Ферменное крыло

Конструкция такого крыла включает пространственную ферму, воспринимающую силовые факторы, нервюры и обшивку, передающую аэродинамическую нагрузку на нервюры. Не следует путать ферменную конструктивно-силовую схему крыла с лонжеронной конструкцией, включающей лонжероны и (или) нервюры ферменной конструкции. В настоящее время крылья ферменной конструкции практически не применяются.

Лонжеронное крыло

Лонжеронное крыло включает один или несколько продольных силовых элементов — лонжеронов, которые воспринимают изгибающий момент. Помимо лонжеронов, в таком крыле могут присутствовать продольные стенки. Они отличаются от лонжеронов почти полным отсутствием поясов. Остальные силовые элементы (нервюры, панели обшивки с стрингерным набором) крепятся к лонжеронам. Лонжероны передают нагрузку на шпангоуты фюзеляжа самолета с помощью моментных узлов.

Кессонное крыло

Кессонное крыло воспринимает все основные силовые факторы с помощью кессона, включающего лонжероны и силовые панели обшивки. В пределе лонжероны вырождаются до стенок, а изгибающий момент полностью воспринимается панелями обшивки. В таком случае конструкцию называют моноблочной. Силовые панели включают обшивку и подкрепляющий набор в виде стрингеров или гофра. Подкрепляющий набор служит для обеспечения отсутствия потери устойчивости обшивки от сжатия и работает на растяжение-сжатие вместе с обшивкой. Кессонная конструкция крыла требует наличия центроплана, к которому крепятся консоли крыла. Консоли крыла стыкуются с центропланом при помощи контурного стыка, обеспечивающего передачу силовых факторов по всей ширине панели.

3 4. Механиза́ция крыла́ — совокупность устройств на крыле летательного аппарата, предназначенных для регулирования его несущих свойств. Механизация включает в себя закрылки, предкрылки, интерцепторы, спойлеры, флапероны, активные системы управления пограничным слоем и т. д.

1 — Законцовка. 2 — Элерон. 3 — Высокоскоростной элерон 4 — Обтекатели приводов закрылков. 5 — Предкрылок Крюгера. 6 — Предкрылки. 7 — Закрылок. 8 — Закрылок. 9 — Интерцептор. 10 — Спойлер.

Принцип работы закрылков заключается в том, что при их выпуске увеличивается кривизна профиля и (в случае выдвижных закрылков, которые также называют закрылками Фаулера) площадь поверхности крыла, следовательно, увеличивается и подъёмная сила. Возросшая подъёмная сила позволяет летательным аппаратам лететь без сваливания при меньшей скорости.

Спойлер - Симметричное задействование интерцепторов на обеих консолях крыла приводит к резкому уменьшению подъёмной силы и торможению самолёта.

35. Уменьшение шарнирного момента руля, приводящее к снижению усилия на командные рычаги управления, осуществляется с помощью аэродинамической компенсации. К аэродинамическим средствам компенсации относятся следующие осевая и роговая компенсация рулей; внутренняя или статическая компенсация рулей; сервокомпенсатор; пружинный сервокомпенсатор.

Сущность осевой компенсации заключается в том, что шарнирный момент уменьшается. Величина осевой компенсации определяется из соотношений:

где S_р.в,  S_р.н,  S_эл— соответственно площади руля высоты, руля направления и элерона;  S_к.в,  S_к.н,  S_к.э — площади компенсационной части указанных рулей.

36. Винты классифицируются: по числу лопастей - двух-, трех-, четырех- и многолопастные; по материалу изготовления - деревянные, металлические, композитные; по направлению вращения (смотреть из кабины самолета по направлению полета) - левого и правого вращения; по расположению относительно двигателя - тянущие, толкающие; по форме лопастей - обычные, саблевидные, лопатообразные; по типам - фиксированные, неизменяемого и изменяемого шага.

37. Диаметром винта называется диаметр окружности, описываемой концами лопастей при вращении винта. Диаметр современных винтов колеблется от 2 до 5 м. Диаметр винта В530ТА-Д35 равен 2,4 м. Геометрический шаг винта - это расстояние, которое движущийся поступательно винт должен пройти за один свой полный оборот, если бы он двигался в воздухе как в твердой среде. Угол установки лопасти винта  - это угол наклона сечения лопасти к плоскости вращения винта

Ширина лопасти -это хорда сечения на заданном радиусе. В расчетах обычно используют относительную ширину лопасти  Толщиной лопасти на каком либо радиусе называется наибольшая толщина сечения на этом радиусе. Толшина изменяется вдоль радиуса лопасти, уменьшаясь от центра винта к его концу. Под относительной толщиной  понимают отношение абсолютной толщины к ширине лопасти на том же радиусе:  . Углом установки сечения лопасти   называется угол, образованный хордой данного сечения с плоскостью вращения винта. Шагом сечения лопасти H называется расстояние, которое пройдет это сечение в осевом направлении при повороте винта на один оборот вокруг своей оси, ввинчиваясь в воздух как в твердое тело.  Круткой лопасти называется изменение по радиусу углов между хордой сечения на данном радиусе и хордой на радиусе 0,75R.

