Что такое бафтинг в авиации

бафтинг

Рис. 1. Спектры пульсаций давления в точке Д крыла при различных углах атаки.

ба́фтинг (англ. buffeting, от buffet — ударять, бить) — вынужденные колебания всего летательного аппарата или его частей под действием нестационарных аэродинамических сил при срыве потока с несущей поверхности (крыла, оперения) при больших углах атаки с плохо обтекаемых частей летательного аппарата (шасси, отклонённых органов управления и элементов механизации крыла, открытых створок люков и т. п.); одно из явлений динамической аэроупругости. В зонах срыва потока возникают пульсации давления, в большинстве случаев носящие случайный характер и имеющие широкий спектр частот (рис. 1). Вследствие срыва потока за плохо обтекаемым элементом образуется след аэродинамический, который при попадании на другие части летательного аппарата вызывает на них пульсации давления. Нестационарные давления, действуя на упругую конструкцию летательного аппарата, возбуждают вибрацию обшивки, стенок топливных баков и других элементов летательного аппарата, колебания несущих поверхностей и органов управления, а в некоторых случаях и колебания всего летательного аппарата. Амплитудный спектр этих колебаний (или виброускорений) имеет «пики» (рис. 2), соответствующие частотам собственных колебаний конструкции. Каждый пик характеризует интенсивность колебаний (виброперегрузок) данной частоты.

В зависимости от интенсивности колебаний различают лёгкий, средний и тяжёлый Б. Лёгкий Б. (начальная стадия Б.) не препятствует нормальной эксплуатации летательного аппарата. При этом, как правило, колебания ощущаются в кабине летательного аппарата и служат признаком приближения опасных режимов полёта (сваливание, интенсивные колебания). Средний Б. затрудняет пилотирование летательного аппарата из-за аномального функционирования некоторых бортовых систем и приборов в условиях довольно интенсивных вибраций, ухудшает комфорт экипажа и пассажиров, приводит к существенному снижению ресурса конструкции. Тяжёлый Б. исключает возможность пилотирования летательного аппарата, так как при очень интенсивных вибрациях экипаж полностью теряет работоспособность. Последствиями тяжёлого Б. для летательного аппарата являются разрушения элементов его конструкции. Наиболее часто Б. возникает на трансзвуковых, скоростях полёта.

Б. в основном исследуется экспериментальным путём (на моделях летательных аппаратов в аэродинамических трубах) и при лётных испытаниях натурного летательного аппарата. Испытания моделей проводятся в несколько этапов: для определения областей срыва потока (рис. 3) с высоким уровнем пульсаций давления используется визуализация течений; нестационарные аэродинамические силы, вызывающие Б., определяются измерением пульсации составляющих давления с помощью внутримодельных малоинерционных преобразователей давления с последующим спектральным и корреляционным анализом результатов измерений. Интенсивность Б. оценивается по результатам измерений виброперемещений, виброперегрузок и вибронапряжений на динамически-подобной модели летательного аппарата в аэродинамической трубе. Для некоторых элементов летательного аппарата, например, панелей обшивки, стенок топливных баков и др., последний этап испытаний иногда заменяется расчётом напряжённо-деформированного состояния с использованием результатов измерений нестационарных аэродинамических сил. Достоверность результатов, полученных при испытаниях моделей, для анализа Б. натурных летательных аппаратов зависит от выполнения подобия критериев. Отдельные критерии подобия, в том числе один из наиболее важных в данном случае — Рейнольдса число, как правило, соблюсти не удаётся. Поэтому для окончательного, суждения об интенсивности Б., выявления его особенностей на данном летательном аппарате большое значение имеют исследования Б. на натурном летательном аппарате в полёте.

