Резка промышленных проемов: www.rezkabetona.su 
Навигация
Популярное
Публикации «Сигма-Тест»  Классификация самолетов 

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 [ 21 ] 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40

1. Обеспечение продольной и путевой устойчивости и управляемости самолета на всех режимах полета, в том числе и на режимах, близких к ар (посадка, штопор). -

2. Наименьшее лобовое сопротивление.

3. Малые шарнирные моменты рулей.

4. Возможно меньшее затенение оперения крьшом, фюзеляжем, гондолами двигателей, а также одной части оперения другой.

5. Более позднее, чем на крьше, возникновение волнового кризиса, что обеспечивает меньшее нарушение характеристик устойчивости и управляемости при полете на околозвуковых скоростях.

6. Исключение возможности возникновения вибраций.

7. Простота монтажа и демонтажа оперения на самолете.

8. Простота установки рулей с обеспечением взаимозаменяемости.

В этой главе более, подробно будет рассмотрено оперение самолета нор- маЛьной схемы.

§ 2. ВНЕШНИЕ ФОРМЫ ОПЕРЕНИЯ

Различают четыре схемы оперения (рис. 8.1):

1) с центральным вертикальным оперением (а);

2) с разнесенным вертикальным оперением, закрепленным на фюзеляже (б);

3) с разнесенным вертикальным оперением, закрепленным на концах

горизонтального оперения (е);

4) V-образное оперение (г).

Оперение, выполненное по первым трем схемам, состоит из горизонтального и вертикального оперений. У большинства самолетов горизонтальное оперение, в свою очередь, состоит из стабилизатора и руля высоты, а вертикальное - из киля и руля направления.

Две несущие поверхности V-образного оперения, расположенные наклонно по бокам фюзеляжа, состоят из неподвижной части - стабилизатора и подвижной части - руля. Отклонение обоих рулей в одну сторону аналогично действию руля высоты, а отклонение в разные стороны аналогично действию руля направления.

Наиболее широко применяется схема с центральным вертикальным оперением, имеющая очевидные конструктивные преимущества.

При большой площади вертикального оперения его на некоторых самолетах делают разнесенным, закрепляя обе части на фюзеляже.В этом случае из-за уменьшения плеча силы, действующей на вертикальное оперение, уменьшается крутящий момент фюзеляжа.

Разнесенное вертикальное оперение в виде двух шайб, укрепленных на концах горизонтального оперения, конструктивно сложнее центрального вертик 1ьного оперения. Но у дего есть и преимущества: улучшение заднего обзора, повышение эффективности горизонтального оперения вследствие наличия концевых шайб, уменьшение крутящего момента фюзеляжа. Применение этой схемы на многомоторных самолетах с расположением шайб в струеот винтов позволяет повысить и эффективность вертикального оперения. Разнесенное вертикальное оперение применяется на двухбалоч-ных самолетах.

Встречаются самолеты и с тремя плоскостями вертикального оперения.

Преимуществами Уюбразного оперения является возможность выноса оперения из аэродинамической тени крьща и из струи выхлопных газов двигателей. К недостаткам этой схемы относятся сложность кинематики управ-


а) S) -6)

Ри с. 8.1. Схемы оперения

(0,25...0,5)Ь ,

Рис. 8.2. Расчетная схема при выборе площади горизонтального оперения

ления рулями и появление больших закручивающих фюзеляж моментов при отклонении рулей в разные стороны, снижение эффективности рулей при совместномдействии ручного и ножного управления.

Форма в плане горизонтального оперения аналогична форме крьша. Наибольшее распространение имеет трапециевидная форма горизонтального оперения. На двухбалочных самолетах применяется прямоугольное вплане горизонтальное оперение. На скоростных самолетах устанавливается стреловидное и треугольное оперение.

Параметрами, характеризующими форму горизонтального оперения в плане, как и у крьша, являются плондадь, удлинение, сужение и угол стреловидности.

Площадь горизонтального оперения зависит от площади крьша S, средней аэродинамической, хорды Ьд и плеча горизонтального оперения Lj, о. представляющего собой расстояние от центра масс самолета до центра давления горизонтального оперения по прямой, параллельной оси фюзеляжа. Обычно принимают, что центр давления находится на 25 % Ь. j, - средней геометрической хорды горизонтального оперения у дозвуковых и на 50 % -у сверхзвуковых самолетов (рис. 8.2).

