Критерии и условия статической и динамической устойчивости экраноплана в продольном движении над опорной поверхностью


Авторы

Кривель С. М.1, 2

1. Иркутский государственный университет, Иркутск, Россия
2. Иркутский национальный исследовательский технический университет, ул. Лермонтова, 83, Иркутск, 664074, Россия

e-mail: krivel66@mail.ru

Аннотация

В статье представлены вывод математических выражений и обоснование критериев статической и динамической устойчивости экраноплана в продольном движении. Отличительной чертой предлагаемых критериев является использование в качестве одного из ключевых параметров положения центра давления экраноплана. Обоснована целесообразность использования положения центра давления и производных его положения по кинематическим параметрам полета в качестве составляющих величин для параметров оценки устойчивости экраноплана вместо использования понятий «фокус экраноплана по углу атаки» и «фокус экраноплана по отстоянию». Критерии и условия статической и динамической устойчивости определены на основе линеаризованных уравнений продольного движения экраноплана и использования параметрического подхода к оценке устойчивости систем теории автоматического управления. Выполнен анализ условий обеспечения устойчивости экраноплана.  Приведен пример оценки устойчивости и расчета переходных функций возмущенного продольного движения экраноплана.
Показано, что положение центра масс в явном виде не входит в выражение критерия оценки статической устойчивости экраноплана. На основе этого сделан вывод, что в отличие от самолета, выполняющего полет вне зоны влияния экрана, изменением положения только центра масс изменить кардинально характеристики устойчивости в продольном движении, по всей видимости, невозможно. В явном виде положение центра масс влияет только на колебательную составляющую движения экраноплана. Целесообразно обеспечивать расположение центра давления при не отклоненном руле высоты позади центра масс по отношению к направлению полета.
Применение предложенной методики оценки устойчивости экраноплана в продольном движении в комплексе с другими методиками позволяет повысить качество и надежность проектирования на начальных этапах.

Ключевые слова:

экраноплан, динамика движения экраноплана, устойчивость экраноплана, критерии устойчивости экраноплана, GEV (ground-effect vehicle), WIG (wing-in-ground-effect)