Методы снижения интенсивности Б. основаны на улучшении аэродинамической компоновки летательного аппарата, плавном сопряжении фюзеляжа с крылом и оперением, рациональном выборе параметров крыла (удлинения, угла стреловидности, толщины и кривизны профиля), на придании удобообтекаемой формы выступающим элементам летательного аппарата (пилонам, антеннам и др.). Расположение надлежащим образом хвостового оперения летательного аппарата относительно крыла позволяет избежать попадания оперения в спутный след крыла. В некоторых случаях, например, при Б. обшивки, увеличивают толщину обшивки и усиливают подкрепляющие её элементы, а также применяют демпфирующие прокладки или обмазки. Для предотвращения Б. эффективно использование активных систем управления.

Первая вызванная Б. катастрофа самолёта случилась в Германии в 1930. Именно она послужила толчком для развития лабораторных исследований Б. на моделях в аэродинамических трубах. В Германии эти работы велись под руководством X. Бленка, в Великобритании — В. Данкана. В СССР первые систематические исследования Б. хвостового оперения самолётов выполнены в 30-х гг. Г. Г. Абдрашитовым. Интенсивно исследовался Б. в 50—60-х гг. в связи с широким освоением области трансзвуковых скоростей полёта. Важнейшее направление исследования Б. в 80-е гг. — установление соответствия между результатами испытаний моделей в аэродинамических трубах и результатами лётных испытаний натурных летательных аппаратов, а также разработка общих методов расчёта различных видов Б.

Литература:
Абдрашитов Г. Г., К вопросу о бафтинге хвостового оперения, М., 1939 (Труды Центрального аэрогидродинамического института, № 395);
См. также литературу при статье Аэроупругость.

Рис. 2. Спектры виброускорения в точке А крыла при различных углах атаки.

Рис. 3. Зоны отрыва потока на крыле при трансзвуковой скорости.

Источник

бафтинг

Рис. 1. Спектры пульсаций давления в точке Д крыла при различных углах атаки.

ба́фтинг (англ. buffeting, от buffet — ударять, бить) — вынужденные колебания всего летательного аппарата или его частей под действием нестационарных аэродинамических сил при срыве потока с несущей поверхности (крыла, оперения) при больших углах атаки с плохо обтекаемых частей летательного аппарата (шасси, отклонённых органов управления и элементов механизации крыла, открытых створок люков и т. п.); одно из явлений динамической аэроупругости. В зонах срыва потока возникают пульсации давления, в большинстве случаев носящие случайный характер и имеющие широкий спектр частот (рис. 1). Вследствие срыва потока за плохо обтекаемым элементом образуется след аэродинамический, который при попадании на другие части летательного аппарата вызывает на них пульсации давления. Нестационарные давления, действуя на упругую конструкцию летательного аппарата, возбуждают вибрацию обшивки, стенок топливных баков и других элементов летательного аппарата, колебания несущих поверхностей и органов управления, а в некоторых случаях и колебания всего летательного аппарата. Амплитудный спектр этих колебаний (или виброускорений) имеет «пики» (рис. 2), соответствующие частотам собственных колебаний конструкции. Каждый пик характеризует интенсивность колебаний (виброперегрузок) данной частоты.

В зависимости от интенсивности колебаний различают лёгкий, средний и тяжёлый Б. Лёгкий Б. (начальная стадия Б.) не препятствует нормальной эксплуатации летательного аппарата. При этом, как правило, колебания ощущаются в кабине летательного аппарата и служат признаком приближения опасных режимов полёта (сваливание, интенсивные колебания). Средний Б. затрудняет пилотирование летательного аппарата из-за аномального функционирования некоторых бортовых систем и приборов в условиях довольно интенсивных вибраций, ухудшает комфорт экипажа и пассажиров, приводит к существенному снижению ресурса конструкции. Тяжёлый Б. исключает возможность пилотирования летательного аппарата, так как при очень интенсивных вибрациях экипаж полностью теряет работоспособность. Последствиями тяжёлого Б. для летательного аппарата являются разрушения элементов его конструкции. Наиболее часто Б. возникает на трансзвуковых, скоростях полёта.

