Назначение крыла и важнейшие технические требования к нему
Модуль 1.
Летательные аппараты гражданской авиации и их классификация.
Все самолеты можно классифицировать по следующим конструктивным признакам:
- по числу и расположению крыльев;
- по типу фюзеляжа;
- по форме и расположению оперения;
- по типу, расположению и количества двигателей;
- по типу и расположению шасси.
По количеству крыльев делят на монопланы (с одним крылом), и бипланы (с двумя крыльями).
По расположению крыла относительно фюзеляжа различают низкопланы, среднепланы и высокопланы.
По типу фюзеляжа делят на однофюзеляжные и двухбалочный. Фюзеляжи, не несуие оперения, называют гондолами. Оперения в этом случае поддерживается двумя балками. И самолеты при этом называют двухбалочными.
В зависимости от расположения оперения различают:
1) самолёты стандартной схемы, у которых стабилизатор и киль раз-
мещаются в хвостовой части фюзеляжа;
2) самолёты схемы «утка», у которых горизонтальное оперение рас-
положено впереди крыла;
3) самолёты типа «бесхвостка», у которых горизонтальное оперение
отсутствует.
Большинство современных самолётов выполнено по первой схеме, ко-
торая имеет следующие конструктивные разновидности:
− однокилевое оперение;
− разнесенное вертикальное оперение;
− V-обpазное оперение;
− Т-образное оперение.
Переднее расположение горизонтального оперения при использовании
схемы «утка» повышает его эффективность, исключая его затенение впе-
|
|
|
реди находящимся крылом.
Самолёт «бесхвостка» имеет меньшую массу и лобовое сопротивление,
но при этом появляются проблемы с продольной устойчивостью самолета.
В зависимости от типа шасси различают сухопутные, гидросамолеты и
амфибии.
Шасси сухопутных самолётов бывают колёсными и лыжными.
Гидросамолеты разделяются на лодочные и поплавковые.
По количеству опор шасси самолёты подразделяются на трёхопорные с
передней опорой, трёхопорные с хвостовой опорой и «велосипедного» ти-
па. Наиболее распространенной в настоящее время является трёхопорная
схема с передней опорой, которая предотвращает капотирование и «козление» самолёта.
В зависимости от максимальной взлетной массы ВС присваиваются
классы:
для самолетов:
− 1 класс: масса 75 тонн и более,
− 2 класс: масса от 30 до 75 тонн,
− 3 класс: масса от 10 до 30 тонн,
− 4 класс: масса до 10 тонн;
для вертолетов:
− 1 класс: масса 10 тонн и более,
− 2 класс: масса от 5 до 10 тонн,
− 3 класс: масса от 2 до 5 тонн,
− 4 класс: масса до 2 тонн.
В зависимости от скорости, высоты, дальности полета и оснащенности обо-
рудованием ВС отдельных типов могут присваиваться повышенные классы.
|
|
|
По дальности полета подразделяются на:
− магистральные дальние: более 6000 км;
− магистральные средние: от 2500 до 6000 км;
− магистральные ближние: от 1000 до 2500 км;
− самолеты местных воздушных линий: до 1000 км.
Виды нагрузок, действующих на самолет и их классификация.
В полете на самолёт действуют следующие силы: тяга двигателя, сила
тяжести, подъемная сила и лобовое сопротивление. Последние две силы
относятся к аэродинамическим.
Нагрузки, действующие на ЛА, классифицируют по различным принципам.
По характеру воздействия нагрузки делятся на статические и динамические. Статические нагрузки – это такие нагрузки, которые изменяются в течение длительного периода времени. Динамические нагрузки изменяются быстро.
По характеру распределения нагрузки делятся на сосредоточенные и распределенные. Сосредоточенные нагрузки приложены в одной точке. Распределенные нагрузки соответственно могут быть распределены по длине, поверхности и объему.
Удобно все силы, действующие на самолет, объединить в две группы –
поверхностные и массовые. К поверхностным силам относятся аэродинами-
ческие силы и сила тяги, а к массовым – сила тяжести и инерционные силы.
|
|
|
Основной системой координат, используемой в динамике полета, является скоростная (подвижная) система координат, движущаяся вместе с самолетом. Начало этой системы координат находится в центре масс самолета. Силы обычно раскладываются по трём осям (рис. 2.1): х – по направлению движения, y – перпендикулярно оси «Ох» в плоскости симметрии самолета; z – перпендикулярно плоскости «хОy» и направлена по правому крылу.
При горизонтальном полёте с постоянной скоростью (рис. 2.2) подъемная сила Y уравновешивает вес самолета G, а сила тяги P – силу сопротивления Q.
