Какова цель флаттер-тестирования?

Флаттер — это явление, которое может возникнуть, когда конструкция подвергается воздействию аэродинамических сил. Это происходит не только в самолетах, но и, например, в зданиях, линиях электропередач, дорожных знаках и мостах. Флаттер – это колебание, вызванное взаимодействием аэродинамических сил, упругости конструкции и инерционных эффектов.

Возможно, самый известный пример флаттера - это мост через Такома-Нарроуз («Галопинг Герти») , который рухнул из-за флаттера при ураганном ветре.

Флаттер в самолете вызывает колебания крыльев и/или стабилизаторов. При увеличении воздушной скорости увеличивается энергия, сообщаемая аэродинамическими силами при каждом колебании конструкции. На некоторой скорости демпфирование конструкции может оказаться недостаточным для поглощения увеличения энергии от аэродинамических нагрузок, и амплитуда гармонических колебаний будет расти вплоть до разрушения конструкции.

Тест на флаттер проводится для определения того, на какой скорости флаттер возникает, но все еще демпфируется. Теоретически самолет должен оставаться конструктивно неповрежденным вплоть до проектной скорости пикирования ($V_d$), что как минимум в 1,4 раза превышает расчетную крейсерскую скорость. В ходе летных испытаний были$V_d$не всегда демонстрируется, так как это очень рискованно, поскольку не будет никакого запаса от распада. Максимальная скорость медленно увеличивается в последующих летных испытаниях с тщательным анализом данных между ними до момента, когда испытательная группа решает, что продолжать полет уже небезопасно. Это устанавливает максимальную продемонстрированную скорость погружения ($V_{df}$); опубликованная максимальная рабочая скорость ($V_{mo}$) и никогда не превышать скорость ($V_{ne}$) значительно ниже$V_{df}$чтобы дать запас от бедствия.

На этом видео показан флаттер Hawker 800. Инцидент произошел не во время испытаний, а был вызван неправильной подгонкой элеронов ^{(FAA PDF)} .

Аэроупругий флаттер — это динамическая неустойчивость упругой конструкции, при которой происходит подпитка между деформацией конструкции и силой, обеспечиваемой аэродинамикой.

Это очень опасное состояние, при котором вибрация конструкции продолжает расти, а значит, и нагрузка на нее, ставящая под угрозу безопасный полет. Это состояние, которого необходимо полностью избегать на коммерческом рейсе.

Производители самолетов должны предоставлять авиакомпаниям информацию о рабочем диапазоне самолета, и часть этой информации должна включать области флаттера, которых следует избегать (или максимальное время на них).

Для предоставления такой информации производители прогнозируют, используя внутренние методы (обычно моделирование) скорость флаттера для каждого условия, но сертификационные органы требуют проведения физических испытаний для определения скорости флаттера, которая будет окончательной скоростью, указанной в руководствах по эксплуатации самолета.

Как сделано? Принимая конкретный вес самолета, летчики-испытатели постепенно приближаются к скорости флаттера, пока не будет достигнут определенный уровень вибрации, определяющий конечную скорость флаттера самолета.