Strona0264

264

Pojawia się tu nowa postać związku między drganiami giętnymi i skrętnymi, mianowicie sprzężenie aerodynamiczne. Różnica między tym związkiem a rozpatrywanym poprzednio sprzężeniem bezwładnościowym - nadzwyczaj istotna z punktu widzenia drgań samowzbudnych - polega na tym, że przy sprzężeniu bezwładnościowym moment skręcający jest proporcjonalny do przyspieszenia ruchu zginającego skrzydła, podczas gdy przy sprzężeniu aerodynamicznym moment jest proporcjonalny do prędkości tego ruchu .

Energia pobierana przez drgające skrzydło z przepływającego strumienia powietrza wzrasta szybko w miarę zwiększania prędkości strumienia i prędkości lotu. Dlatego istnieje ściśle określona wartość prędkości lotu, przy której dopływ energii wyrównuje straty i powstają drgania samowzbudne. Prędkość ta nosi nazwę prędkości krytycznej. Prędkość krytyczna prawidłowo obliczonego samolotu powinna być znacznie większa aniżeli wartość maksymalnej prędkości lotu, włączając takie specjalne rodzaje lotu, jak nurkowanie, korkociąg itp. Spełnienie tego warunku zabezpiecza samolot przed powstaniem flattem.

Prędkość krytyczną oblicza się obecnie w sposób pewny i stosunkowo prosty na podstawie parametrów konstrukcji skrzydła i na podstawie danych przedmuchiwania modelu skrzydła w tunelu aerodynamicznym. Jednak stała dążność do zwiększenia maksymalnej prędkości samolotów wywołuje konieczność rozważenia ogólnej drogi do usunięcia flatteru.

Jeśliby mechanizmy drgań samowzbudnych polegały tylko na tym, co powiedzieliśmy dotychczas, to otrzymalibyśmy radykalne usunięcie flatteru, gdyby środki ciężkości i sztywności dla dowolnego przekroju skrzydła pokrywały się ze sobą. Jednak, po pierwsze, istnieją jeszcze szczegóły aerodynamiczne, których nie uwzględniliśmy, a po drugie, wskazane wymaganie jest bardzo trudno spełnić w konstrukcji. Oprócz tego jednak możliwe jest, jeżeli niezupełne pokrycie się, to przynajmniej zbliżenie obu środków, przez co zmniejsza się pobierana przez skrzydło energia drgań i wskutek tego zwiększa się wartość prędkości krytycznej.

Na zakończenie należy jeszcze zaznaczyć, że zjawisko flatteru spotyka się również w przyrodzie. Na przykład drżenie liści na wietrze ma w swej istocie ten sam charakter co flatter. W szczególności charakterystyczny przykład stanowi liść osiki (wiadomo, że liście osiki drżą przy najlżejszym podmuchu wiatru) na skośnie zawieszonej długiej łodyżce mającej bardzo małą sztywność boczną.

Zbadajmy ruch drgający modelu „ujemnego tarcia” Van der Poola, przedstawionego na rys. 10.27. Na pasie przesuwającym się z prędkością v₀ — const, napiętym na dwóch kołach, znajduje się ciało o masie m, zabezpieczone przed przesunięciem przez dwie sprężyny o sztywności C, zamocowane w nieruchomych elementach. Między ciałem a pasem występuje tarcie suche, przy czym siła tarcia R =J{v_w), gdzie v_w~ v_Q—x stanowi prędkość ruchu względnego trących się powierzchni. Układ jest poddany także działaniu tłumienia lepkiego.