НИИ механики МГУ Лаборатория экспериментальной гидродинамики
English

Флаттер конструкций в потоке газа

Группа, в состав которой входят В.В. Веденеев, М.Е. Колотников, Ф.А. Абдухакимов, В.О. Бондарев, исследует новые задачи линейного и нелинейного взаимодействия тонкостенных упругих конструкций, движущихся в потоках сжимаемой или несжимаемой жидкости или содержащих такие потоки.

Отдельная панель обшивки крыла летательного аппарата, подверженная флаттеру. Тонкие упругие панели закрепляются на жёстком каркасе, состоящем из стрингеров и нервюр.


Первая часть изучаемых задач посвящена явлению «панельного флаттера» — вибраций упругих оболочек, обтекаемых сверхзвуковым потоком вязкого или невязкого газа. Существуют два типа панельного флаттера: флаттер связанного типа и одномодовый флаттер. Флаттер связанного типа хорошо изучен как теоретически, так и экспериментально. Одномодовый флаттер был теоретически открыт в 2000-х гг.  В.В. Веденеевым, в 2010-м году было получено экспериментальное подтверждение его существования. В рамках этой части работа направлена на углубление и развитие теоретических и экспериментальных исследований одномодового флаттера как плоских, так и цилиндрических оболочек.

Слева: схема эксперимента по флаттеру пластины в сверхзвуковой аэродинамической трубе, справа: фотография установленной в трубу модели.


Слева: полученная экспериментально зависимость амплитуды вибрации пластины от числа Маха потока. Справа: процесс колебаний пластины в области устойчивости (M=1.147) и при флаттере (M=1.298).


Второе направление связано с явлением флаттера лопаток компрессоров газотурбинных двигателей. В настоящее время в практике российского авиадвигателестроения  прогнозирование флаттера лопаток базируется преимущественно на вероятностно-статистическом подходе, суть которого заключается в обобщении экспериментальных данных методами математической статистики и построении областей флаттера и устойчивости в многомерном пространстве диагностических факторов. Такой подход достаточно хорошо себя зарекомендовал главным образом для схем компрессоров с рабочими лопатками, имеющими антивибрационные  полки, для которых накоплен большой объем экспериментальных данных.

Визуализация формы собственных колебаний рабочего колеса авиационного двигателя.


Однако, в случае его использования применительно к лопаткам широкохордных высоконапорных вентиляторов без бандажных связей между лопатками, т.е. проведения  экстраполяции за пределы области параметров, не охватываемой имеющимися сегодня экспериментальными данными, результат представляется далеко не очевидным. В сотрудничестве с НПЦ газотурбостроения «Салют» разработано программное обеспечения для расчётного прогнозирования флаттера лопаток в трёхмерной постановке. Проведены тестовые расчёты, в которых получено полное совпадение расчётных и экспериментальных данных.
Последнее обновление: апрель 2023 г.