Список источников

  1. Суржик В.В. Структурно-параметрический синтез математических моделей экранопланов: монография. Иркутск : Изд-во ИрГТУ, 2012. 196 с.
  2. Иродов Р.Д. Критерии продольной устойчивости экраноплана. // Ученые записки ЦАГИ. 1970. Т.1, № 4. С. 63–72.
  3. Жуков В.И. Особенности аэродинамики, устойчивости и управляемости экраноплана. М. : Издательский отдел ЦАГИ, 1997. 81 с.
  4. Kornev N, Matveev K. Complex numerical modeling of dynamics and crashes of wing-in-ground vehicles // 41 st Aerospace Sciences Meeting and Exhibit, Jan., 2003, Reno, Nevada. 2003. AIAA 2003-600. 
  5. Evaluation of longitudinal stability characteristics based on Irodov's criteria for wing-in-ground effect / S.Y. Shin, K.H. Whang, K.S. Kim, J.H. Kwon // Transactions of the Japan Society for Aeronautical and Space Sciences. 2010. Vol. 53, iss. 182. P. 237–242. 
  6. Lee J. Computational analysis of static height stability and aerodynamics of vehicles with a fuselage, wing and tail in ground effect // Ocean Engineering. 2018. Vol. 168. P. 12–22.
  7. Computational aerodynamics and flight stability of wing-in-ground (WIG) craft / H. Wang, C.J. Teo, B.C. Khoo, C.J. Goh // 7th Asian-Pacific Conference on Aerospace Technology and Science, 7th APCATS 2013. Procedia Engineering. 2013. Vol. 67. P. 15–24.
  8. Мещеряков И.Н. Влияние конструктивных и режимных параметров на устойчивость экраноплана вблизи опорной поверхности // Научный вестник Московского государственного технического университета гражданской авиации. 2010. № 151. С. 175–180.
  9. Сергеев В.Г., Сибилев Н.Е. Сравнение продольной статической устойчивости, привязки к экрану и индуктивного сопротивления модели экраноплана разных компоновок // Материалы XXVII научно-технической конференции по аэродинамике, г. Жуковский, Московская область, 21–22 апреля 2016 года / Центральный Аэрогидродинамический институт имени проф. Н.Е. Жуковского (ЦАГИ). Жуковский : ЦАГИ, 2016. С. 186–187.
  10. Вшивков Ю.Ф., Кривель С.М. Методика и программный комплекс исследования продольной статической устойчивости экраноплана на этапе проектирования // Сибирский журнал науки и технологий. 2017. Т 18, № 4. С. 841–850.
  11. Буковский В.В. Решение некоторых проблем создания высокоскоростного амфибийного флота // Транспорт Российской Федерации. 2017. № 5 (72). С. 54–59. 
  12. Хайдаров Д.Р., Шарафутдинова Р.А. Анализ устойчивости экраноплана и особенности аэродинамики переднего горизонтального оперения в виде профиля с «обратной» щелью // Приоритетные направления инновационной деятельности в промышленности : сб. научных статей по итогам международной научной конференции, Казань, 30–31 января 2020 года. Ч. 1. Казань : Конверт, 2020. С. 181–184.
  13. Грамузов Е.М., Махнев М.С., Февральских А.В. Автоматизированное проектирование аэродинамической компоновки экраноплана самолетной схемы с учетом критериев продольной статической устойчивости // Современные технологии в кораблестроительном и авиационном образовании, науке и производстве : сб. докладов Всероссийской научно-практической конференции, посвященной 105-летию со дня рождения Р.Е. Алексеева, Нижний Новгород, 16–17 декабря 2021 года. Нижний Новгород : Нижегородский государственный технический университет им. Р.Е. Алексеева, 2021. С. 240–244.
  14. Назаров Д.В. Исследование продольной статической устойчивости экраноплана // Управление движением и навигация летательных аппаратов : Сборник трудов XXV Всероссийского семинара по управлению движением и навигации летательных аппаратов, Самара, 15–17 июня 2022 года. Самара : Самарский национальный исследовательский университет имени академика С.П. Королева, 2022. С. 111–114. 
  15. Экспертиза экранопланов / А.Н. Панченков, П.Т. Драчев, В.И. Любимов, А.Н. Панченков, П.Т. Драчев, В.И. Любимов. Нижний Новгород : Поволжье, 2006. 655 с.
  16. Экранопланы – транспортные суда XXI века / А.И. Маскалик, Р.А. Нагапетян и др. СПб : Судостроение, 2005. 576 с.
  17. Макиенко А.М. Динамика полета экраноплана. М. : КнигИздат, 2023. 242 с.
  18. Вшивков Ю.Ф., Кривель С.М. Особенности оценки продольной устойчивости экраноплана в эксплуатационной области углов атаки и отстояний // Труды Крыловского государственного научного центра. 2019. № S2. С. 73–82. DOI 10.24937/2542-2324-2019-2-S-I-73-82. 
  19. Гармонизация продольной устойчивости и остойчивости экраноплана / В.Н. Савинов, Ю.Ф. Орлов, А.А. Крайнов, Т.А. Михеева // Морские интеллектуальные технологии. 2024. № 4/2 (66). С. 24–30. DOI 10.37220/MIT.2024.66.4.055. 
  20. ГОСТ 20058-80. Динамика летательных аппаратов в атмосфере. Термины, определения и обозначения. М. : Государственный комитет СССР по стандартам, 1980. 54 с. 
  21. Бюшгенс Г.С., Студнев Р.В. Динамика самолета. Пространственное движение М. : Машиностроение, 1983. 320 с.
  22. Чаплыгин С.А. К общей теории крыла моноплана. М. : Высший военный редакционный совет, 1922. 56 с. URL: https://biblioclub.ru/index.php?page=book&id=468996. (дата обращения: 17.11.2025).
  23. Кривель С.М., Галушко Е.А. Влияние параметров компоновки экраноплана схемы «Тандем» на его аэродинамические характеристики // Вестник Инженерной школы Дальневосточного федерального университета. 2022. № 2 (51). С. 3–16. DOI 10.24866/2227-6858/2022-2/3-16. 


Скачать статью

mai.ru — информационный портал Московского авиационного института

© МАИ, 2000—2026

 Вход