Контрольные вопросы и задания

1. Что входит в хвостовое оперение?

2. Какие требования предъявляются к органам устойчивости?

3. Дайте характеристику конструкции и работы элеронов.

4. В чем особенности конструкции и силовой схемы оперения?

5. Что называется механизацией крыла?

6. Как осуществляется аэродинамическая компенсация?

7. Что понимается под балансировкой ЛА? Каким образом она осуществляется?

Глава 12 ФюЗеляж

12.1. Внешние формы и геометрические характеристики

У современных самолетов лобовое сопротивление фюзеляжа составляет 20–40 % от общего сопротивления самолета. Для уменьшения лобового сопротивления габаритные размеры фюзеляжа должны быть малыми, а форма удобообтекаемой. Для этой же цели все выступающие детали (фонари, антенны радиоустройств и т. п.) стремятся вписать в контур фюзеляжа, обшивку сделать герметичной, чтобы устранить вредное влияние перетекания потоков воздуха через фюзеляж из областей повышенного давления в область пониженного давления, а поверхность фюзеляжа выполнить гладкой.

Фюзеляж характеризуется размерами, формой поперечного сечения, видом сбоку и удлинениями (рис. 12.1). Основные размеры фюзеляжа следующие: длина L_ф, диаметр D_ф или высота Н и ширина b миделевого (наибольшего) сечения. Удлинением фюзеляжа _ф называют отношение его длины L_ф к диаметру круга D_ф, равного по площади миделеву сечению фюзеляжа: _ф = L_ф / D_ф. Для фюзеляжа некруглого сечения D_ф = 2 , где S_ф – площадь миделевого сечения. У грузовых самолетов форма и размеры поперечного сечения фюзеляжа зависят от назначения самолета и в основном определяются габаритными размерами перевозимой техники, при этом учитывается и возможность обеспечения его достаточной прочности.

а

б

в

г

д

е

Рис. 12.1. Форма фюзеляжей пассажирского самолета

и его поперечных сечений [6]:

а – размеры фюзеляжа; б – круглая форма; в – овальная форма;

г, д – пересечение двух окружностей; е – прямоугольная форма

У пассажирских самолетов при определении размеров поперечного сечения фюзеляжа исходят из минимальной высоты помещения h для пассажиров по проходу и количества пассажиров, размещаемых в одном ряду. Объем пассажирского помещения на одного человека должен составлять 0,9–2,0 м³.

По форме поперечного сечения фюзеляжи бывают, рис. 12.1: круглыми, овальными, треугольными или прямоугольными с закругленными углами. На некоторых самолетах применяют фюзеляжи, у которых поперечное сечение образовано пересечением двух окружностей одинакового или разного диаметра. Грузовой пол на таких самолетах устанавливают по линии пересечения этих окружностей, рис. 12.1, г. С точки зрения аэродинамики и обеспечения достаточной прочности геометрического фюзеляжа при небольшой его массе наиболее выгоден фюзеляж круглого сечения (рис. 12.1, б), поперечные элементы которого – шпангоуты и обшивка – при избыточном давлении внутри фюзеляжа работают только на разрыв. Силовые элементы фюзеляжа овального и прямоугольного сечения при избыточном давлении внутри фюзеляжа работают не только на разрыв, но и на изгиб. Следовательно, такие фюзеляжи по сравнению с фюзеляжами круглого сечения требуют упрочнения элементов конструкции, что приводит к увеличению их массы. Однако овальная и прямоугольная формы фюзеляжей (рис. 12.1, в, е) выгоднее круглой, так как можно более рационально использовать внутренний объем. По этим причинам геометрические фюзеляжи транспортных самолетов обычно выполняются круглого сечения, а овальная форма сечения фюзеляжа применяется на транспортных самолетах без герметических кабин.

Длину фюзеляжа можно определить из выражения для удлинения фюзеляжа:

L_ф = _ф D_ф.

На практике пользуются следующими значениями удлинения: для транспортных дозвуковых самолетов _ф = 6–11; для транспортных околозвуковых самолетов _ф = 12–14.

Для самолетов со сверхзвуковой скоростью при числе М > 1,5 рекомендуется для носовой части фюзеляжа применять овальную форму с удлинением _ф = 3,5–5. Причем, чем более скорость полета, тем больше заостренной формы должна быть носовая часть фюзеляжа. Это снижает волновое сопротивление вследствие образования системы косых головных скачков вместо прямых. Однако большое удлинение носовой части неудобно для размещения оборудования и грузов, а также значительно ухудшает пилоту обзор ВПП. Последнее требует либо применения системы перископов для обеспечения хорошего всестороннего обзора, либо отклоняющуюся при посадке вниз носовую часть фюзеляжа как, например, у самолета ТУ-144.