В данном Справочнике нет полноты изложения и систематичности, которая присуща учебникам. Основное его содержание составляет не теоретическое изложение рассматриваемых вопросов, а только справочные сведения, определения, соответствующие формулы, таблицы и графики с пояснительным текстом. Картинки и основная справочная информация используемая для составления цикла указаны по ссылкам на WIKI.
Три закона Ньютона — основа динамики: инерция, \(F = m\cdot a \), действие равно противодействию. Импульс (количество движения) \(p = m\cdot v \) и теорема об импульсе \(F\cdot \Delta t = \Delta p_{описывают} \) удары, торможение, реакцию на тягу. Разбираем законы с числовыми примерами для БПЛА (беспилотного летательного аппарата): манёвр, удар о землю, парашют, реакция на винты.
Вращательное движение тела описывается моментом инерции J (аналог массы) и моментом импульса \(L = J\cdot \omega \) (аналог импульса). Момент инерции зависит от распределения массы: чем масса дальше от оси, тем J больше и тем тяжелее разгонять/тормозить вращение. Разбираем формулы для типичных тел (стержень, диск, обод), момент инерции винта и рамы БПЛА (беспилотного летательного аппарата), энергию вращения и инерцию при манёврах.
Вибрация рамы — периодическое смещение от рабочего положения; её источники — моторы, винты (дисбаланс), неустойчивости потока. На резонансной частоте амплитуда растёт в 10–50 раз (Q-фактор) — и попадает в полосу IMU (статья 53), «грязня» удержание. Разбираем вынужденные колебания, резонанс, затухание, типичные частоты рамы и винтов, и методы гашения (виброизоляция, балансировка, жесткость, фильтры).
Напряжение — сила на единицу площади сечения (МПа), деформация — относительное изменение размеров. В упругой области действует закон Гука \(\sigma = E\cdot \varepsilon \): одна формула для углеродной рамы, алюминиевой руки и 3D-печатной детали — различаются модуль упругости и прочность. Разбираем напряжения, деформации, упругий предел, свойства материалов конструкции БПЛА (беспилотного летательного аппарата) и расчёт запаса прочности стоек, рук и креплений.
Коэффициент запаса прочности превращает табличное «предел прочности» в рабочую формулу: допустимое напряжение, с которым сверяют каждый расчётный элемент рамы. Здесь — полный порядок работы: выбрать материал, взять нужные предел и коэффициент, считать напряжение по формуле из статьи 64–66, сравнить. Все пять задач — реальные проверки деталей БПЛА: тяга стержня, пролёт под мотором, рукав при ударе винтом, стойка шасси при посадке и стойка на продольный сжатие.
Статья-каталог формул, которыми рассчитываются элементы рамы БПЛА: изгиб (моменты, напряжения, прогибы), кручение (углы, касательные напряжения) и устойчивость (продольное сжатие по Эйлере). Все формулы даны в миллиметрах, ньютонах и мегапаскалях, с готовой таблицей характеристик типовых трубок (d6/4 — d16/14). Пять задач — реальные детали: кронштейн антенны, вал винта, стойка из CFRP, балка рамы со «слабым» сечением и проверка гибкости стойки.
Статическая прочность (статьи 64–66) отвечает на вопрос «выдержит ли деталь один удар». Усталость отвечает на другой: «выдержит ли она миллионы циклов вибрации за 2 года эксплуатации». Здесь — S-N кривые и пределы усталости для алюминия, стали и композитов, концентраторы напряжений, оценка усталостных напряжений от вибрации (связка со статьёй 63) и расчёт осевого удара при посадке.
Карбон выигрывает у металла не в прочности, а в прочности на единицу массы: при том же весе ламинат в 3–4 раза жёстче алюминия. Но композит — анизотропный материал: его свойства задаются направлением волокон (layup), а главная опасность — скрытые ударные дефекты (дифминация), которых «не видно глазом». Здесь — свойства угле- и стеклопластика, правила layup, каталог дефектов и пять расчётных задач.
Печатные детали закрывают в БПЛА то, что не печатается из композита на месте: кронштейны, крышки, распределители, дроссели, декоративные элементы. Но печатная деталь — не «кусок пластика»: её свойства зависят от ориентации относительно слоёв (анизотропия), заполненности (infill) и температуры. Здесь — таблицы PLA, PETG, ABS и смол, правила проектирования под печать и пять расчётных задач.
Металл в БПЛА — это три семейства: алюминий (рама, кронштейны — 80 % металлических деталей), сталь (крепёж, вали, оси) и титан (узлы, где каждый грамм и каждый процент коррозии на счету). Здесь — свойства марок, которые реально встречаются в конструкции: 6061-T6, 7075-T6, Ti-6Al-4V, St45, 304/316 и крепёж 8.8/10.9, плюс правила выбора и пять расчётных задач.