Владимир Буньков - Дневник научного работника

Любые расчёты я делаю с удовольствием. Это для меня то же, как собирать землянику в лесу. И вот я решил разобраться, почему в моём расчёте при конфигурации =180 о, т.е. когда нижнее крыло разворачивается из нижнего положения в верхнее, и оказывается точно перед верхним крылом, в некоторых тонах колебаний возникает отрицательное демпфирование.

Отрицательное демпфирование всю жизнь доставляло нам неприятное беспокойство. И тридцать лет назад, и двадцать лет назад, - всегда мы старались не обращать внимания, когда в расчёте оно возникало. Как правило, при уточнении аэродинамической схемы оно пропадало, и мы с Эдуардом решали, что это неточность расчёта.

Но иногда это отрицательное демпфирование было слишком навязчиво: это бывало на крутильных колебаниях крыла с элероном, когда элерон колебался в противофазе с крылом.

И вот в эти дни я вижу: при =180 окрутильные колебания верхнего и нижнего крыла в противофазе в тоне с частотой 70 гц, вызывают отрицательное демпфирование, и как следствие этого, флаттер с одной степенью свободы.

Дело серьёзное, и отмахнуться от этого явления не удастся. Первое, что мне приходит в голову, нет ли здесь ошибки в программе Мосунова RAER32. Эта программа - единственная для пространственной конструкции, и сравнить не с чем. Но мне помогла изобретательность: я вижу, что конфигурации в двух частных случаях: =0 ои =180 о, - это не пространственные конструкции, а плоские. И значит, их можно проверить с помощью программы Набиуллина. Я стал спрашивать Валеру, сохранилась ли программа Набиуллина?

Оказалось, его программа сохранилась: RAERED (ED-Эдуард). Конфигурация =0 оподходит напрямую, а =180 опришлось переделать одно крыло задом наперёд (ось z перевернулась!). Получилось удивительное совпадение результатов по этим сильно отличающимся программам! Значит, ошибки в программе Мосунова нет (заодно проверил и программу Набиуллина).

А теперь научный вопрос: откуда оно, отрицательное демпфирование?

Меня осенило, когда я рано утром в 7 20шёл в ЦАГИ и разговорился с Карклэ (он всегда так рано ходит, а я случайно). Дело в том, что наша конфигурация при =180 о– это система из двух крыльев: переднее крыло (которое было нижним) и заднее (верхнее). Сущность явления заключается в том, что скосы от переднего крыла приходят на заднее с запозданием на 90 опо фазе, - вот вам и отрицательное демпфирование. Чтобы убедиться в этом я варьировал всё: числа Маха, Струхаля, скорость звука. Результаты стойко зависели только от истиной скорости, потому что только от неё зависит, с каким запаздыванием придёт возмущение от переднего крыла к заднему.

Вот так, с запозданием на 40 лет я наконец прозрел. Сжимаемость воздуха не при чём. Отрицательное демпфирование трудно обнаружить на одиноком крыле, но оно проявило себя в колебании системы, состоящей из двух крыльев. Эти крылья колеблются в одной фазе, но сдвиг по фазе возникает не в конструкции, а в самом потоке. А я ведь писал в проекте, что флаттер с одной степенью свободы невозможен. Да! – но для одиночного крыла. А для двух… изменилось традиционное понимание флаттера. Конечно, ещё в книге Бисплингофа «Аэроупругость, 1958г» описаны случаи флаттера с одной степенью свободы, но все они экзотичны и нас не касались.

Итак, накануне отъезда на фирму Боинг у меня обнаружился очень важный для них результат: флаттер на конфигурации =180 о, да не простой, а с одной степенью свободы. Как им об этом доложить? С одной стороны для них это несущественный ущерб: ограничить поворот до =165 о, исключив верхнее положение 180 о. А с другой стороны, это научное открытие. И так просто расставаться с ним жалко.

