Астахов С.А., БирюковВ.И., Тимушев С.Ф. «Акустико-вихревой механизм возбуждения вибраций элементов конструкции каретки при трековых испытаниях изделий авиационной техники» Вестник Пермского национального исследовательского политехнического университета. Аэрокосмическая техника, № 73, с. 74-87 (2023)

Тенденцией последнего времени в России и за рубежом является разработка высокоскоростных летательных аппаратов баллистического типа со скоростью, превышающей 4 М. Одним из наименее затратных методов, подтверждающим работоспособность и эффективность применения новых изделий авиационной техники, являются трековые испытания. Высокоскоростные полигонные испытания в России проводятся на экспериментальной установке «Ракетный рельсовый трек 3500», размещенной на территории Государственного казенного научно-испытательного полигона авиационных систем имени Л.К. Сафронова. Экспериментальная установка состоит из рельсового пути, размещенного на специальном основании, обеспечивающем необходимый вертикальный профиль пути с участками подъема и снижения, а также достаточную жесткую связь рельса с бетонным основанием. На рельсовые направляющие устанавливается подвижная трековая каретка со скользящими по рельсам опорами (башмаками) и жестко связанными с ней ракетными двигателями твердого топлива. Тяга стартовых ракетных двигателей обеспечивает необходимое ускорение для достижения максимальных значений требуемой скорости испытания. Опоры скольжения ракетной каретки охватывают головку рельсов. К носовой части ракетных двигателей при монорельсовых испытаниях через фланцевый кронштейн консольно присоединяется объект испытания цилиндрической формы с коническим обтекателем. В узлах крепления размещаются элементы автоматики, предназначенной для разделения ступеней во время испытания. Между кронштейнами стыковки ступеней ускорителей, а также узлами крепления консольно размещенного объекта испытания образуются полуоткрытые полости, обтекаемые сначала дозвуковым, а в дальнейшем сверхзвуковым воздушным потоком. Трековые высокоскоростные испытания объектов спецтехники сопровождаются интенсивной вибрацией и ударными нагружениями конструкции. Анализ и выявление механизмов, оказывающих существенное влияние на вибрационный процесс элементов конструкции, находящихся в упруго-деформированном состоянии, и потерю устойчивости ускоренного движения ракетной каретки, является актуальной практически значимой задачей. В статье выполнен аналитический обзор работ по проблеме акустических и вихревых взаимодействий в полузакрытых полостях конструкции, обтекаемых воздушным потоком с дозвуковой и сверхзвуковой скоростью, и усилением пульсаций давления и вибраций элементов конструкции вследствие этого физического механизма. Приведены математические модели акустико-вихревых взаимодействий с целью оценки частот усиления колебаний в условиях применения реальной конструкции при трековых испытаниях изделий авиационной техники. Ключевые слова: трековые испытания, ракетная каретка, сверхзвуковой поток, полузакрытая полость, стохастическая вибрация, собственная частота, вихревая мода, неустойчивость, слой смешения, акустико-вихревой резонанс, декомпозиция.