5.2.3. Классификация нагрузок
По характеру распределения все эти силы подразделяются на объемные (массовые) и поверхностные.
К объемным (массовым) силам относятся силы, распределенные по всему объему ЛА, например, сила тяжести.
Поверхностные силы – это силы, распределенные по поверхности ЛА, например, аэродинамические силы, сила тяги двигателя, силы, приходящие на ракету от опор крепления ЛА при транспортировке.
По характеру действия внешние силы могут быть статическими и динамическими.
К статическим силам относятся силы, медленно изменяющиеся с течением времени (тяга двигателей в полете, силы веса, давление наддува на стенки баков, аэродинамические силы и т. д.).
Динамические нагрузки – это нагрузки, быстро изменяющиеся с течением времени и которые могут вызвать упругие колебания элементов конструкций (аэродинамические силы при внезапном порыве ветра, быстрое, почти мгновенное, нарастание силы тяги на старте, падение силы тяги после выключения двигателей и т. д.).
Все поверхностные силу могут быть разделены на распределенные по какой-либо поверхности ЛА и на сосредоточенные, приложенные к малому участку поверхности.
Перечисленные силы являются внешними по отношения к ЛА. Они определяют воздействие внешней среды на ЛА. Под действием этих внешних сил в силовых элементах конструкций возникают внутренние усилия, величина и распределения которых в значительной степени определяются величиной и характером распределения внешних нагрузок по поверхности корпуса ЛА.
5.2.4. Перегрузки
Для определения усилий, действующих в том или ином сечении ЛА, удобно пользоваться понятием перегрузки, которая характеризуется безразмерным коэффициентом перегрузки n.
Коэффициентом перегрузки (перегрузкой) называют отношение ускорения, которое бы имело тело вне поля Земного тяготения, к ускорению Земного тяготения g0.
Применительно к земным условиям понятие перегрузки можно сформулировать следующим образом: перегрузкой называют отношение вектора равнодействующей всех поверхностных сил, действующих на ЛА к его весу.
Перегрузка в
направлении оси
,
носит название продольной или осевой
,
а в направлении оси
– нормальной
,
в направлении оси
(перпендикулярно чертежу, рис.1.), -
поперечной
.
Осевая, нормальная перегрузка ЛА для схемы сил по рис. 1., выразится следующим образом:
;
.
4.2.5. Перегрузки, действующие на летательный аппарат и человека
При запуске
пилотируемого космического аппарата
возникают перегрузки
.
При спуске с орбиты
.
При срабатывании систем аварийного
спасения перегрузки достигают предельно
возможных для человека значений.
При проектировании беспилотных летательных аппаратов закладывают, как правило, больше перегрузки, чем для пилотируемых. Так боевые ракеты на твердом топливе могут иметь перегрузки на активном участке траектории до 20, а на пассивном (для головных частей) до 50.
Человек выдерживает перегрузки до 4...20 в зависимости от времени действия перегрузки и ее направления (см. рис. 5.3.). Тренированные люди обычно выдерживют большие перегрузки, чем нетренированные.
Рис. 5.3. Перегрузки, которые выдерживает человек