Область научного и практического значения

Открытие изменяет сложившиеся научные представления в области авиации, в частности в области прочности и аэроупругости авиаконструкций, представляющих собой составные стержни, пластины или оболочки, такие как крыло с элероном, оперение с рулем и т.д.

Методы их расчета созданы для конструкций, отдельные элементы которых (руль, элерон и т.д.) представляют собой стержни с малыми изгибными жесткостями в плоскости хорд (лобовыми жесткостями), так как известно, что в прошлом лонжероны руля изготовлялись из труб.

С появлением металлической обшивки лобовая жесткость рулей по сравнению с их нормальной жесткостью выросла в 50÷ 100 раз, а методы расчета остались прежними. Это замечено автором. Cозданы методы расчета составных конструкций, учитывающие отклонение рулей, которые показали, что увеличение лобовой жесткости вызывает появление новых сил – лобовых реакций в шарнирах навески рулей (элеронов). [2]

Учет лобовых реакций изменяет крутящие моменты рулей, принципиально изменяет шарнирные моменты, которые зависят от прогибов руля, и по новому объясняет явление заклинения рулей, при котором основной причиной является наличие лобовых реакций [5].

Лобовые реакции принципиально изменяют проектирование кронштейнов навески рулей, в которых появляется сжимающая нагрузка. Известны факты разрушения кронштейнов по причине их расчета старыми методами. Так при статических испытаниях самолета Су-27 разрушился кронштейн навески флаперона. Оказалось, что не была учтена лобовая реакция, величина которой почти в четыре раза превышает значение нормальной реакции (перпендикулярной срединной плоскости).

Оказалось далее, что кронштейны с короткой серьгой могут потерять устойчивость [5]. А потерявшая устойчивость серьга кронштейна может загрузить его осевой реакцией в направлении оси шарниров навески руля, то есть реакцией, которая по существующим представлениям отсутствует в кронштейнах с серьгой [8]. Так в одном из кронштейнов навески руля направления самолета ТУ-22М потеря устойчивости серьги вызывает осевую реакцию на порядок больше той, которую имел бы этот кронштейн, если выполнить его без серьги.

Автор имеет изобретение кронштейна навески руля, в который введен дополнительный элемент, дающий свободу перемещению узла навески руля в направлении хорды, и освобождающий кронштейн от лобовой реакции [9].

Лобовые реакции изменяют представление об изгибно-рулевом флаттере оперения. Предложенный автором метод определения критической скорости флаттера [12] показывает, что колебания такого вида флаттера происходят с ограниченной амплитудой и при больших значениях лобовой жесткости руля – вообще невозможны. Это происходит потому, что отклонение руля в потоке за счет малой жесткости управления или за счет закручивания увеличивает изгибную жесткость системы стабилизатор-руль, таким образом ограничивая амплитуды изгибных колебаний оперения.

Автором предложена новая силовая схема рулей, при реализации которой составная конструкция освобождается от лобовых реакций и, следовательно, от всех особенностей работы конструкции, имеющей большие лобовые жесткости рулей [10].

Понимание работы составных конструкций позволило автору описать физику явления срыва кареток с рельсов многозвенного закрылка [5], проявившегося на самолете Ил-76 в Ташкенте.

Обнаруженные автором явления потери устойчивости управляющих поверхностей и кронштейнов навески не всегда ведут к их разрушению. За потерей устойчивости (катастрофой) следует переход несущей поверхности в закритическую область больших перемещений – катастрофическое изменение формы, и колебания при больших перемещениях – колебания катастрофического изменения формы составных конструкций.

Для исследования критического и закритического поведения несущих и управляющих поверхностей построены теория равновесия и теория движения стержней (типа крыла или руля) при больших перемещениях. На их основе родилось новое научное направление, позволяющее по-новому оценить механику деформирования и движения составного многозвенного крыла, найти силы взаимодействия между отдельными звеньями и взаимные перемещения этих звеньев, определяемые элементами их соединений (кронштейнами, рельсами и т.д.) [5]. Проведенные исследования позволяют сделать заключение, что создана теория и методы расчета многозвенного крыла будущего – адаптивного крыла.

По этой проблеме защищено 2 докторских и 9 кандидатских диссертаций, продолжают исследование докторант и аспиранты.