Глава 1 геометрические характеристики летательного аппарата и его основных частей

1. Общие сведения о рассматриваемых летательных аппаратах

Аэродинамические силы, действующие в полёте на летательный аппарат (ЛА), зависят от его внешнего вида, характеристик среды, в которой он движется, параметров движения и его угловой ориентации. В первом приближении рассматриваемый ЛА можно представить состоящим из корпуса, размещённых на нём несущих поверхностей и различных дополнительных мелких надстроек. Несущими поверхностями могут быть консоли крыла, оперения и рули.

Н

Рис. 1.1. Основные аэродинамические схемы ЛА

а одних ЛА несущие поверхности отсутствуют (некоторые баллистические ракеты (рис. 1.1, а), артиллерийские снаряды и т. п.), а на других имеется только одна их пара (схема «бесхвостка», рис. 1.1, б). Чаще всего в различных местах корпуса размещаются по две пары несущих поверхностей (рис. 1.1, в, г и д). Большие из них по площади или по размаху называют крылом, а меньшие – оперением. Если оперение расположено за крылом, то эта схема называется обычной или нормальной (рис. 1.1, в), а если перед крылом, то говорят о схеме «утка» (рис. 1.1, г). Все схемы широко используются на практике и имеют как преимущества, так и недостатки, некоторые из которых рассмотрены в прил. 1.

Методики определения аэродинамических коэффициентов для этих схем не очень отличаются. Поэтому в дальнейшем независимо от аэродинамической схемы расположенные впереди поверхности будем называть первыми, а расположенные за ними – вторыми.

Рассматриваемые типы ЛА обладают почти одинаковой манёвренностью как в продольном, так и в боковом движении, поэтому они обычно имеют горизонтальную и вертикальную плоскости симметрии. Типичными являются аппараты с конфигурацией, обладающей симметрией относительно продольной оси. Особенно широко распространены крестокрылые (плюсобразные или иксобразные) конфигурации (рис. 1.2). Они образованы четырьмя одинаковыми по форме и по размерами консолями, установленными с интервалом через 90⁰ симметрично с левой и правой сторон корпуса. При этом поверхности, образованные соседними консолями, находятся во взаимно перпендикулярных плоскостях.

Э

Рис. 1.2. Крестокрылые конфигурации

ти конфигурации позволяют обеспечить высокую манёвренность в любой плоскости. Например, они позволяют получить большие боковые управляющие усилия без создания предварительного крена. Следует заметить, что вследствие такой симметрии результирующая аэродинамическая сила ЛА всегда лежит в плоскости продольной оси и вектора скорости, так что соответствующие производные продольной и боковой устойчивости равны между собой.

Такие конфигурации являются характерными для большинства рассматриваемых ЛА, несмотря на то, что это приводит к некоторому увеличению сопротивления и веса конструкции.

Если угол атаки не очень велик, то подъёмная сила этих схем остаётся неизменной при любых углах крена. Поэтому, несмотря на то, что при движении ЛА в вертикальной плоскости подъемная сила несущих поверхностей для первой схемы распределяется только на горизонтальных консолях, а для второй схемы – на всех четырёх консолях, суммарная величина этой силы в обоих случаях будет практически одинаковой, если угол атаки не очень велик. Еще меньше будут отличаться их силы сопротивления. Поэтому их обычно называют аэродинамически осесимметричными схемами.

Однако следует учесть, что с увеличением угла атаки (по модулю) аэродинамические коэффициенты этих схем начинают отличаться из-за различной конфигурации вихревой пелены.

Современный манёвренный летательный аппарат по своей аэродинамической схеме представляет собой комбинации корпуса (обычно тела вращения), крыльев, оперения и управляющих устройств. При баллистическом проектировании такое членение ЛА является традиционным.

Далее будут рассмотрены основные геометрические параметры ЛА и его отдельных частей, необходимые для выполнения аэродинамического расчета. Следует заметить, что в пособии будут приведены только наиболее простые формы ЛА и его частей.