бафтинг

Рис. 1. Спектры пульсаций давления в точке Д крыла при различных углах атаки.

ба́фтинг (англ. buffeting, от buffet — ударять, бить) — вынужденные колебания всего летательного аппарата или его частей под действием нестационарных аэродинамических сил при срыве потока с несущей поверхности (крыла, оперения) при больших углах атаки с плохо обтекаемых частей летательного аппарата (шасси, отклонённых органов управления и элементов механизации крыла, открытых створок люков и т. п.); одно из явлений динамической аэроупругости. В зонах срыва потока возникают пульсации давления, в большинстве случаев носящие случайный характер и имеющие широкий спектр частот (рис. 1). Вследствие срыва потока за плохо обтекаемым элементом образуется след аэродинамический, который при попадании на другие части летательного аппарата вызывает на них пульсации давления. Нестационарные давления, действуя на упругую конструкцию летательного аппарата, возбуждают вибрацию обшивки, стенок топливных баков и других элементов летательного аппарата, колебания несущих поверхностей и органов управления, а в некоторых случаях и колебания всего летательного аппарата. Амплитудный спектр этих колебаний (или виброускорений) имеет «пики» (рис. 2), соответствующие частотам собственных колебаний конструкции. Каждый пик характеризует интенсивность колебаний (виброперегрузок) данной частоты.

В зависимости от интенсивности колебаний различают лёгкий, средний и тяжёлый Б. Лёгкий Б. (начальная стадия Б.) не препятствует нормальной эксплуатации летательного аппарата. При этом, как правило, колебания ощущаются в кабине летательного аппарата и служат признаком приближения опасных режимов полёта (сваливание, интенсивные колебания). Средний Б. затрудняет пилотирование летательного аппарата из-за аномального функционирования некоторых бортовых систем и приборов в условиях довольно интенсивных вибраций, ухудшает комфорт экипажа и пассажиров, приводит к существенному снижению ресурса конструкции. Тяжёлый Б. исключает возможность пилотирования летательного аппарата, так как при очень интенсивных вибрациях экипаж полностью теряет работоспособность. Последствиями тяжёлого Б. для летательного аппарата являются разрушения элементов его конструкции. Наиболее часто Б. возникает на трансзвуковых, скоростях полёта.

Б. в основном исследуется экспериментальным путём (на моделях летательных аппаратов в аэродинамических трубах) и при лётных испытаниях натурного летательного аппарата. Испытания моделей проводятся в несколько этапов: для определения областей срыва потока (рис. 3) с высоким уровнем пульсаций давления используется визуализация течений; нестационарные аэродинамические силы, вызывающие Б., определяются измерением пульсации составляющих давления с помощью внутримодельных малоинерционных преобразователей давления с последующим спектральным и корреляционным анализом результатов измерений. Интенсивность Б. оценивается по результатам измерений виброперемещений, виброперегрузок и вибронапряжений на динамически-подобной модели летательного аппарата в аэродинамической трубе. Для некоторых элементов летательного аппарата, например, панелей обшивки, стенок топливных баков и др., последний этап испытаний иногда заменяется расчётом напряжённо-деформированного состояния с использованием результатов измерений нестационарных аэродинамических сил. Достоверность результатов, полученных при испытаниях моделей, для анализа Б. натурных летательных аппаратов зависит от выполнения подобия критериев. Отдельные критерии подобия, в том числе один из наиболее важных в данном случае — Рейнольдса число, как правило, соблюсти не удаётся. Поэтому для окончательного, суждения об интенсивности Б., выявления его особенностей на данном летательном аппарате большое значение имеют исследования Б. на натурном летательном аппарате в полёте.

Методы снижения интенсивности Б. основаны на улучшении аэродинамической компоновки летательного аппарата, плавном сопряжении фюзеляжа с крылом и оперением, рациональном выборе параметров крыла (удлинения, угла стреловидности, толщины и кривизны профиля), на придании удобообтекаемой формы выступающим элементам летательного аппарата (пилонам, антеннам и др.). Расположение надлежащим образом хвостового оперения летательного аппарата относительно крыла позволяет избежать попадания оперения в спутный след крыла. В некоторых случаях, например, при Б. обшивки, увеличивают толщину обшивки и усиливают подкрепляющие её элементы, а также применяют демпфирующие прокладки или обмазки. Для предотвращения Б. эффективно использование активных систем управления.

Первая вызванная Б. катастрофа самолёта случилась в Германии в 1930. Именно она послужила толчком для развития лабораторных исследований Б. на моделях в аэродинамических трубах. В Германии эти работы велись под руководством X. Бленка, в Великобритании — В. Данкана. В СССР первые систематические исследования Б. хвостового оперения самолётов выполнены в 30-х гг. Г. Г. Абдрашитовым. Интенсивно исследовался Б. в 50—60-х гг. в связи с широким освоением области трансзвуковых скоростей полёта. Важнейшее направление исследования Б. в 80-е гг. — установление соответствия между результатами испытаний моделей в аэродинамических трубах и результатами лётных испытаний натурных летательных аппаратов, а также разработка общих методов расчёта различных видов Б.

Литература:
Абдрашитов Г. Г., К вопросу о бафтинге хвостового оперения, М., 1939 (Труды Центрального аэрогидродинамического института, № 395);
См. также литературу при статье Аэроупругость.

Рис. 2. Спектры виброускорения в точке А крыла при различных углах атаки.

Рис. 3. Зоны отрыва потока на крыле при трансзвуковой скорости.