Б. в основном исследуется экспериментальным путём (на моделях летательных аппаратов в аэродинамических трубах) и при лётных испытаниях натурного летательного аппарата. Испытания моделей проводятся в несколько этапов: для определения областей срыва потока (рис. 3) с высоким уровнем пульсаций давления используется визуализация течений; нестационарные аэродинамические силы, вызывающие Б., определяются измерением пульсации составляющих давления с помощью внутримодельных малоинерционных преобразователей давления с последующим спектральным и корреляционным анализом результатов измерений. Интенсивность Б. оценивается по результатам измерений виброперемещений, виброперегрузок и вибронапряжений на динамически-подобной модели летательного аппарата в аэродинамической трубе. Для некоторых элементов летательного аппарата, например, панелей обшивки, стенок топливных баков и др., последний этап испытаний иногда заменяется расчётом напряжённо-деформированного состояния с использованием результатов измерений нестационарных аэродинамических сил. Достоверность результатов, полученных при испытаниях моделей, для анализа Б. натурных летательных аппаратов зависит от выполнения подобия критериев. Отдельные критерии подобия, в том числе один из наиболее важных в данном случае — Рейнольдса число, как правило, соблюсти не удаётся. Поэтому для окончательного, суждения об интенсивности Б., выявления его особенностей на данном летательном аппарате большое значение имеют исследования Б. на натурном летательном аппарате в полёте.

Методы снижения интенсивности Б. основаны на улучшении аэродинамической компоновки летательного аппарата, плавном сопряжении фюзеляжа с крылом и оперением, рациональном выборе параметров крыла (удлинения, угла стреловидности, толщины и кривизны профиля), на придании удобообтекаемой формы выступающим элементам летательного аппарата (пилонам, антеннам и др.). Расположение надлежащим образом хвостового оперения летательного аппарата относительно крыла позволяет избежать попадания оперения в спутный след крыла. В некоторых случаях, например, при Б. обшивки, увеличивают толщину обшивки и усиливают подкрепляющие её элементы, а также применяют демпфирующие прокладки или обмазки. Для предотвращения Б. эффективно использование активных систем управления.

Первая вызванная Б. катастрофа самолёта случилась в Германии в 1930. Именно она послужила толчком для развития лабораторных исследований Б. на моделях в аэродинамических трубах. В Германии эти работы велись под руководством X. Бленка, в Великобритании — В. Данкана. В СССР первые систематические исследования Б. хвостового оперения самолётов выполнены в 30-х гг. Г. Г. Абдрашитовым. Интенсивно исследовался Б. в 50—60-х гг. в связи с широким освоением области трансзвуковых скоростей полёта. Важнейшее направление исследования Б. в 80-е гг. — установление соответствия между результатами испытаний моделей в аэродинамических трубах и результатами лётных испытаний натурных летательных аппаратов, а также разработка общих методов расчёта различных видов Б.

Литература:
Абдрашитов Г. Г., К вопросу о бафтинге хвостового оперения, М., 1939 (Труды Центрального аэрогидродинамического института, № 395);
См. также литературу при статье Аэроупругость.

Рис. 2. Спектры виброускорения в точке А крыла при различных углах атаки.

Рис. 3. Зоны отрыва потока на крыле при трансзвуковой скорости.