Если подъемная сила больше силы тяжести, самолет набирает высоту, если меньше –
снижается. Если тяга больше силы лобового сопротивления, самолет движется ускоренно, если меньше – замедленно.
Дополнительная аэродинамическая сила стабилизатора YГ.О. уравновешивает пикирующий момент вокруг центра тяжести, создаваемый подъёмной
силой Y.
Назначение крыла и важнейшие технические требования к нему
Основное назначение крыла — создание подъемной силы, потребной для всех нормальных режимов полета самолета, при возможно меньшей затрате тяги двигательной установки. Кроме того, крыло играет важную роль в обеспечении устойчивости и управляемости самолета и может использоваться для размещения и крепления ряда агрегатов (шасси, топливные баки, двигательная установка и др.).
|
|
|
На долю крыла приходится значительная часть массы и полного лобового сопротивления самолета. Обычно для дозвуковых самолетов масса крыла
mкр = (0,07...0,16) m0, m0 = (0,35...0,45)mкон,
где m0 — взлетная масса самолета; mкон — масса конструкции самолета.
На режимах полета, близких к полетам с Кmах, отношение коэффициента лобового сопротивления крыла к коэффициенту лобового сопротивления самолета Cхкр/Сх = 0,3...0,5.
Рассмотрим важнейшие технические требования, предъявляемые к крылу, и пути их реализации.
Аэродинамические требования. Внешние формы и геометрические размеры крыла должны обеспечить получение летных свойств, соответствующих назначению самолета. При этом необходимо учитывать взаимодействие крыла с другими частями самолета.
Рассмотрим основные аэродинамические требования.
1. Малое сопротивление крыла, характеризуемое произведением CхаS на основных режимах полета, достигается подбором профилей крыла с малым Сха; выбором рациональной формы крыла в плане, ограничением площади крыла S и улучшением состояния внешней поверхности крыла (уменьшение шероховатости обшивки, недопущение применения стыков внахлестку, выступания заклепочных головок и других неровностей, повышающих Сха).
2. Высокое значение Mкрит для околозвуковых самолетов и по воз-можности минимальное изменение Cха и Cуа по М при переходе к сверх-звуковым скоростям полета обеспечивается специальными cкоростными профилями малой относительной толщины, стреловидными крыльями в плане и крыльями малого удлинения.
3. Достаточно большое значение произведения Cyаmax S, характери-зующего способность крыла создавать необходимую подъемную силу для полета на малых скоростях и возможность увеличения ее за счет механизации крыла, достигается постановкой профиля с большим значением Cyаmax и подбором размеров и формы крыла, обеспечивающих нужные взлетно-посадочные характеристики.
4. Высокое максимальное качество самолета Кмах = (Cyа/Cха)мах, не-обходимое для увеличения дальности и потолка полета, достигается ис-пользованием профилей с большими значениями Кмах и крыльев больших удлинений; обеспечением хорошего состояния внешней поверхности кры-ла, а также специальной компоновкой внешних форм самолета.
5. Обеспечение устойчивости и управляемости на всех допустимых для самолета летных режимах.
Эти требования обеспечивают увязку компоновки крыла с аэродинамической компоновкой самолета.
Компоновочные требования определяются возможностью размещения на крыле грузов и агрегатов, а также средств механизации. При этом допустимо лишь незначительное увеличение сопротивления крыла надстройками или ухудшение состояния его поверхности из-за наличия створок. На скоростных самолетах это условие иногда вынуждает отказаться от установки двигателей в крыле, от крепления к крылу опор шасси. Кроме того, при сопряжении крыла с другими частями самолета не должна нарушаться структура их силовых схем.
Требования к прочности и жесткости крыла. Для обеспечения безопасности полета самолета на всех допустимых режимах эксплуатации крыло должно обладать при возможно меньшей массе конструкции достаточными прочностью, живучестью и жесткостью. Необходимо обеспечить жесткость конструкции крыла, достаточную для того, чтобы критические скорости, при которых возникают недопустимые явления аэроупругости, превышали предусмотренные в эксплуатации скорости полета.
Эксплуатационные требования. При создании крыла необходимо обеспечивать выполнение всех общих требований к эксплуатационной технологичности конструкции.
Технологические требования определяют производственную и ремонтную технологичность конструкции крыла. Крылья - это клепаные тонкостенные конструкции из листов, профилей и монолитных панелей. Поэтому необходимо обеспечить малую трудоемкость и простоту их изготовления и ремонта, точное выполнение внешних очертаний крыла, возможность применения сравнительно недорогих материалов и полуфабрикатов.
Технические требования, предъявляемые к крылу, в значительной степени противоречивы.
Дата добавления: 2018-06-27; просмотров: 2424; Мы поможем в написании вашей работы! |
Мы поможем в написании ваших работ!