Площадь горизонтального оперения выбирается по величине коэффициента статического момента

Аг.о =

г.от.о Sb.

где Sp о и Lj, о - площадь горизонтального оперения и его плечо; S и Ьд 1Шощадь крьша>1 его средняя аэродинамическая хорда.

Для современных самолетов = 0,35.. .0,55. Меньшие значения Aj, соответствуют легким маневренным самолетам, а большие - тяжелым не-маневренным. У некоторых транспортных самолетов с большимазбегом центровок Ар о = 0,7.. .0,8 и может даже доходить до 0,9.. .1.

Для самолетов с прямыми крьшьями и для тяжелых неманевренных самолетов со стреловидными крьшьями Lj. = (2. . .3,5)Ьд, а для сверхзвуковых маневренных самолетов с треугольными и - стреловидными крьшьями малого удлинения Lj, о = (1,2.. .1,5)Ьд.

Площад1{ рулей высоты обычно находится в пределах S = = (0,3...0,4)Sj,. .

Удлинение влияет на характеристики горизонтального оперения точно так же, как и на характеристики крьша. При выборе удлинения следует также учитьшать, что его увеличение приводит к увеличению эффективности горизонтального оперения из-за уменьшения площади, находящейся в заторможенном фюзеляжем потоке, и увеличения с j, . Кроме того, с увеличением \ уменьшается шарнирный момент руля высоты, что ведет к уменьшению потребной площади аэродинамической компенсации

Влияние сужения на характеристики горизонтального оперения такое же как и у крьша. Дополнительно при выборе сужения следует учитьшать, что



его увеличение приводит к некоторому снижению эффективности горизонтального оперения из-за увеличения площади, находящейся в заторможенном фюзеляжем потоке. Для больщинства современных самолетов t?j, = = 2.. .3.

У скоростных самолетов со стреловидными и треугольными крыльями горизонтальное оперение делается также стреловидным или треугольным. Угол стреловидности берется таким же, как у крьша, или на несколько градусов больше. Этим обеспечивается более позднее, чем на крьше, возникновение волнового кризиса, что приводит к меньшему нарушению устойчивости и управляемости при полете на больших скоростях.

На горизонтальном оперении обычно применяются симметричные профили, что обеспечивает меньшее сопротивление, более высокое критическое число М и меньшую величину шарнирного момента рулей высоты. На тяжелых самолетах иногда горизонтальное оперение имеет несимметричный профиль, который устанавливается вогнутостью вниз. В этом случае потребная для горизонтального полета направленная вниз балансировочная сила получается при очень малом угле атаки, что обеспечивает снижение сопротивления. Относительная толщина профиля горизонтального оперения равна или чаше всего меньше относительной толщины профиля крьша.

Угол поперечного V горизонтального оперения, как правило, равен нулю. И лишь в случае необходимости выноса горизонтального оперения из струи расположенных впереди двигателей или из зоны затенения крьшом и различными надстройками ему может придаваться угол поперечного V. Обычно этот угол не превышает ±10.

Вертикальное оперение при виде сбоку имеет обычно трапециевидную форму. Эллиптическая и близкая к ней формы мог\т применяться для разнесенного вертикального оперения. На скоростных самолетах устанавливается стреловидное вертикальное оперение.

Площадь вертикального оперения выбирается по величине коэффициента статического момента Sb.qLbIo

в.о

где Sg о - площадь вертикального оперения; Ц - плечо вертикального оперения, представляющее собой расстояние по прямой, параллельной оси фюзеляжа, от цертра масс самолета до центра давления вертикального оперения, т.е. до точки, лежащей на 25 % Ь, - средней геометрической хорды вертикального оперения у дозвуковых и на 50 % - у сверхзвуковых самолетов (рис. 8.3); S иЪ- площадь и размах крьша.

Для самолетов с прямым крьшом = 0,04. . .0,055, для скоростных самолетов со стреловидным и треугольным крьшом А = 0,06. . .0,14, при этомЬз о~Ц,о.

Площадь руля направления обычно находится в пределах Sp = = (0,35...0,46) 8з. .

