Расчет практических оборотов и частоты колебаний при флаттере

Курсовая работа

Задание 2

Вариант 7

 

Выполнил: студент гр. 10-406С Исмаилов Р.С.   Проверил: профессор Нерубайло Б.В.

 

Москва

Исходные данные:

 

Полуразмах переменных нормальных напряжений, действующих в расчетном сечении лонжерона лопасти:

 

№	Режим	∆σi,кг/мм2	ni
	Висение	0,3	0,1
	Полет на V = 40 км/ч	1,3	0,1
	Разгон	1,1	0,02
	Набор высоты	0,9	0,06
	Крейсерский режим	1,0	0,55
	Полет на V max	1,8	0,1
	Планирование	1,0	0,05
	Торможение	1,4	0,02

 

Нагрузки, действующие в полете:

 

Статическая подгрузка σ0		МПа
Полуразмах переменных касательных напряжений ∆τ		МПа

 

Результаты усталостных испытаний образцов лонжерона:

 

Число испытанных образцов
Коэф-т запаса на разброс характеристик выносливости ηN
Полуразмах переменной части касательных напряжений σWисп.		МПа
Статическая подгрузка при испытаниях σ0исп.		МПа
Долговечность N (по наихудшему образцу)		Циклов

 

Характеристики лопасти:

 

Радиус R		м
Хорда b	0,25	м
Погонная масса m	0,7	кг/м
Момент инерции относительно оси ОШ Iл	0,04	кгм/с2
Изгибная жескость лопасти в плоскости тяги EIт		кгм2
Изгибная жескость лопасти в плоскости вращения EIв		кгм2
Число оборотов НВ в эксплуатации nнвэ		об/мин

 

 

Данные для расчета критических оборотов лопасти, при которых возможно возникновение флаттера:

 

Плотность воздуха ρ	0,08
Коэффициент компенсатора взмаха Квз

 

 

Характеристики системы управления:

 

Жесткость системы управления Супр.		кгм/рад
Расстояние от тяги до оси ОШ h	0,1	м
Радиус АП RАП	0,15	м
Угол σ		град
Угол ξ		град

 

Значения коэффициентов для расчета собственных частот колебаний лопасти:

 

№ тона
αi	3,93	7,07	10,21
Кi	6,42	18,05	35,9

 

Определение ресурса агрегата по условиям выносливости

 

 

1) Определение эквивалентного значения полуразмаха переменных напряжений:

 

;

 

где - относительное время пребывания на i-ом режиме;

- полуразмах переменных напряжений, действующих на i-ом режиме;

m – показатель степени кривой, ; m = 6.

Получим:

1,2943кг/мм² .

 

2) Определение эффективного значения полуразмаха переменных напряжений:

 

,

 

где = Па = 3 кг/мм² - статическая подгрузка в полете;

= Па = 0,2 кг/мм² - полуразмах касательных напряжений;

= Па = 2 кг/мм² - статическая подгрузка при испытаниях на выносливость;

- коэф-т, учитывающий влияние статической подгрузки; для алюминия :

кг/мм² .

 

3) Определение предела выносливости на базе N = 10 циклов:

;

где = Па = 2 кг/мм² - полуразмах переменных напряжений при испытаниях на выносливость;

= - число циклов до разрушения для наихудшего образца;

m=6:

 

= 2,07 кг/мм².

 

4) Определение ресурса агрегата:

 

;

 

где об/мин – число оборотов НВ,

i =1 – номер гармоники переменных напряжений в лопастях НВ,

- коэф-т запаса по напряжению, рассчитанный в запас по числу циклов,

- коэф-т запаса на гипотезу суммирования,

- коэф-т запаса на разброс характеристик выносливости:

 

= 1522,3 часа.

 

Расчет практических оборотов и частоты колебаний при флаттере

 

Расчет выполняется для прямоугольной в плане лопасти, у которой масса равномерно распределена по радиусу, центры тяжести сечений расположены на прямой, параллельной оси ОШ и ось фокусов профилей совпадает с осью ОШ.

 

1) Определение коэффициентов :

,

;

где - плотность воздуха,

- момент инерции лопасти относительно оси ОШ,

м – радиус лопасти,

м – хорда лопасти,

кг/м – погонная масса лопасти:

 

,

.

2) Определение коэффициентов:

= 0,81;

 

= -0,03;

 

= 1,34;

 

= 5,13;

 

=218,75;

где - коэф-т компенсатора взмаха.

 

3) Вычисление частоты собственных колебаний кручения лопасти на упругом основании:

 

,

где кгм/рад - жесткость системы управления:

= 10,7 рад/с.

 

4) Определение критических оборотов флаттера и частоты колебаний при флаттере

	-0,02	-0,01		0,01	0,02
	-0,005	-0,0025		0,0025	0,005
d1	-1,09375	-0,54688		0,546875	1,09375
2n1d1	-0,37188	-0,18594		0,185938	0,371875
2-2n1d1	2,371875	2,185938		1,814063	1,628125
A2	2,401875	2,215938	2,03	1,844063	1,658125
A2D1	1,945519	1,794909	1,6443	1,493691	1,343081
1+A2D1	2,945519	2,794909	2,6443	2,493691	2,343081
1+A2D1-2D1	1,325519	1,174909	1,0243	0,873691	0,723081
Е	-0,01448	-0,16509	-0,3157	-0,46631	-0,61692
L	0,241354	2,75151	5,261667	7,771823	10,28198
L2	0,058252	7,57081	27,68514	60,40123	105,7191
L2-M	-5,07175	2,44081	22,55514	55,27123	100,5891
√(L2-M)	-	1,562309	4,749225	7,434462	10,02941
n2флотн	-	-	1,19	4,31	0,51	10,01	0,34	15,21	0,25	20,31
nфлотн	-	-	1,09	2,08	0,72	3,16	0,58	3,90	0,50	4,51
n2флотн+D1	-	-	2,00	5,12	1,32	10,82	1,15	16,02	1,06	21,12
pфлотн	-	-	1,41	2,26	1,15	3,29	1,07	4,00	1,03	4,60
nфл	-	-	700,10	1333,42	459,58	2031,29	372,89	2503,49	322,64	2893,38
pфл	-	-	907,74	1453,22	738,28	2111,87	687,68	2569,31	661,78	2950,50
	0,23	0,24	0,25	0,26	0,27

5) На рисунке представлен график зависимости критических оборотов флаттера НВ от эффективной поперечной относительной центровки лопасти