Выбор оптимальных геометрических параметров фюзеляжа

По назначению и по функциональным признакам фюзеляж представляет собой один из наиболее сложных агрегатов самолёта. Назначения его многообразны: фюзеляж служит для размещения полезной нагрузки, экипажа, оборудования, снаряжения; с другой стороны, он соединяет в единое целое важнейшие части самолёта: крыло, оперение, шасси и т.д. С возрастанием размеров и вместимости пассажирских самолетов увеличилось число возможных вариантов размещения в кабине заданного количества пассажиров с определённым уровнем комфорта. Такая функциональная сложность обуславливает необходимость оптимизации размера и формы фюзеляжа в процессе проектирования.

Определение оптимальной геометрии фюзеляжа является достаточно сложной задачей, поскольку необходимо учитывать большое число показателей, влияющих на весовые данные, аэродинамические характеристики, ЛТХ и экономические показатели самолета в целом.

Так при оценке весовых характеристик необходимо учитывать вес продольного силового набора (Офпрод), шпангоутов (Огфпп,), вырезов (Квыр), пола, окон, дверей, гермоднища, узлов сочленений и др.

Рис. 87. Примеры типичных сечений фюзеляжа транспортных самолетов (размеры в м)

Дня обводов носовой части фюзеляжа дозвукового и околозву­кового самолетов можно пользоваться следующей кривой (фиг. 10.2)

Обводы хвостовой части фюзеляжа можно построить, взяв координаты хвостовой части какого-либо симметричного крылового профиля. Форму носовой и хвостовой частей фюзеляжа можно построить также, применив формулу такого вида . где А — некоторая постоянная, а показатель m выбирается в пре­делах .

Форма фюзеляжа околозвукового и сверхзвукового реактивных самолетов часто представляет собой тело вращения (фиг. 10.3).

0,08

М=0,6

М=0,9

0,04

0

2

4

6

8

10

Фиг. 10.11. Влияние на коэффициент сопротивления фюзеляжа при различных величинах числа М полета

Д ля околозвуковых самолетов

,

где - длина носовой части

- диаметр миделя фюзеляжа

у

у

Цилиндр

х

Фиг. 10.2. Кривая обводов носовой части фюзеляжа околозвукового самолета

Фиг. 10.3. Форма фюзеляжа околозвукового самолета. Пунктиром показана применяющаяся иногда форма “осиной талии”

Д

2

6

10

14

18

22

лину средней части выбирают в зависимости от полезной нагрузки и — удлинения фюзеляжа. Для больших чисел М нужно брать большее значение .

Фиг. 10.10. Характер изменения коэффициента волнового сопротивления , коэффициента

сопротивления давления и коэффициента

сопротивления трения в зависимости от удлинения фюзеляжа

1,0

1

Рис. 88. Сопротивление хвостового обтекателя, добавленного к цилиндрической средней части фюзеляжа:

0,8

2

d

x

0,6

1 – заостренный обтекатель;

2 – скругленный обтекатель;

3 – составляющая сопротивления

давления;

4 – сопротивление трения;

0,4

0,2

3

4

0

0,5

1,0

1,5

2,0

2,5

Удлинение хвостового обтекателя

При взлете: запас ,

- угол заклинения крыла ( )

- предельный угол атаки при отрыве

Рис. 89. Классификация форм фюзеляжей:

а – фюзеляж с относительно большим объемом полезной нагрузки с эффективной внутренней компоновкой (Дассо “Меркюр”):

1 – трап; 2 – служебная дверь (справа); 3 – пассажирская дверь (слева);

4 – аварийный выход; 5 – ВСУ; 6 – задний грузовой отсек объемом 19м , вмещающий 4-е контейнера типа Б 727 плюс обычный груз и багаж;

7 – гидравлический отсек; 8 – отсек системы кондиционирования;

9 – передний грузовой отсек объемом 15,5м , вмещающий пять контейнеров типа Боинг 727; 10 – отсеки электрического и электронного оборудования; 11 – радиодатчики.

0

5

10

-5

0,5

0,10

0,15

0,20

5

15

20

градус

I

II

10

Рис. F.13. Образование поперечной составляющей потока вокруг фюзеляжа

поток

0

Рис. F.14. приращение профильного сопротивления фюзеляжа в зависимости от угла атаки и угла отклонения

хвостовой части для условий:

0

4

8

12

-8

0,20

Угол отклонения

0,30

С ребрами

0

8

12

16

20

24

0,10

0,20

0,30

Острые углы

Без ребер

0,10

-4

Угол атаки, градус

в)

4

Угол отклонения , градус

б)

Рис. 90. Картина обтекателя отклоненной вверх хвостовой части фюзеляжа:

а – срыв потока и образование вихрей (NCR Aeron Report LR-395); б – приращения сопротивления в зависимости от угла отклонения [3.26]; в – зависимость сопротивления от формы сечения [3.27]

а)