И я решил схитрить: буду говорить, что это бафтинг, и что наша программа кроме флаттера считает ещё и бафтинг. Я так и доложил Гене. А с Валерой мы нашли ещё более интересный пример с двумя простыми пластинками.

27 апреля – 8 мая 1998 года. SEATTLE.

Только в возрасте 66 лет мне наконец довелось побывать в Америке. Конечно, если бы я захотел, я бы мог всю жизнь ездить за рубеж, как мой брат Коля, который за 40 поездок объездил весь земной шар (он начальник НИО-17). При коммунизме было не трудно стать учёным с мировым именем, стоило только старательно принимать участие в международных конференциях. Но коммунизм кончился, и теперь за границу ездят только те, кто умеет делать стоящие вещи. Однако умельцы без менеджеров беспомощны. Вот и вышли на первый план такие учёные, как Стрелков, Карклэ и Амирьянц. Я умелец, но если бы не Амирьянц, я так бы и сидел на одном месте. Когда мы с ним были на фирме Боинг, то Джим Краудер показывал нам фильмы с Flying Strut, в том числе снятые в NASA, - и везде эти летающие державки тряслись. Значит, никто кроме нас не смог устранить флаттер на летающих державках, изобретённых Джимом Краудером.

В последний день нашего пребывания на Боинге там случайно оказался начальник ЦАГИ Дмитриев со своим замом Чернышёвым.

Их водил по заводу Сергей Кравченко (менеджер фирмы). Кравченко сказал Дмитриеву, что изобретение Краудера 15 лет оставалось на бумаге, пока Амирьянц не воплотил его в жизнь. Если бы Кравченко видел меня не впервые, он бы возможно выразился более определённо: «Амирьянц с Буньковым» или «ЦАГИ».

Мы работали 10 дней с 8 час до 16 час. Сначала мы укрепили потолок аэродинамической трубы и изготовили узел, к которому через два месяца мы будем крепить летающую державку. Рабочие модельных мастерских сидят без дела, и поэтому они с удовольствием и качественно сделали все детали, которые мы там придумали, постоянно обсуждая все дела с Джимом. У них не принято рисовать эскизы на бумаге, потому что у каждого научного работника есть компьютер, где всё это делается на экране дисплея. Джим не просто учёный, он мастерски владеет цифровым проектированием.

В предпоследний день мы вдвоём с Геной провели статические измерения упругости потолка трубы, для чего Джим достал для нас два комплекта клинометров (Муллов называет аналогичные приборы в ЦАГИ акселерометрами, но это разные вещи). В тот же день после обеда пришёл частотник Филипп и с помощью спец-молотка и гармонического анализатора провёл частотные испытания придуманной мною 20-килограммовой (они сделали 40 – я не возражал) балки. Спец-Hammer был слишком лёгкий: 100г, - и я предложил стукнуть каблуком, но они посчитали это неудачной шуткой и принесли другой молоток весом 2 кг. После этого частота упала с 22.6 до 22.3 гц. Джим был потрясён моим предсказанием, когда я заранее обещал частоту 22 гц.

С 1985г я просмотрел 2000 фильмов (в основном Голливудских), и многое предвидел в Американской жизни, но был ошарашен: это другой мир, и каждый житель имеет свой скафандр – автомобиль. Без этого скафандра иностранец беспомощен. Мы исходили с Геной многие километры, но так и не увидели ни булочных, ни овощных магазинов. А для них это просто: поезжай на маркет, где загрузишь за 5 мин полный багажник продуктов на целый месяц. Так же и спорт: негде искупаться, поваляться, и остаётся записаться в спортклуб. В один из выходных Джим со своей Сэнди устроили для нас экскурсию в горы в 100 км от города. Мы оставили автомобиль на специальной площадке. Джим надел горные штаны, запасся компасом, свистком, пресной водой и мы отправились в поход… но это была всего лишь замкнутая парковая дорожка длиной около 1 км. Потом мы переехали на другую площадку, оборудованную для пикника. Поели, выпили пива, - и домой! Вот и вся экскурсия.