§6. Экспериментальные Исследования колебаний катастрофического изменения формы крыла (оперения)

Описания обнаруженных колебаний, аналогичные приведенным в § 5, и тем более статьи автора, где это доказывалось на основе предложенных математических моделей [5], были убедительными не для всех и для самого автора оставались вопросы. Хотя уже в начале 70-х годов были построены не только демонстрационные модели, на которых можно было увидеть явление катастрофического изменения формы, но и проведены экспериментальные исследования в аэродинамической трубе Казанского авиационного института, которые подтвердили возможность появление колебаний "прощелкивания", впоследствии [5] названных колебаниями . катастрофического изменения формы крыла.

Вся сложность доказательства, что получены именно те колебания, о которых мы говорили, заключалась в том, что даже для посвященного человека они могут показаться колебаниями изгибно-рулевого флаттера. Именно так было на первом сообщении в КБ у Андрея Николаевича Туполева, где я показывал снятый мной фильм. Часть ученых, а в КБ Туполева было много докторов наук, считали, что это обычный изгибно-рулевой флаттер. А.Н.Туполев так не считал и поддержал меня. Но доказать необходимо было всем, а больше всего, развеять собственные сомнения.

Модель оперения, каждая половина которого навешена на пяти шарнирах, изготовленная по принципу отсечно-балочных (иногда их называют шашлычными), устанавливалась в аэродинамической трубе. При определенных углах и (фиг.З) постепенно увеличивалась скорость потока, и на скорости 29 м/с начинались периодические колебания, амплитуда которых при дальнейшем увеличении скорости оставалась постоянной, а на скоростях более 35 м/с колебания прекращались, и оперение принимало вторую форму равновесия при больших перемещениях, то есть и Y принимали значения, соответствующие (фиг.З). Производилась запись с осциллографа нормальной кривизны руля, в районе среднего кронштейна, зависящей от реакций R, и лобовой кривизны, определяемой реакциями Н (фиг.4а), при колебаниях в указанном диапазоне скоростей.

На фиг. 4в изображена осциллограмма, из которой видно (фиг. 4с), что за один период изменения нормальной кривизны, равной примерно (Z - ось шарниров руля), а точнее , лобовая кривизна имеет два максимума, что вполне соответствует теоретическому изменению Н(р), изображенному на фиг. 4d. При колебаниях (вспомним рассуждения §5), когда > , не происходит перехода в точку 2, а через точку 3, не останавливаясь к точке 4. Переход этот из точки 1 в направлении точки 3 реализуется по двум участкам Н(р): сначала по 1-4, а после пересечения по 2-3. Вот здесь и получается провал лобовой кривизны, наблюдаемый на осциллограмме, а затем система перемещается в район точки 4 к глобальному минимуму.

Для того, чтобы обособится от других видов колебаний, а их много [6], кронштейны навески были выполнены так, чтобы при необходимости можно было осуществить податливость точек навески руля в направлении Н и, следовательно, превратить Н в ноль при любом (см.фиг. 4а). Так вот в таком оперении никаких колебаний не возникало при всех возможных скоростях (до 60 м/сек) аэродинамической трубы КАИ. Естественно была выполнена правильная балансировка руля, то есть статическая балансировка практически во всех сечениях.

Это говорит о многом. По крайней мере, о том, что эти колебания не были предметом рассмотрения других исследователей. И я счастлив, что могу помочь конструкторам и избавить их от возможных катастроф и гибели людей, таких, которые сопровождали появление флаттера.