Аэроупругие явления, такие как флаттер и дивергенция несущего винта, могут привести к разрушению лопастей и аварийным ситуациям, но существующие расчётные модели зачастую слишком упрощённо описывают реальные процессы. Учёные НИИ механики МГУ совместно с коллегами из Национального центра вертолётостроения имени М.Л. Миля и Н.И. Камова разработали методику, математическую модель и программное обеспечение, позволяющие точнее рассчитывать аэроупругую устойчивость лопасти с учётом реальной геометрии профиля и нестационарности обтекающего потока. «Сравнение экспериментальных и расчётных данных показало, что разработанный подход позволяет более точно определять границы флаттера по сравнению с упрощённой методикой», — отметил научный сотрудник НИИ механики МГУ Фаррух Абдухакимов.
Результаты исследования опубликованы в журнале «Проблемы машиностроения и автоматизации». Разработка уже внедрена в Национальном центре вертолётостроения «Миль и Камов», где используется для анализа устойчивости лопастей перспективных винтокрылых машин.
Почему расчёт устойчивости винта — сложная инженерная задача?
Несущий винт вертолёта работает в крайне нестационарных условиях: лопасти испытывают переменные аэродинамические нагрузки, колебания, а также взаимодействие с потоком воздуха, который меняется в зависимости от скорости и режима полёта. При определённых условиях возникают флаттер (самовозбуждающиеся колебания) и дивергенция (статическая потеря устойчивости), которые могут привести к разрушению лопастей и катастрофе. Традиционные модели часто упрощают лопасть до тонкого профиля, что даёт погрешность, особенно на критических режимах.
В чём уникальность новой модели и как она работает?
В отличие от большинства существующих отечественных и зарубежных аналогов, исследователи использовали данные о реальных профилях сечения лопасти, полученные из экспериментов и численного моделирования. Модель учитывает возмущение силы сопротивления, сжимаемость потока, силу Кориолиса, а также конструкционное демпфирование лопастей. Кроме того, разработанная методика позволяет строить модель полной несущей системы с учётом взаимодействия лопастей через несущий вал и систему управления.
«В отличие от большинства существующих отечественных и зарубежных моделей, в которых лопасть условно представляют как тонкий профиль, исследователи использовали данные о реальных профилях сечения винта», — пояснили в пресс-службе МГУ. Это позволяет более точно предсказывать поведение лопасти на разных режимах полёта.
Как проверялась точность модели и какие результаты получены?
В работе изучили устойчивость лопасти перспективного вертолёта на различных режимах в разных аэродинамических постановках. Результаты расчётов сравнивались с данными натурных испытаний, в которых была определена граница флаттера несущего винта. Как отметил Фаррух Абдухакимов, разработанный подход позволил точнее определить границы флаттера по сравнению с упрощённой методикой, которая использовалась ранее в конструкторском бюро НЦВ. Это подтвердило правильность выбранного направления и позволило определить пути дальнейшего развития методики.
Где будет применяться разработка и каковы её перспективы?
На разработанную математическую модель и программное обеспечение получен акт о внедрении в НЦВ «Миль и Камов». Предложенный подход даёт возможность проводить исследования флаттера и дивергенции с учётом реальной геометрии лопасти и по различным формам колебаний, включая хордовый флаттер. Модель позволяет оценить необходимое конструкционное демпфирование и изменение массово-жёсткостных характеристик лопасти с целью её стабилизации. Это означает, что разработка может быть использована при создании новых и модернизации существующих вертолётов, повышая их безопасность и надёжность.
Коротко: главное
-
Какая проблема решена?
Создана модель для точного расчёта аэроупругой устойчивости лопасти несущего винта, позволяющая учитывать реальную геометрию и нестационарность потока. -
Кто разработал модель?
НИИ механики МГУ совместно с Национальным центром вертолётостроения «Миль и Камов». -
В чём отличие от существующих моделей?
Использованы реальные профили сечения, учтены сжимаемость, сила Кориолиса, конструкционное демпфирование и взаимодействие лопастей. -
Как проверялась точность?
Сравнением с натурными испытаниями — новый подход дал более точные результаты. -
Где будет применяться разработка?
Внедрена в НЦВ «Миль и Камов» для проектирования новых вертолётов.
Резюме
-
Учёные МГУ и НЦВ «Миль и Камов» разработали модель для расчёта устойчивости лопастей вертолёта с учётом реальной геометрии и нестационарного потока.
-
Модель точнее существующих аналогов, что подтверждено сравнением с натурными испытаниями.
-
Внедрение в конструкторское бюро позволит повысить безопасность и надёжность перспективных вертолётов.
-
Разработка учитывает различные формы колебаний, включая хордовый флаттер, и помогает оптимизировать конструкцию.
-
Результаты опубликованы в научном журнале и уже используются в реальном проектировании.
Материал подготовлен изданием «Техносуверен» (technosuveren.ru).
Дата публикации: 9 сентября 2026 года.
