3.4 Определение геометрических размеров крыла и оперения

На основании статистики для расчетов имеем стартовую массу , удлинение двух консолей крыла , сужение консолей крыла , удельную нагрузку на крыло , рассчитанный ранее диаметр корпуса ЛА .

Определяем площадь крыла

. (3.23)

Удлинение крыла рассчитываем по формуле

, (3.24)

где – вспомогательный коэффициент, определяемый по формуле

, (3.25)

– удлинение консолей крыла, вычисляемое по формуле

. (3.26)

Сужение крыла определяем по формуле

(3.27)

Здесь – размах крыла ЛА; – диаметр корпуса (фюзеляжа). Размах крыла находим по формуле

. (3.28)

Остальные размеры крыла определяем по следующим формулам:

– корневая хорда крыла:

, (3.29)

– концевая хорда крыла:

, (3.30)

– бортовая хорда крыла:

. (3.31)

Тангенс угла наклона стреловидности по передней кромке крыла рассчитываем по формуле

, (3.32)

откуда угол стреловидности по передней кромке

. (3.33)

Относительная толщина профиля и форма профиля назначаются по статистическим данным.

Для определения геометрических параметров оперения на основе статистических данных (или по прототипу) определяется значение относительной площади оперения (с подкорпусной частью)

. (3.34)

Значение площади оперения находим по формуле

. (3.35)

где – площадь крыла, определяемая по формуле (3.23).

Остальные геометрические характеристики оперения рассчитываются аналогично крылу по формулам (3.24)–(3.33). Исходные данные: .

3.5 Определение статической устойчивости летательного аппарата

Для беспилотных ЛА существует требование создания статически устойчивого ЛА. Для проверки этого требования необходимо сравнить положения центров масс с положением фокуса ЛА. Фокус ЛА обозначается и определяется формулой

, (3.36)

где – производная коэффициента по для несущих поверхностей и корпуса ЛА; – координаты приложения подъемных сил, зависящих от угла атаки, отдельных частей ЛА (при М>1 для крыла и оперения принимается посредине средней аэродинамической хорды консоли); – коэффициенты скоса и торможения потока (k₁ и k₂ равны 0,8..0,95); – площади несущих частей ЛА.

Формулы крыла для расчета положения фокуса ЛА ( ):

– при М>1 и <3

; (3.37)

– при М>1 и <0,8

; (3.38)

– при М<1 и >3

, (3.39)

где – полупериметр крыла:

. (3.40)

Для корпуса ЛА:

(3.41)

(3.42)

В диапазоне проводится линейная интерполяция.

Для оперения:

	– нормальная схема;
	– «утка» и «бесхвостка» с дестабилизаторами;
	– «бесхвостка» без дестабилизаторов,

где и – площадь и удлинение крыла с подкорпусной частью без руля (учесть в формуле при расчете фокуса ЛА).

Для «утки» с дестабилизаторами рассчитывается для рулей и дестабилизаторов отдельно.

Развернутая формула расчета фокуса ЛА при наличии дестабилизаторов, крыльев, оперения, стабилизаторов ускорителя имеет вид

(3.43)

В табл. 3.4 представлены расчеты крыла для ряда значений М и .

Известно, что требование статической устойчивости соблюдается, если координата фокуса ЛА находится дальше от носка ЛА, чем центр масс, причем в заданных пределах, которые определяют допустимую степень продольной статической устойчивости, в зависимости от разных аэродинамических схем имеет диапазон:

. (3.44)

Таблица 3.4 – Коэффициент подъемной силы при разных комбинациях значений числа Маха и удлинения крыла

2	1,732	1,732	0,024
3	2,828	2,828	0,020
4	3,873	3,873	0,017
1	0	0	0,03
2	1,732	3,464	0,0175
3	2,828	5,656	0,012
4	3,873	7,745	0,008
1	0	0	0,03
2	1,732	4,33	0,015
3	2,828	7,07	0,009
4	3,873	9,682	0,004
1	0	0	0,03

На основании этого при размещении положения крыльев их предварительно необходимо расположить относительно центра масс ЛА так, чтобы середина (САХ) крыла совпала с для нормальной аэродинамической схемы и схемы «бесхвостка». Для аэродинамической схемы «утка» середину крыла расположить на дальше, чем . Для аэродинамической схемы «Поворотное крыло» необходимо крыло разместить вблизи центра тяжести, чтобы ось вращения крыла располагалась на 0,03 впереди летательного аппарата. Затем рассчитать фокус ЛА и степень статической устойчивости. Если не выполняется допустимый диапазон степени устойчивости, необходимо изменить положение фокуса. Для изменения положения фокуса ЛА необходимо изменить положение его несущих поверхностей – крыла, оперения, дестабилизаторов.