Секретный метод советского математика спасает самолёты: почему инженеры десятилетиями боялись этого явления

Исследователи из России и ОАЭ представили новый инструмент для анализа вибраций в самолётных конструкциях. Разработка напрямую связана с безопасностью полётов: она помогает предсказывать опасные колебания, которые могут привести к повреждениям и даже разрушениям элементов воздушных судов.

Опасность вибраций для авиации

Во время полёта крылья и хвост самолёта подвергаются сильным аэродинамическим нагрузкам. В определённых условиях возникает флаттер — резкие и быстро нарастающие колебания.

Такие процессы опасны по двум причинам:

• они ускоряют износ деталей;
• могут вызвать катастрофическое разрушение конструкции прямо в воздухе.

Чтобы снизить риск, инженеры применяют демпферы — устройства, поглощающие энергию вибраций.

Почему существующие демпферы не идеальны

Современные лайнеры оснащены демпферами, но их эффективность не всегда достаточна. Основная проблема — сложность точного прогнозирования поведения колебаний. Без понимания их природы даже дорогие защитные системы могут оказаться малоэффективными.

Новый математический подход

Учёные взяли за основу классическую модель советского математика Мстислава Келдыша, описывающую динамику крыла, и переработали раздел, связанный с демпферами. В результате появилась новая функция, которая позволяет учитывать все возможные сценарии флаттера, включая ранее незаметные.

"Понимая механизмы возникновения и гашения нелинейных колебаний, инженеры смогут создавать более надёжные демпфирующие устройства. Это повысит эффективность конструкции крыльев и других элементов летательных аппаратов и, в конечном счёте, безопасность авиаперелётов", — отметил профессор СПбГУ Николай Кузнецов.

Чем новая модель отличается

Главное новшество — в глубине анализа. Если прежние методы фиксировали только очевидные колебания, то новая функция помогает выявить даже скрытые сценарии. Это позволит создавать демпферы с максимально точной настройкой.

Перспективы применения

Разработку можно использовать не только для крыльев, но и для любых элементов самолётных конструкций, подверженных вибрациям. В будущем такие математические модели могут лечь в основу компьютерных систем, которые будут прогнозировать поведение воздушных судов в реальном времени.

Три интересных факта

1. Флаттер способен развиться всего за несколько секунд и привести к разрушению конструкции без видимых предупреждений.
2. Первые катастрофы из-за флаттера были зафиксированы ещё в 1930-х годах, когда самолёты стали летать быстрее.
3. Современные испытания самолётов обязательно включают моделирование флаттера с помощью суперкомпьютеров.