Источник

Бафтинг

Полезное

Смотреть что такое «Бафтинг» в других словарях:

Бафтинг — (англ. buffeting, от buffet ударять, бить) один из видов автоколебаний, представляющий собой вынужденные колебания всей конструкции или её частей, вызванные периодическим срывом турбулентных вихрей с расположенных впереди… … Википедия

бафтинг — сущ., кол во синонимов: 1 • колебание (59) Словарь синонимов ASIS. В.Н. Тришин. 2013 … Словарь синонимов

БАФТИНГ — (англ. buffeting) вибрация к. л. части ЛА, вызванная возд. вихрями от частей аппарата, располож. впереди … Большой энциклопедический политехнический словарь

Бафтинг — вибрация какой либо части ЛА, вызванная воздушными вихрями, возникающими от расположенных впереди конструктивных элементов аппарата … Словарь военных терминов

бафтинг — а, ч. Трясіння літака внаслідок потрапляння повітряних вихорів від крила на хвостове оперення … Український тлумачний словник

бафтинг — іменник чоловічого роду трясіння літака внаслідок потрапляння повітряних вихорівна хвостове оперення … Орфографічний словник української мови

бафтинг — Рис. 1. Спектры пульсаций давления в точке Д крыла при различных углах атаки. бафтинг (англ. buffeting, от buffet — ударять, бить) — вынужденные колебания всего летательного аппарата или его частей под действием нестационарных… … Энциклопедия «Авиация»

бафтинг — Рис. 1. Спектры пульсаций давления в точке Д крыла при различных углах атаки. бафтинг (англ. buffeting, от buffet — ударять, бить) — вынужденные колебания всего летательного аппарата или его частей под действием нестационарных… … Энциклопедия «Авиация»

АЭРОКОСМИЧЕСКИХ ЛЕТАТЕЛЬНЫХ АППАРАТОВ КОНСТРУИРОВАНИЕ — область научно исследовательских и опытно конструкторских работ, которая первоначально ограничивалась проектированием, разработкой и производством самолетов, а затем включила в круг своих интересов все средства передвижения над поверхностью земли … Энциклопедия Кольера

АЭРОДИНАМИКА — раздел механики сплошных сред, в котором изучаются закономерности движения воздуха и других газов, а также характеристики тел, движущихся в воздухе. К аэродинамическим характеристикам тел относятся подъемная сила и сила сопротивления и их… … Энциклопедия Кольера

Источник

Sukhoi Superjet 100

Реальность против домыслов

Разделы

Помощь

Случайные

Валерий Попов: собственно бафтинг это не хорошо и не плохо. Бафтинг при БУА допустим, как эффективное средство сигнализации о приближении к сваливанию, если он не влияет на прочность. Вопрос собственно в том, насколько далеко он начинается от эксплуатационных углов атаки.

Бафтинг на RRJ имеет свои особенности из-за того, что срыв потока начинается в корне крыла. Это подгружает ГО, но зато управляемость по крену самолет сохраняет до очень больших углов. Как я понимаю, самолет на БУА парашютирует, но на крыло не сваливается.

Бафтинга в полетах на обледенение не было. Значит, при нормальной работе СДУ и чистом крыле запасы по бафтингу есть.

Проблемы с бафтингом ГО на RRJ действительно нерешаемые. В том смысле, что их решать не надо. Нет на RRJ бафтинга в нормальных эксплуатационных условиях, предписываемых п. 25.251. Те режимы, что получены на испытаниях лежат за границами эксплуатационной области. Низкоскоростной бафтинг на RRJ при нормальной работе сисемы управления не существует. При виражах-спиралях получили бафтинг при перегрузке около 2,0 вместо 1,3, предписанных в 25.251(1*).

С другой стороны, еще лет 5 назад по ЛИИ ходили слухи о высокоскоростном бафтинге крыла Ан-148. Так что я с удовольствием посмотрел бы на границы бафтинга Ан-148 по Су. Интересно, при какой массе он выполнит требования по запасу по перегрузке 0,3 при Ммо?

сюда будет добавляться все что связано с этой темой

26 Aug 2012 02:40 (опубликовано: skydiver000)

Если вам понравилась статья, не забудьте поставить «+»

Источник

Флаттер оперения

Бафтинг

Бафтинг (от англ. buffet – ударять, бить) – вынужденные колебания элементов конструкции под действием быстро изменяющихся аэродинамических сил, возникающих при срыве потока с впереди лежащих частей самолета. Срыв потока может происходить с крыла и оперения при полете на больших углах атаки, с различных надстроек на фюзеляже, с внешних подвесок, расположенных на крыле, в местах неплавного соединения крыла и фюзеляжа. Причиной бафтинга может быть выпущенное шасси, открытый люк и пр. Наиболее часто встречается бафтинг хвостового оперения.

