Что такое устойчивость кратко
Обновлено: 03.07.2024
Устойчивость — общесистемное понятие, это способность системы (объекта) самостоятельно сохранять свои свойства, параметры или состояние неизменными при внешних воздействиях.
Равновесие —состояние системы, когда ее параметры не изменяются во времени. Существуют и неравновесные состояния.
Возмущение — это воздействие на систему, стремящееся вывести ее из равновесного состояния.
Т.о. устойчивость — способность системы (объекта) сохранять равновесное состояние при внешних возмущениях или приходить к нему из неравновесного состояния самостоятельно, т.е. без внешних управляющих воздействий.
ПРИМЕЧАНИЕ: равновесие может быть статическим и динамическим. Понятие динамическое равновесие относится к процессам (это тоже разновидность систем). Летательный аппарат — это объект, а не процесс, поэтому мы рассматриваем только статическое равновесие.
Соответственно, равновесное состояние, в котором система обладает свойством устойчивости, называется устойчивым равновесием.
Состояния, в которых системы не обладают этим свойством можно разделить на:
- неустойчивые состояния — при внешних возмущениях, даже при бесконечно малых, система выходит из равновесного состояния;
- нейтральные (безразличные) состояния — при внешних возмущениях, даже при бесконечно малых, система переходит в новое состояние и остается в нем после прекращения воздействия возмущения.
Равновесие м.б. устойчиво к воздействию одного возмущения, и неустойчиво к воздействию другого возмущения. Имеет смысл говорить об устойчивости по разным параметрам. Система может быть устойчива по одному параметру (при воздействии одного возмущения) и неустойчива по другому параметру.
Поэтому, описывая характеристики устойчивости системы (в т.ч. самолета), необходимо указывать, для каких условий (состояний) и к каким воздействиям относятся описываемые характеристики устойчивости. Естественно, каждый тип систем имеет свой набор воздействий. Для самолета их 2: угол атаки (продольный канал, продольная устойчивость) и угол скольжения(боковой канал, боковая устойчивость).
Пример: Самолёт с 4´РВВ – АЕ в полётной конфигурации при задних центровках устойчив по перегрузке в продольном канале в диапазонах углов атаки 5° 20°. В диапазоне 0° 20°.
При передней центровке самолет имеет нейтральность на aм
Устойчивое равновесие при малых возмущениях устойчиво. А что может быть при больших возмущениях? Может быть:
- возврат в исходное состояние (как и при малых возм.),
- переход в другое состояние: равновесное или неравновесное,
- при очень больших возмущениях выход за границы существования системы и разрушение системы.
Можно продемонстрировать пример с параллелепипедом (с сумкой).
Для самолета это может выглядеть так (на примере продольной устойчивости):
- 1-ый вар. Понятен, прост и правилен: при случайном значительном изменении угла атаки самолет сам возвращается в исходное положение.
- 3-ий вар. На больших скоростях при случайном значительном увеличении угла атаки возникающая при этом перегрузка превышает предельное значение, и самолет разрушается.
В ЛА стараются реализовать первый вариант, а от третьего варианта уходят правильным выбором границ существования системы — прочностью самолета. Получается не всегда.
Исходя из этого в изучении и реализации устойчивости имеются следующие методические приемы: вводятся понятия:
Статическая устойчивость — это способность системы при воздействии на нее внешних малых возмущений порождать силы, стремящиеся вернуть ее в исходное равновесное состояние.
Динамическая устойчивость — это не свойство, это описание процесса поведения системы при воздействии на нее внешних возмущений. Это не динамическое равновесие.
Нет отдельных понятий или явлений: устойчивость, статическая устойчивость, динамическая устойчивость. Есть понятие устойчивости, и для того, чтобы система была устойчива, надо, чтобы при внешних малых возмущениях система порождала силы, стремящиеся вернуть ее в исходное равновесное состояние (выполнялся критерий статической устойчивости), и характеристики процесса возвращения в исходное состояние (характеристики динамической устойчивости) были приемлемыми.
Виды изменения состояния системы при возмущении (на примере самолета).
а – апериодическое затухающее движение,
б – колебательное затухающее движение.
В вариантах а) и б) имеется статическая устойчивость и характеристики динамической устойчивости приемлемы.
в – незатухающее колебательное движение с постоянной амплитудой,
г – незатухающее колебательное движение с нарастающей амплитудой.
В вариантах в) и г) имеется статическая устойчивость, но характеристики динамической устойчивости неприемлемы.
д – апериодическое нарастающее отклонение от исходного положения — отсутствует статическая устойчивость, о динамике движения вообще нет смысла говорить.
Устойчивость — общесистемное понятие, это способность системы (объекта) самостоятельно сохранять свои свойства, параметры или состояние неизменными при внешних воздействиях.
Равновесие —состояние системы, когда ее параметры не изменяются во времени. Существуют и неравновесные состояния.
Возмущение — это воздействие на систему, стремящееся вывести ее из равновесного состояния.
Т.о. устойчивость — способность системы (объекта) сохранять равновесное состояние при внешних возмущениях или приходить к нему из неравновесного состояния самостоятельно, т.е. без внешних управляющих воздействий.
ПРИМЕЧАНИЕ: равновесие может быть статическим и динамическим. Понятие динамическое равновесие относится к процессам (это тоже разновидность систем). Летательный аппарат — это объект, а не процесс, поэтому мы рассматриваем только статическое равновесие.
Соответственно, равновесное состояние, в котором система обладает свойством устойчивости, называется устойчивым равновесием.
Состояния, в которых системы не обладают этим свойством можно разделить на:
- неустойчивые состояния — при внешних возмущениях, даже при бесконечно малых, система выходит из равновесного состояния;
- нейтральные (безразличные) состояния — при внешних возмущениях, даже при бесконечно малых, система переходит в новое состояние и остается в нем после прекращения воздействия возмущения.
Равновесие м.б. устойчиво к воздействию одного возмущения, и неустойчиво к воздействию другого возмущения. Имеет смысл говорить об устойчивости по разным параметрам. Система может быть устойчива по одному параметру (при воздействии одного возмущения) и неустойчива по другому параметру.
Поэтому, описывая характеристики устойчивости системы (в т.ч. самолета), необходимо указывать, для каких условий (состояний) и к каким воздействиям относятся описываемые характеристики устойчивости. Естественно, каждый тип систем имеет свой набор воздействий. Для самолета их 2: угол атаки (продольный канал, продольная устойчивость) и угол скольжения(боковой канал, боковая устойчивость).
Пример: Самолёт с 4´РВВ – АЕ в полётной конфигурации при задних центровках устойчив по перегрузке в продольном канале в диапазонах углов атаки 5° 20°. В диапазоне 0° 20°.
Читайте также: