Введение Во время проектирования и сертификации самолета важным фактором является возможность оперативного определения расчетным путем действующих нагрузок на всех режимах эксплуатации. В настоящее время общепринятой стала методика решения задачи статической прочности с использованием дискретных аэроупругих моделей. В то же время не существует единого подхода к решению задач, связанных с прочностью конструкций в динамике. В большой мере это относится к динамическим наземным случаям нагружения планера, где можно выделить три задачи: посадка, наезд на неровность и пробег по полосе аэродрома. Задача посадки и наезда на неровность связана с вычислением максимальных эксплуатационных и расчетных нагрузок на конструкцию планера и шасси. Пробег по полосе с заданным профилем неровности связан, кроме того, с задачей определения ресурса планера. Для решения этих задач необходима математическая модель адекватная реальному объекту “планер–шасси”. Особенностью такой модели является нелинейность одной из компонент объекта (шасси) и высокий уровень сложности другой (планер). По этой причине на практике эта модель значительно упрощается путем принятия ряда допущений. Одним из упрощенных подходов к решению задачи посадки является метод расчета “по заданным силам” /1/, при котором процедура анализа разбивается на два шага. На первом шаге планер полагается абсолютно жестким, аэродинамические и инерционные характеристики приводятся к центру масс и в результате интегрирования нелинейной системы уравнений движения шасси и планера, как твердого тела, при заданных начальных условиях, вычисляются реакции со стороны стоек шасси на планер. На втором шаге реакции учитываются в правой части при интегрировании линейной системы уравнений движения упругого планера. Вычисленные на этом шаге эквивалентные статические нагрузки принимаются в качестве расчетных нагрузок. Безусловный интерес представляет реализация таких методик анализа, которые используют адекватные модели с минимальным числом допущений, обеспечивают максимально достижимую точность в рамках принятых моделей, высокую достоверность и приемлемое время получения результатов. Предлагаемый подход к решению этой проблемы включает в себя несколько принципиальных моментов. 1. Использование для анализа упругой работы планера конечно–элементных моделей. 2. Построение нелинейных математических моделей стоек шасси с использованием физических и конструктивных параметров стоек, что позволяет избежать значительного количества допущений при анализе. 3. Решение уравнений движения самолета в пространстве собственных форм колебаний планера дополненном пространством переменных интегрирования стоек. Это дает возможность, во-первых, учесть требуемое количество собственных форм для достижения необходимого приближения, а во-вторых, позволяет проводить расчет практически в реальном времени. В результате интегрирования уравнений определяются расчетные параметры в стойках и реакция планера в виде вкладов собственных форм. На следующем шаге вычисляются перемещения, скорости и ускорения точек упругой модели планера и эквивалентные статические нагрузки, как функции времени. Особенность пространства переменных расчетной модели, отмеченная в последнем пункте, позволяет ввести термин – двухкомпонентная система. Первая компонента – линейная подсистема, описанная в ортогональном пространстве обобщенных переменных, и вторая – подсистема произвольных нелинейных элементов, заданная в пространстве физических переменных. Применение двухкомпонентных систем (ДКС) позволяет максимально корректно решать следующие задачи. 1. Анализ расчетных нагрузок на стойки шасси и конструкцию планера в случаях посадки. ДИНАМИЧЕСКИЙ АНАЛИЗ САМОЛЕТА НА ЗЕМЛЕ Рычков С.П. 2. Анализ расчетных нагрузок на стойки шасси и конструкцию планера в случаях пробега по полосе с заданным профилем неровности, в том числе по грунтовой полосе. 3. Определение стояночных нагрузок на стойки как функции массы и центровки для самолетов с многостоечным шасси. 4. Проверка ограничений на расчетные параметры стоек, такие как работоемкость стойки, предельная нагрузка, предельный ход амортизатора и другие. 5. Оптимизация параметров амортизатора и опоры шасси по условию Минимизации уровня нагрузок в конструкции планера при заданных ограничениях. Эти задачи возникают при расширении требований к самолету в процессе сертификации, а также при переходе на большие массы с сохранением прежних параметров стоек шасси. В некоторых случаях, как будет показано ниже, учет упругости планера позволяет снизить нагрузки со стороны шасси на планер и инерционные нагрузки на фюзеляже на 10–15%. При проектировании новых самолетов предлагаемая методика позволяет оперативно просматривать большое количество схем шасси с тем, чтобы выбрать наиболее подходящую по уровню нагрузок. Разумеется, интерес представляет задача проектирования стоек шасси, которая в данном случае может быть решена без создания неоправданных запасов сразу для требуемой предельной массы самолета. Важным моментом применения математических моделей для определения нагрузок, является их верификация путем сравнения с летным экспериментом. В работе приводится ряд примеров моделирования летного эксперимента. ДИНАМИЧЕСКИЙ АНАЛИЗ САМОЛЕТА НА ЗЕМЛЕ Рычков С.П.