Вследствие срыва потока за плохо обтекаемыми элементами образуется аэродинамический след, который при попадании на другие части самолета вызывает на них пульсацию давления, что приводит к вибрации этих частей. Амплитуды вибраций имеют «пики», соответствующие частотам собственных колебаний конструкции (резонанс).

В зависимости от интенсивности колебаний различают легкий, средний и тяжелый бафтинг. Легкий бафтинг не препятствует нормальной эксплуатации самолета. Средний бафтинг затрудняет пилотирование, ухудшает комфорт экипажа и пассажиров, значительно снижает ресурс конструкции. Тяжелый бафтинг исключает возможность пилотирования и приводит к быстрому разрушению конструкции. Часто срыв потока наступает на трансзвуковых скоростях полета вследствие образования на крыле скачков уплотнения и отрыва пограничного слоя. Это так называемый скоростной бафтинг, который может отличаться высокой интенсивностью.
Так как основной причиной бафтинга являются срывы потока при обтекании отдельных частей, то борьба с ним ведется, главным образом, путем улучшения аэродинамики самолета: выступающим в поток элементам конструкции (антенны, пилоны и т.п.) придаются хорошо обтекаемые формы, выполняется плавное сопряжение с фюзеляжем крыла и оперения. В случае бафтинга хвостового оперения хорошие результаты дает вынос горизонтального оперения из спутной струи за крылом. Иногда интенсивность бафтинга снижается увеличением жесткости оперения и фюзеляжа.

По своей конструкции и условиям работы оперение во многом аналогично крылу. Поэтому все крыльевые формы флаттера возможны и на оперении. Однако вследствие изгиба и кручения фюзеляжа оперение имеет больше степеней свободы. В связи с этим возможны и даже более вероятны формы флаттера с участием упругого фюзеляжа. Рассмотрим комбинацию«изгиб фюзеляжа – отклонение рулей».

Допустим, что под действием какого-то случайного импульса фюзеляж прогнулся вверх и оперение заняло положение 1 (рис.6).

Под действием упругих сил фюзеляж начнет выпрямляться, перемещая оперение со скоростью u и ускорением j вниз к положению равновесия.
Относительно оси вращения руля инерционные силы, направленные вверх, создадут момент,

где – масса руля; – расстояние от оси вращения до центра масс руля.

Этот момент вызовет отклонение руля вверх (из-за наличия люфтов в проводке управления), что приведёт к изменению подъемной силы на величину DYв, которая будет возбуждающей, так как направлена в сторону движения (положение 2). Скорость же движения u изменит угол атаки оперения на величину Da и создаст дополнительную подъемную силу DYд, которая будет демпфирующей, так как направлена вверх против движения.

Таким образом, при колебаниях оперения возникают возбуждающие и демпфирующие силы. Первые с увеличением скорости растут более интенсивно. Следовательно, при достижении некоторой скорости полета возможен флаттер оперения типа «изгиб фюзеляжа – отклонение рулей».

Так как основной причиной бафтинга являются срывы потока при обтекании отдельных частей, то борьба с ним ведется, главным образом, путем улучшения аэродинамики самолета: выступающим в поток элементам конструкции (антенны, пилоны и т.п.) придаются хорошо обтекаемые формы, выполняется плавное сопряжение с фюзеляжем крыла и оперения. В случае бафтинга хвостового оперения хорошие результаты дает вынос горизонтального оперения из спутной струи за крылом. Иногда интенсивность бафтинга снижается увеличением жесткости оперения и фюзеляжа.

Источник