Бесконтактное возбуждение колебаний при частотных испытаниях легких композитных конструкций

Испытания композитных элементов конструкций летательных аппаратов

2026. Т. 33. № 3. С. 216-223.

Авторы

Смотров А. В.

Центральный аэрогидродинамический институт имени профессора Н.Е. Жуковского (ЦАГИ), ул. Жуковского, 1, Жуковский, Московская область, 140180, Россия

e-mail: andrey.smotrov@tsagi.ru

Аннотация

Рассматривается проблема наземных частотных испытаний легких конструкций, таких как динамически подобные модели (ДПМ) лопастей винтов из полимерных композиционных материалов, заключающаяся в наличии искажений измеряемых характеристик из-за присоединенных масс, дополнительной жесткости и демпфирования, вносимых контактными электродинамическими возбудителями вибрации. Для оценки такого влияния выполнены частотные испытания и проведено сравнение характеристик, зарегистрированных разными методами: контактное возбуждение и измерение, бесконтактное возбуждение с бесконтактным измерением. Экспериментально подтверждено, что применение контактных средств испытаний приводит к росту значений резонансных частот за счет увеличения жесткости системы, причем картины резонансных форм колебаний не изменяются. Сделан вывод о том, что технология полностью бесконтактных наземных частотных испытаний, основанная на совместном применении устройства бесконтактного возбуждения колебаний и лазерного доплеровского виброметра, позволяет исключить паразитное влияние средств возбуждения и измерения.

Ключевые слова:

наземные частотные испытания, возбудители вибрации электродинамического типа, лопасть винта, полимерные композиционные материалы, резонансная частота колебаний

Список источников

  1. Карклэ П.Г., Малютин В.А., Мамедов О.С. и др. О современных методиках наземных испытаний самолетов в аэроупругости // Труды ЦАГИ. 2012. № 2708. С. 1–34.

  2. Templeton JD, Buehrle RD, Gaspar JL, et al. Ares I-X launch vehicle modal test measurements and data quality assessments. In: Proulx T. (ed) Structural Dynamics. Vol. 3. Conference Proceedings of the Society for Experimental Mechanics Series. Springer, New York; 2011. p.1017-1027. DOI: 10.1007/978-1-4419-9834-7_90

  3. Карклэ П.Г., Смыслов В.И. Модальные испытания летательных аппаратов и воспроизведение силовых воздействий. – М.: Техносфера, 2017. С. 40–62.

  4. Долгополов А.В., Казанцев Д.А., Маркин И.В. и др. Современный метод создания динамически подобных моделей для исследования флаттерных характеристик летательных аппаратов // Ученые записки Казанского университета. Серия Физико-математические науки. 2020. Т. 162. Кн. 4. С. 441–454. DOI: https://doi.org/10.26907/2541-7746.2020.4.441-454

  5. Колесников К.С., Александров Д.А., Асташев В.К. и др. Динамика и прочность машин. Теория механизмов и машин // Машиностроение: Энциклопедия. М.: Машиностроение, 1994. Т. 1-3. Кн. 1. С. 389–393.

  6. Olejnik A, Kachel S, Rogólski R, et al. Technology of Ground Vibration Testing and its application in light aircraft prototyping. MATEC Web of Conferences. Vol. 304. 9th EASN International Conference on “Innovation in Aviation & Space” (September 3-6, 2019; Athens, Greece). 2019;304:01005. DOI: 10.1051/matecconf/201930401005

  7.  Digital industries software. Aircraft ground vibration testing. Enhancing the efficiency of aircraft structural dynamics testing. Paper 81896-D4 1/22 A, 2022. URL: https://www.sw.siemens.com/en-US/

  8. Микишев Г.Н., Рабинович Б.И. Динамика тонкостенных конструкций с отсеками, содержащими жидкость. М.: Машиностроение, 1971. С. 352–356.

  9. Межин В.С., Обухов В.В. Сравнительный анализ методов экспериментального подтверждения конечно-элементных динамических моделей конструкции космических аппаратов // Космическая техника и технологии. 2016. № 4(15). С. 14–23.

  10. Бернс В.А., Жуков Е.П., Лакиза П.А. и др. Опыт диагностики авиационных конструкций в процессе вибрационных испытаний // Вестник Московского авиационного института. 2024. Т. 31. № 4. С. 113-122.

  11. Соболев Е.И. (сост.) Теория наземных частотных испытаний. Рефераты ЦАГИ. 1967. № 221. С. 18–22.

  12. Смыслов В.И. Об экспериментальных способах исследования колебаний летательных аппаратов // Труды ЦАГИ. 1970. № 1217. С. 36–39.

  13. Васильев К.И., Смыслов В.И. Ульянов В.И. Экспериментальное исследование упругих колебаний летательных аппаратов с помощью многоканального оборудования АВДИ-1Н // Труды ЦАГИ. 1975. № 1634. С. 21–25.

  14. Васильев К.И. Методика и результаты исследования электродинамических силовозбудителей // Труды ЦАГИ. 1983. № 2160. С. 100 – 127.

  15. Varoto PS, de Oliveira LPR. Interaction between a vibration exciter and the structure under test. Sound and vibration. 2002(36):20–25.

  16. Peres MA, Bono RW. Modal testing excitation guidelines. Sound and vibration. 2011;45(11):8–12.

  17.  Prodera modal analysis systems and software. URL: http://www.prodera.com/uk/prodera_software.htm

  18. Ewins DJ. Modal testing: Theory and practice. Taunton (Somerset, England): Research Studies Press Ltd.; 1985. p. 113–117.

  19. Бернс В.А., Долгополов А.В., Жуков Е.П. и др. Экспериментальный модальный анализ летательных аппаратов. Новосибирск: Изд-во НГТУ, 2017. С. 18–23.

  20. Брюханов Ю.А., Лукашевич Ю.А. Нелинейные искажения гармонических сигналов при квантовании // Радиотехника. 2009. № 10. С. 57–60.

  21. Грицутенко C.C. Квантование синусоидальных сигналов // Вестник ИжГТУ им. М.Т. Калашникова. 2010. № 4(48). С. 173–176.

  22. Якушев А.Я., Середа А.Г., Василенко М.Н. и др. Анализ электромагнитных процессов в однородной длинной линии // Электротехника. 2017. № 10. С. 23–28.

  23. Смотров А.В., Смотрова С.А., Зайцев М.Ю., и др. Технология бесконтактных частотных испытаний композитных элементов силовых установок и винтомоторных групп воздушных судов // Применение композиционных материалов в двигателестроении: сборник тезисов Межотраслевого семинара памяти профессора Т.Д. Каримбаева (12–14 сентября 2023; Москва). М.: Изд-во ЦИАМ, 2023. С. 58- 60.

  24. Агарков А.В., Мишаков Н.М., Смотрова С.А. и др. Устройство бесконтактного возбуждения механических колебаний. Патент RU 2682582 C1. Бюл. № 8, 19.03.2019.

  25. Бетковский Ю.Я., Вершинин Г.А., Чупин И.П. Способ экспериментального определения частот собственных колебаний и обобщенной массы испытываемого объекта. Патент RU 2499239 C1. Бюл. № 32, 20.11.2013.

mai.ru — информационный портал Московского авиационного института

© МАИ, 1994-2026