Лабораторная работа №3

3. Выбор схемы самолета

Схема самолета определяет количество, форму и взаимное расположение его основных агрегатов – крыла, оперения, фюзеляжа, взлетно-посадочных устройств, а также количество и размещение на самолете двигателей и их воздухозаборников. Схема самолета решающим образом влияет на его свойства и качества, что, в конечном счете, определяет и его общую эффективность. Схема любого самолета обусловлена его назначением, условиями его применения и основными требованиями, предъявляемыми к проектируемому самолету. Главная проблема, которая решается при выборе схемы, заключается в том, чтобы принятая схема наилучшим образом удовлетворяла ТТТ, обеспечивала минимальную массу конструкции и взлетную массу, высокое аэродинамическое качество и максимальную эффективность самолета.

На первом этапе был проведен анализ статистики с целью определения тенденции и сложившихся традиций компоновки самолётов аналогичного назначения:

1. Ил 96-300.

Самолет выполнен по «нормальной» схеме свободнонесущего четырёхмоторного широкофюзеляжного низкоплана со стреловидным крылом и однокилевым вертикальным оперением. Горизонтальное оперение (ГО) крепится к фюзеляжу. Двигатели установлены на пилонах под крылом. Гондолы двигателей имеют плавные, а не ступенчатые внешние обводы, характерные для гондол двигателей с большой степенью двухконтурности

2. Boeing 747-8I

Представляет собой двухпалубный широкофюзеляжный низкоплан, выполненный по «нормальной» схеме со стреловидным крылом и классическим хвостовым оперением.

3. Boeing 777-200LR

Выполнен по «нормальной» аэродинамической схеме свободнонесущего моноплана с низкорасположенным стреловидным крылом и однокилевым вертикальным оперением.

4. Boeing 787-8

Представляет собой широкофюзеляжный двухдвигательный низкоплан «нормальной» аэродинамической схемы со стреловидным крылом и однокилевым оперением.

5. Airbus 330-200

Выполнен по «нормальной» схеме двухмоторного низкоплана со стреловидным крылом и однокилевым оперением.

6. Airbus 350-900

Представляет собой широкофюзеляжный двухдвигательный низкоплан, выполненный по «нормальной» аэродинамической схеме со стреловидным крылом и классическим хвостовым оперением.

Проанализировав самолеты-прототипы можно выделить характерные черты для пассажирских дальнемагистральных самолетов:

• самолет выполнен по схеме «низкоплан»;

• классическое хвостовое оперение;

• широкий фюзеляж, типа «полумонокок», преимущественно, круглого сечения;

• число двигателей – 2…4;

3.1 Выбор параметров схемы

При выборе одной из трех аэродинамических балансировочных схем следует иметь в виду, что из-за затруднения в получении больших значений самолеты схемы “бесхвостка” и схемы “утка” при взлете и посадке вынуждены выходить на большие углы атаки α. Конструктивно это делает затруднительным применение на таких самолетах стреловидных крыльев большого и среднего удлинения, так как применение таких крыльев и больших углов атаки связано с очень большой высотой опор шасси.

Вследствие этого для скоростных самолетов в схеме “утка” и “бесхвостка” могут использоваться только крылья малого удлинения, такие крылья имеют малое аэродинамическое качество на дозвуковых режимах полета.

Эти соображения определяют целесообразность использование “нормальной” схемы для дозвуковых самолетов.

Достоинства низкорасположенного крыла заключается в возможности размещении на нем шасси и в обеспечении большей безопасности самолета при аварийной посадке. Недостатками схемы “низкоплан” являются затруднения в размещении под крылом установок турбореактивных двигателей и на крыле турбовинтовых двигателей и необходимость в связи с этим делать у крыла положительный угол “поперечного V”, требующее на современных самолетах введение автоматики в управление по курсу и крену, а также наибольшее сопротивление интерференции, что можно снизить установкой в местах сочленения крыла с фюзеляжем зализов.

Горизонтальное оперение предполагается установить на фюзеляже. Преимущество такого расположение перед Т-образным оперением состоит в упрощении конструкции планера, недостаток – возможная интерференция потока от крыла. Кроме того, Т-образное оперение используется при расположении двигателей в хвостовой части фюзеляжа, чтобы вынести руль высоты из струи газов от двигателя. В нашем случае двигатели предполагается разместить на пилонах под крылом. Обоснование для такого расположения двигателей представлено ниже в главе «Выбор типа силовой установки и ее размещение».

Схема шасси – трехопорное шасси с передней опорой. Самолеты, имеющие схему шасси с передней опорой, устойчивы на разбеге и пробеге. Стало возможно увеличить посадочную скорость на бетонных ВПП. Возможные ошибки пилотирования таких самолетов на посадке, связанные с увеличением посадочной скорости, не опасны. Также улучшен обзор из кабины летчика из кабины, возможность более интенсивного торможения на пробеге для сокращения его длины.