Винт изменения шага устанавливает на всех режимах полета наивыгоднейшие углы атаки лопастей;

снимает с двигателя номинальную мощность на всем рабочем диапазоне скоростей и высот;

сохраняет максимальное значение коэффициента полезного действия на возможно большем диапазоне скоростей.

Лопасти ВИШ либо управляются специальным механизмом, либо устанавливаются в нужное положение под влиянием сил, действующих на воздушный винт. В первом случае это гидравлические и электрические воздушные винты, во втором - аэродинамические.

38. К аэродинамическим характеристикам воздушных винтов относятся угол атаки и тяга воздушного винта. При вращении винта каждый элемент лопасти будет создавать аэродинамические силы, величина и направление которых зависят от скорости движения самолета (скорости набегающего потока) и угла атаки. Сила тяги винта возникает в результате действия аэродинамической силы DR на элемент лопасти винта при его вращении. Зависит от диаметра и числа оборотом винта.

С увеличением высоты полета плотность воздуха падает, соответственно пропорционально будет падать и тяга винта

39. Угол атаки:  угол расположения профиля винта к потоку воздуха – α

при поступательной скорости V=0 угол атаки максимальный и равен углу установки лопасти винта;

при увеличении поступательной скорости угол атаки уменьшается и становится меньше угла установки;

при большой скорости полета угол атаки лопастей может стать отрицательным;

чем больше скорость вращения воздушного винта, тем больше угол атаки его лопасти;

если скорость полета неизменна и обороты двигателя уменьшаются, то угол атаки уменьшается и может стать отрицательным.

Сделанные выводы объясняют, как изменяется сила тяги винта неизменяемого шага при изменении скорости полета и числа оборотов.

40,45. Несущий винт (НВ) вертолета предназначен для создания подъемной и движущей (пропульсивной) силы. Другими словами, НВ обеспечивает подъем вертолета и горизонтальное перемещение в воздухе. Несущий винт вращается относительно корпуса вертолета, вследствие чего возникает реактивный момент - корпус проявляет тенденцию к вращению в сторону, обратную вращению НВ. Для компенсации реактивного момента (исключения вращения корпуса) применяют рулевой винт (в одновинтовых вертолетах), плоскость вращения которого перпендикулярна плоскости вращения НВ, а направление тяги обратно направлению вращения НВ, либо применяют второй несущий винт, вращающийся в противоположную сторону относительно первого НВ с одинаковой скоростью (соосная, продольная и поперечная схемы вертолетов). Рассмотрим устройство несущего винта.

41. Шарниры расположены на строго определенных расстояниях от центра втулки НВ в следующей последовательности: сначала горизонтальный, затем вертикальный и, наконец, осевой шарнир. Шарнирно закрепленные лопасти не передают на втулку НВ и конструкцию вертолета существенных изгибающих моментов. Если бы горизонтальные шарниры от­сутствовали и лопасти крепились к втулке жестко, переменные изгибающие моменты вызвали бы опрокидывание вертолета по крену по достижении гораздо меньшей скорости, чем при шарнирном НВ.

42.   При изменении общего шага винта происходит изменение угла установки всех лопастей несущего винта, увеличивается или уменьшается сила тяги, следовательно происходит перемещение вертолета в вертикальном направлении 

43.  Управляя циклическим шагом несущего винта, мы соответственно изменим подъемные силы лопастей, и ось конуса винта (и, соответственно, сила тяги) отклонится в необходимом направлении.

44. Изменение общего и циклического шага несущего винта вертолета с шарнирным креплением лопастей производится при помощи автомата перекоса.

Автомат перекоса расположен на валу (оси вращения) 5 несущего винта непосредственно под его втулкой 4 и представляет собой универсальный шарнир, внешнее вращающееся кольцо 6 которого может перемещаться вверх и вниз вдоль оси вращения несущего винта и наклоняться относительно любой оси, лежащей в плоскости, перпендикулярной оси вращения 5.

46. Сложность управления самолетом по сравнению с управлением, например, автомобилем определяется в первую очередь тем, что самолет имеет шесть степеней свободы - это поступательное движение в трехмерном пространстве и вращение относительно трех осей, которые проходят через центр тяжести объекта.

 Благодаря этой особенности параметры, характеризующие движение самолета (высота, скорость и направление полета самолета), тесно связаны с параметрами, характеризующими его положение в пространстве (угол тангажа, курс и крен). Изменение одного из этих параметров влечет изменение других. Так, если наклонить продольную ось самолета вниз от положения, соответствующего горизонтальному полету, сразу же начнет уменьшаться высота полета и увеличиваться скорость; если создать крен, начнет изменяться направление полета и т. д.

Угловое положение самолета относительно плоскости горизонта характеризуется углами крена у и тангажа в1, а в плоскости горизонта — углом рыскания гр. Изменения этого положения оцениваются угловыми скоростями и ускорениями, которые являются первой и второй производной угловых координат по времени.

Для измерения угловых положений, скоростей и ускорений используются гироскопические приборы и датчики. Они позволяют визуально определять величины интересующих летный состав параметров, а также вводить эти данные в виде электрических сигналов в автоматические или полуавтоматические системы управления и навигации.

11