Моделирование устойчивости движения деформированных удлиненных тел на основе вариаций угловых скоростей крена

Рассмотрен класс движущихся объектов, представляющих собой тела вращения, претерпевшие по тем или иным причинам необратимые деформации корпуса.
Актуальность исследуемой задачи обусловлена как потребностью изучения динамики таких объектов, так и недостаточностью уже проведенных исследований, которые в основном сосредоточены на изучении эффектов аэроупругости или массовой асимметрии и не затрагивают динамику тел с необратимыми деформациями.
Сформулирована проблема устойчивости движения, в том числе в процессе взаимодействия продольного и бокового движений деформированного тела. Особое внимание уделено движению искривленного тела при наличии вращения по углу крена и выявлению критических угловых скоростей крена. Отмечено, что для случая пассивного движения возможны три причины такого взаимодействия: аэродинамическое, кинематическое, инерционное.
Разработан теоретический подход, учитывающий особенности геометрии деформированных тел, который позволил в рамках практических исследований определить допустимые уровни деформации и их связь с параметрами движения деформированных тел.
Анализ устойчивости проводился на основе критериев устойчивости решений системы, описывающей движение тела согласно критерию Рауса–Гурвица. Определены параметры тела, которые в той или иной степени влияют на устойчивость движения. Отмечен более сложный вид кривой границы устойчивости для данной угловой скорости по крену, чем простая гипербола.
Также показана возможность прямого решения нелинейного относительно определяющих параметров уравнения, что позволит получать зависимости критических угловых скоростей крена и диапазонов устойчивости от этих параметров.
Математическое моделирование на основе разработанных методик, проведенное для прямого и искривленного тел, показало, что искривление тела существенно влияет на смещение линий производных моментов тангажа по углу атаки и моментов рыскания по углу скольжения относительно границ устойчивости. Определен диапазон угловых скоростей по крену, в котором наблюдается потеря устойчивости для искривленного тела. Проанализировано влияние вариаций угловой скорости и относительного изменения производной коэффициента момента рыскания по углу скольжения на значение определяющего коэффициента из условий устойчивости для прямого и искривленного тел. Показано, как искривление тела приводит к сдвигу седловой точки. Изучено влияние изменения числа Маха на коэффициент характеристического уравнения, который определяет устойчивость движения системы по критерию Рауса–Гурвица.