Удлинение вертикального оперения обычно меньше удлинения горизонтального оперения. Уменьшение удлинения, хотя и вызывает некоторое

снижение эффективности вертикального оперения из-за увеличения площади, находящейся в заторможенном фюзеляжем потоке, позволяет

Рис. 8.3. Расчетная схема при выборе площади вертикального оперения 124


уменьшить крутящий момези фюзеляжа и максимальный изгибающий момент оперения, что выгод}10 в весовом otнoшeнии. У современных самолетов = 0,8 ... 2.

При выборе сужения вертикального оперения учитываются те же факторы, что и при выборе сужения крьша и горизонтального оперения. Сужение вертикального оперения современных самолетов обычно находится в пределах 1? = 2.. .3.

У вертикального оперения, на конце которого располагается горизонтальное оперение (так называемое Т-образное оперение), tj =1...1,5. Уменьшение сужения в этом случае диктуется стремлением увеличить строительную высоту концевого сечения киля, чтобы упростить размещение узлов крепления горизонтального оперения.

По тем же причинам, что и для горизонтального оперения, угол стреловидности вертикального оперения берется равным или на несколько градусов большим угла стреловидности крьша.

Целесообразно увеличивать угол стреловидности вертикального оперения, если на нем размещается горизонтальное оперение. В этом случае увеличение Хв.о позволяет получить требуемые значения Ц, и при меньшей длине хвостовой части фюзеляжа, что выгодно в весовом отношении. Кроме того, при креплении внутри фюзеляжа двигателя это выгодно и из-за возможности укоротить выхлопную трубу.

Профиль вертикального оперения симметричный, относительная его толщина, как правило, меньше относительной толщины крьша, что обеспечивает получение меньшего сопротивления и более высокого критического числам.

У разнесенного вертикального оперения, когда плоскости его располо-гаются в струе от винтов, профиль может быть и несимметричным, обращенным вогнутостью к плоскости симметрии самолета. В этом случае при полете с одним неработающим двигателем будет меньший момент разворота.

§ 3. РАСПОЛОЖЕНИЕ ОПЕРЕНИЯ НА САМОЛЕТЕ

Эффективность оперения в значительной степени зависит от его расположения на самолете. Желательно, чтобы на всех режимах полета оперение не попадало бь} в зону потока, заторможенного крьшом, гондолами двигателей, фюзеляжем или другими частями самолета. Большое влияние на.эффективность оперения оказьшает и взаимное расположение его частей.

За крьшом самолета образуется зона заторможенного потока, носящая название спутной струи. Размеры этой зоны зависят от скорости полета, угла атаки крьша и его параметров. Точные границы спутной струи определяются на основании аэродинамических продувок. В спутной струе значительно уменьшаются скорости, больших значений достигают углы скоса потока, зона насыщена вихрями.

По этим причинам размещение в спутной струе горизонтального оперения привело бы к снижению его эффективности (из-за уменьшения скорости потока), ухудшеш1ю характеристик устойчивости (из-за больших углов скоса) и возникновению вибраций при интенсивном вихреобразовании. При выборе положения горизонтального оперения необходимо, чтббы на всех режимах полета оно не попадало бы в спутную струю. Горизонтальное оперение распологается либо выше (рис. 8.4, а), либо ниже (рис. 8.4, б) спутной струи.



Спутмая струя


Слутная струя


Рис. 8.4. Расположение горизонтального оперения по высоте относительно крыла

При выборе положения горизонтального оперения необходимо также обеспечить достаточное удаление его от реактивной струи двигателей.

Взаимное . расположение горизонтального и вертикального оперении должно быть таким, чтобы в полете одна часть оперения возможно меньше затеняла другую. При полете самолета на больших углах атаки или со скольжением определенная часть вертикального оперения попадает в аэродинамическую тень горизонтапьного оперения (рис. 8.5). Самолет, у которого вертикальное оперение и особенно руль направления сильно затенены, обладает плохими штопорными характеристиками.

Затенение вертикального оперения можно уменьшить, размещая горизонтальное оперение либо позади, либо впереди вертикального, либо на верхней его части. -

Каждый из этих вариантов имеет свои преимущества и недостатки.

