёта и по различным формам колебаний, включая хордовый флаттер, позволяет оценить необходимое конструкционное демпфирование и изменение массово-жёсткостных характеристик лопасти с целью её стабилизации.