Аэродинамические формы скоростного самолета

Выбор форм скоростного самолета направлен на увеличение критического числа Маха всех его частей (крыла, фюзеляжа, опе­рения, гондол двигателя и т. д.) а также на улучшение характеристик устойчивости и управляемости.

-Крыло. Наиболее рациональными являются профили крыла с малым радиусом закругле­ния носка, относительными толщиной , кривизной, симметричные или близкие к ним. Наибольшая толщина узких профилей расположена на 45 – 50% хорды от ребра атаки.

Для получения необхо­димого значения применяются крылья малого удлинения, стреловидные в плане, с углами стреловидности 40 – 60°.

Для улучшения характеристик устойчивости применяют аэроди­намическую крутку крыла; в корневых сечениях применяют профили малой кривизны и даже “перевернутые” с отрицательной кривиз­ной, а на конце крыла более “несущие” профили.

Устойчивость и управляемость увеличиваются также за счет геометрической крутки крыла, постановки аэродинамических гребней. Для обеспе­чения хороших взлетно-посадочных характеристик крыло снаб­жается мощной механизацией.

-Фюзеляж выполняют тонким, с большим удлинением, сигарообразной формы. Носовая и хвостовая части фюзеляжа обычно заостряются.

Поперечные сечения фюзеляжа определяются в соответствии с “правилом площадей”, смысл ко­торого сводится к тому, что площадь поперечного сечения фюзе­ляжа в месте присоединения крыла должна быть уменьшена на величину площади сечения крыла поперечной плоскостью (Рисунок5.10).

Фонарь кабины стараются вписать в контуры фюзеляжа.

Рисунок5.10 Правило площадей

-Оперение. Увеличение элементов оперения достигается применением скорост­ных профилей, увеличением стреловидности и уменьшением уд­линения. Улучшение характеристик продольной и путевой устой­чивости и управляемости обеспечивается увеличением площадей горизонтального и вертикального оперения и применением цельно поворотных стабилизаторов и килей.

-Аэродинамическая компоновка. Скоростные реактивные самолеты строятся чаще всего по схеме среднепланов. Уменьшение вредного взаимного влияния частей самолета дости­гается размещением их таким образом, чтобы максимальная толщина профиля крыла не находилась в одной плоскости с наибольшим сечением фюзеляжа. Поэтому крыло и стабилизатор скоростных самолетов от­носительно фюзеляжа и киля сдвинуты назад. Горизонтальное оперение относительно крыла смещают вверх или вниз.

Вывод: Формы летательного аппарата выбираются в зависимости от законов движения газового потока. Для полета на скоростях, где сказывается сжимаемость воздушной среды, аэродинамическая компоновка самолета и формы его частей значительно отличаются от скоростей, где сжимаемость не проявляется и воздух ведет себя как капельная жидкость.

Занятие №13

Раздел II динамика полета

Динамика полета – это наука, определяющая законы движения летательного аппарата под действием приложенных к нему сил. В динамике полета рассматриваются различные случаи установившегося и неустановившегося движений самолета и даются методы расчета его летных характеристик.

Установившимся считается такое движение самолета, при котором скорость V, высота H,угол атаки α, угол скольжения β и угол крена γ с течением времени не изменяются.

Практически осуществить такой полет невозможно, так как вследствие изменения веса самолета по мере выгорания топлива, а также вследствие неравномерности работы двигателей и изменения состояния атмосферы параметры движения самолета будут изменяться. Поэтому движение самолета, строго говоря, является неустановившимся. Однако рассмотрение полета как установившегося движения позволяет оценить предельные возможности самолета.

Движение самолета в течение короткого отрезка времени можно оценить с помощью алгебраических уравнений статики как для установившегося движения. В динамике полета к таким случаям относятся горизонтальный полет, набор высоты, снижение и правильный вираж. Описание других случаев движения – разгона, торможения, взлета и посадки возможно лишь при помощи дифференциальных уравнений.

При рассмотрении движения самолета принимаются следующие допущения:

-Сила тяги считается направленной по касательной к траектории движения;

-Внешние силы приводятся к центру тяжести самолета с добавлением соответствующих моментов. Эти моменты считаются уравновешенными при помощи рулей;

-Движение самолета заменяется рассмотрением перемещения его центра тяжести;

-Уравнения движения составляются в скоростной системе координатных осей ox_а, o y_а, o z_а..

Определим режимы и характеристики горизонтального полета, подъема и планирования, их зависимость от высоты полета, полетного веса и режима работы двигателя.