Подпишитесь на наши новости
Вернуться к началу с статьи up
 

БА́ФТИНГ

Авторы: М. Ю. Куприков

БА́ФТИНГ (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 конструктивных элементов при их обтекании. Бафтинг – одно из явлений динамической аэроупругости. В зонах срыва потока возникают пульсации давления, в большинстве случаев носящие случайный характер и имеющие широкий спектр частот. Чаще всего бафтинг возникает при отрыве воздушного потока с плохообтекаемых элементов конструкции (тормозных щитков, интерцептеров, шасси и др.), при больших углах атаки и значительных углах отклонения элементов механизации крыла. В местах отрыва потока возникают пульсации давления, которые вызывают вибрацию элементов конструкции и несущих поверхностей ЛА с широким спектром частот, перекрывающим диапазон частот их собств. колебаний. При полёте на больших углах атаки вследствие отрыва потока с передних частей самолёта образуется вихревое течение со сложной структурой и повышенным уровнем турбулентности; попадая, в частности, на хвостовое оперение, оно вызывает т. н. бафтинг в спутном следе. «Скоростной» бафтинг характерен для околозвуковой и сверхзвуковой скоростей полёта, в этом случае отрыв потока и пульсации давления являются следствием взаимодействия скачков уплотнения с пограничным слоем. Интенсивный бафтинг возможен также при прямом воздействии на конструкцию ЛА скачков уплотнения, в т. ч. связанных со струями его двигателей. При определённой амплитуде и частоте стохастические колебания конструкции ЛА могут перейти в автоколебания, условно называемые бафтинговым флаттером.

По интенсивности бафтинг принято разделять на лёгкий, умеренный и тяжёлый. Лёгкий бафтинг не препятствует нормальной эксплуатации самолёта при незначительных вибрациях в кабине экипажа и пассажирском салоне. При умеренном бафтинге в условиях повышенных вибраций усложняется пилотирование самолёта, снижается комфорт экипажа и пассажиров, существенно снижается ресурс конструкции. Тяжёлый бафтинг исключает возможность пилотирования из-за слишком сильных вибраций конструкции и органов управления самолёта и может привести к его разрушению.

Бафтинг, как и флаттер, является серьёзной проблемой авиации и ракетной техники. Это касается как пассажирских самолётов типа А-320, А-340, Боинг-767, Боинг-777, Ил-86, так и самолётов-истребителей, воздушно-космических самолётов и ракет-носителей. Бафтинг можно предотвратить либо снизить его интенсивность, усилив конструкцию ЛА или повысив её демпфирующие свойства, устранив или ограничив область отрыва потока за счёт изменения обводов элементов самолёта (прежде всего крыла, его наплывов, сопряжения с фюзеляжем) и расположения оперения вне зоны действия вихревых течений с крыла и носовой части фюзеляжа. В некоторых случаях более эффективным может оказаться применение небольших устройств (типа турбулизаторов), позволяющих снизить пульсации давления в диапазоне собственных частот колебаний конструкции. Весьма перспективно активное управление бафтингом и снижение уровня вибраций, например, с использованием миниатюрных пьезоприводов либо штатных рулей самолёта. Действенным способом устранения бафтинга ракет является рациональный выбор обводов их головных частей.

Понятие «бафтинг» появилось в начале 1930-х гг. в связи с расследованием причин катастрофы пассажирского самолёта компании «Юнкерс» («Junkers»). Тогда в разных странах активизировались исследования бафтинга на моделях в аэродинамических трубах. Первоначально, в 1-й половине 20 в., бафтингом называли автоколебания, возникающие при обтекании горизонтального оперения самолёта, когда на него попадает вихревая пелена от крыла. Появление самолётов с трансзвуковыми крейсерскими режимами привело к появлению нового физического вида автоколебательных режимов, связанного с процессами взаимодействия течения в пограничном слое со скачком уплотнения, возникающим в невязком потоке. Бафтинг следует учитывать при проектировании летательных аппаратов новых аэродинамических схем, выполненных с применением новых материалов. Актуальность бафтинга для старого парка манёвренных самолётов обусловлена их модернизацией, изменением области полётных ограничений, использованием новых, более габаритных и массивных подвесных контейнеров и грузов, изменением их расположения на летательных аппаратах, накоплением усталостных повреждений в конструкциях с большим налётом и, соответственно, снижением их прочностных и жесткостных характеристик. На режимах взлёта и посадки углы атаки самолёта довольно значительны. За крылом и отклонёнными элементами механизации образуется зона больших возмущений в потоке. Вследствие этого на оперение и элементы механизации крыла нередко воздействуют существенные нестационарные аэродинамические нагрузки.

Мировое признание получили проведённые работы Г. Г. Абдрашитова (СССР) по бафтингу хвостового оперения самолётов. В последующем значительный вклад в исследования природы и путей решения проблемы бафтинга внесли российские учёные А. Н. Луговцов, В. В. Назаренко, Г. М. Фомин. Исследования бафтинга ведутся многие годы, однако надёжные методы его прогнозирования до сих пор не созданы.

Лит.: Амирьянц Г. А., Абдрашитов Г. Г. К вопросу о бафтинге хвостового оперения. М., ЦАГИ, вып. 395. 1939; Гроссман Е. П., Келдыш М. В., Марин Н.И . Вибрации на самолете. М., 1942; Харкевич А. А. Автоколебания. М. 1954; Проблемы срыва и бафтинга. // Т. И. ОНТИ-ЦАГИ, 1977, № 19; Горшков А. Г. Аэрогидроупругость конструкций. М., 2000; Гарифуллин М. Ф. Бафтинг. М. 2010.

  • БА́ФТИНГ случайные, неупорядоченные, колебания самолёта в целом или его частей под действием нестационарных аэродинамич. нагрузок (2005)
Вернуться к началу