Восьмиканальные частотные испытания цилиндрической оболочки со шпангоутом в диапазоне 1000…8000 Гц

Чтобы повысить коэффициент полезного действия ракетного двигателя, необходимо увеличить давление в камере сгорания. Но чем выше давление в камере сгорания, тем труднее подать туда топливо через форсунки с помощью турбонасосного агрегата. Скорость вращения современного турбонасосного агрегата, его масса и габаритные размеры становятся запредельными. Поэтому двигателисты предлагают отказаться от традиционного спокойного (дефлаграционного) горения топлива, заменив его детонационным (горением со взрывами). Наибольшие перспективы в ракетно-космической технике имеет двигатель с непрерывно-детонационным горением топлива, который нагружает опору в частотном диапазоне 1000…10 000 Гц. Такое высокочастотное нагружение сопровождается так называемым эффектом Оже, когда модуль упругости материала тонкостенной конструкции уменьшается в 10 раз. Природа высокочастотного нагружения тонкостенных конструкций изучена недостаточно. Приведены результаты экспериментального анализа высокочастотного нагружения цилиндрической оболочки со шпангоутом в частотном диапазоне 1000…8000 Гц. Традиционно для решения краевой задачи высокочастотного нагружения элементов летательного аппарата используют гипотезу о возможности разделения переменных по Фурье. Согласно этой гипотезе, в резонансе заданного тона все точки изделия колеблются с одной и той же частотой. Проведено экспериментальное исследование отклонения от гипотезы Фурье при высокочастотном нагружении. Выявленные частотные сдвиги составили около 40 Гц, что соизмеримо с расстоянием (по частоте) между соседними тонами колебаний.

Литература

[1] Rosso C., Bonisoli E., Bruzzone F. On the veering-phenomenon potential in high-speed gears design. In: Topics in modal analysis & testing, Springer, vol. 9, 2018, pp. 135–142, doi: https://doi.org/10.1007/978-3-319-74700-2_14

[2] Фролов С.М., Аксенов В.С., Иванов В.С. и др. Ракетный двигатель с непрерывно-детонационным горением топливной пары «природный газ — кислород». Доклады Академии Наук РФ, 2018, т. 478, № 4, с. 429–433, doi: https://doi.org/10.7868/S0869565218040114

[3] Sun J., Zhou J., Liu S. et al. Numerical investigation of a rotating detonation engine under premixed/non-premixed conditions. Acta Astronaut., 2018, vol. 152, pp. 630–638, doi: https://doi.org/10.1016/j.actaastro.2018.09.012

[4] Liu Y., Wang Y., Li Y. et al. Spectral analysis and self-adjusting mechanism for oscillation phenomenon in H2/O2 continuously rotating detonation engine. Chinese J. Aeronaut., 2015, vol. 28, no. 3, pp. 669–675, doi: https://doi.org/10.1016/j.cja.2015.03.006

[5] Корпорация Data Physics: веб-сайт. URL: https://www.dataphysics.com/ (дата обращения: 26.03.2022).

[6] БЛМ Синержи: веб-сайт. URL: https://blms.ru/ (дата обращения: 26.03.2022).

[7] Javh J., Slavic J., Boltezar M. High frequency modal identification on noisy high-speed camera data. Mech. Syst. Signal Process., 2018, vol. 98, pp. 344–351, doi: https://doi.org/10.1016/j.ymssp.2017.05.008

[8] Ege K., Boutillon X., David B. High-resolution modal analysis. J. Sound Vib., 2009, vol. 325, no. 4–5, pp. 852–869, doi: https://doi.org/10.1016/j.jsv.2009.04.019

[9] Ege K., Roozen N.B., Leclere Q. et al. Assessment of the apparent bending stiffness and damping of multilayer plates; modeling and experiment. J. Sound Vib., 2018, vol. 426, pp. 129–149, doi: https://doi.org/10.1016/j.jsv.2018.04.013

[10] Marchetti F., Roozen N.B., Segers J. et al. Experimental methodology to assess the dynamic equivalent stiffness properties of elliptical orthotropic plates. J. Sound Vib., 2021, vol. 495, art. 115897, doi: https://doi.org/10.1016/j.jsv.2020.115897

[11] Кузнецов О.В., Токмачева Е.Н. Инженерные методы расчета вибрационного состояния ракетных конструкций. Москва, НТЦ Информтехника, 1992. 62 с.

[12] Lee J., Kim D.H. Experimental modal analysis and vibration monitoring of the cutting-tool support structure. Int. J. Mech. Sci., 1995, vol. 37, no. 11, pp. 1133–1146, doi: https://doi.org/10.1016/0020-7403(95)00029-W

[13] Ross M., Jacobs L.D., Tipton G. et al. 6-DOF shaker test input derivation from field test. In: Shock & vibration, aircraft/aerospace, energy harvesting, acoustic & optics, Springer, vol. 9. 2017, pp. 11–22, doi: https://doi.org/10.1007/978-3-319-54735-0_2

[14] Brumat M., Slavic J., Boltezar M. Frequency based spatial damping identification – theoretical and experimental comparison. In: Shock & vibration, aircraft/aerospace, energy harvesting, acoustic & optics. Springer, vol. 9, 2017, pp. 23–29, doi: https://doi.org/10.1007/978-3-319-54735-0_3

[15] Аринчев С.В. 3-й закон Ньютона — это не догма. Это расчетная гипотеза. Известия высших учебных заведений. Машиностроение, 2020, № 6, с. 36–50, doi: http://dx.doi.org/10.18698/0536-1044-2020-6-36-50