Если правильно выбрано плечо горизонтального оперения, то при размещении вертикального оперения впереди горизонтального необходимо увеличить площадь вертикального оперения для обеспечения потребной его эффективности, а это приведет к увеличению его массы и сопротивления и к увеличению крутящего момента фюзеляжа. При размещении же вертикального оперения за горизонтальным необходимо будет увеличить длину фюзеляжа, что вызовет увеличение массы фюзеляжа и его сопротивления. При размещении горизонтального оперения на вертикальном усложняется конструкция крепления и увеличиваются нагрузки киля.

В последнее время на тяжелых транспортных и пассажирских самолетах с двигателями, установленными на пилонах по боком хвостовой части фюзеляжа, широкое распространение получила схема Т-образного оперения. В этом случае обеспечивается вынос горизонтального оперения из струи двигателей. К преимуществам такой схемы также относится повышение эффективности вертикального оперения ( в этом случае горизонтальное оперение играет роль концевой шайбы) и уменьшение возможности его затенения. Крупным недостатком этой схемы является возможность попадания самолета в режим так называемого глубокого срыва . При превышении допустимых значений угла атакИ (это может произойти случайно при



Подфюзелямный гребень

Рис. 8.5. Затенение вертикального опере- Рис. 8.6. Схема установки форкиля и под-ния горизонтальным фюзеляжного гребня

сильном вертикальном порьше) и наступлении срыва на крьше спутная струя может охватить все горизонтальное оперение и эффективность руля окажется недостаточной. Для исключения этого в системе продольного управления ставятся специальные автоматические устройства.

Для повышения путевой устойчивости и эффективности вертикального оперения на больших углах скольжения на самолетах устанавливаются фор-кили и под фюзеляжные, гребни (рис. 8.6).

Окончательно вопрос размещения оперения на самолете и взаимного расположения отдельных его частей решается на основании результатов проду вок, а затем и летных испытаний.

§ 4. НАГРУЗКИ, ДЕЙСТВУЮЩИЕ НА ОПЕРЕНИЕ

На оперение самолета в полете действуют распределенные аэродинамические силы и распределенные силы тяжести конструкции.

Силы тяжести конструкции сравнительно невелики и ими обычно пренебрегают.

Аэродинамические нагрузки определяются по данным продувок в соответствии с требованиями норм.

Особенностью расчета на прочность оперения является необходимость учета податливости опор руля при числе их больше двух. При двухопорном руле построение эпюр производится просто. Руль в этом случае рассматривается как двухопорная балка, загруженная распределенной нагрузкой и силой, приложенной к рычагу управления рулем. Эта сила определяется из условия уравновешивания шарнирного момента. Затем строятся эпюры пе-ререзьтающих сил-, изгибающих моментов и крутящих моментов руля и производится подбор сечений его силовых элементов.

При проектировочном расчете оперения с многоопорным рулем не учи-тьтается податливость опор - они принимаются жесткими. Тогда расчет руля производится аналогично расчету многоопорного элерона с помощью теоремы о трех моментах.

Нагрузками неподвижной части оперения будут распределенные аэродинамические силы и реакции, приложенные в опорах руля. После определения нагрузок строятся эпюры перерезываюхцих сил, изгибающих и крутящих моментов неподвижной части оперения и производится подбор сечений ее силовых элементов.

§ 5. КОНСТРУКТИВНО-СИЛОВЫЕ СХЕМЫ ОПЕРЕНИЯ

Правильный выбор конструктивно-силовой схемы оперения позволяет получить конструкцию наименьшей массы при требуемой прочности и жесткости.

На современных скоростных самолетах устанавливается свобо,гщоне-! сущее оперение с жесткой работающей обшивкой. Свободнонесущая схема наиболее полно удовлетворяет .требованиям аэродинамики, предъявляемым к скоростному самолету, а применение жесткой работающей обшивки обеспечивает требуемое аэродинамическое качество поверхности и позволяет получить выгодную в весовом отношении конструкцию.

В связи с особенностями иагружения и закрепления отдельных частей оперения имеются и различия в их конструктивно-силовых схемах.



1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 [ 21 ] 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40



© 2010 www.sigma-test.ru Санкт-Петербург: +7 (812) 265-34-48, +7 (812) 567-94-10
Разработка и поддержка сайта: +7(495)795-01-39 после гудка 148651, sigma-test.ru(my_love_dog)r01-service.ru
Копирование текстовой и графической информации разрешено при наличии ссылки.